專利名稱：具有較大亮點面積的色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有低色散度、低色散率和高亮點面積的光導(dǎo)纖維，尤其是涉及一種在1530～1565nm(C波段)和1565～1625nm(L波段)產(chǎn)生低色散率和高效區(qū)的具有低色散度、低色散率和高亮點面積的色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維；更特別的是它涉及一種單一模式的色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維，這種光導(dǎo)纖維適于高帶寬的多信道通過長距離傳輸，具有更均勻的彩色色散并以低功率密度通過第三和第四窗口傳輸，還具有優(yōu)化模式場直徑，可以在波長1550nm和更關(guān)鍵的波長1625nm處具有低的彎曲誘導(dǎo)損耗。
背景技術(shù)：
最近十多年來，光導(dǎo)纖維發(fā)展起來并為局間網(wǎng)絡(luò)的音頻、視頻和數(shù)據(jù)傳輸安裝了主干線；由于遠程通訊設(shè)施的不斷增加和擴展，光導(dǎo)纖維的重要性逐步顯示出來；由于它們具有高的帶寬適應(yīng)性使其重要性進一步增長；由于信息技術(shù)迅速發(fā)展對帶寬的需要將進一步隨時間按指數(shù)規(guī)律地增長。
在世界范圍內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)負載的光通訊正在爆炸式地增長；由于采用新一代密集波段分區(qū)編碼器(DWDM)可以滿足不斷增長的寬波段需求，然而這種在1530～1565nm(C波段)和1565～1625nm(L波段)波長范圍內(nèi)使用低色散單模光導(dǎo)纖維的新一代密集波段分區(qū)編碼器，以下稱之為DWDM，需要使用能夠支持這種密集波段分區(qū)編碼器(DWDM)的光導(dǎo)纖維，特別是要求使用的光導(dǎo)纖維在相關(guān)波段具有高亮點面積以及一致的(斜率)色散；通過在規(guī)定波段內(nèi)增加波段信道數(shù)量，DWDM可以增加使用光導(dǎo)纖維的有效數(shù)據(jù)傳輸速率。
傳統(tǒng)使用的850nm波段多模式光導(dǎo)纖維被在大約1310nm波段的零色散單模光導(dǎo)纖維逐步取代，單?；蛘邌我荒Ｊ焦鈱?dǎo)纖維比傳統(tǒng)多模式光導(dǎo)纖維具有更寬的波段適應(yīng)性。
由于這種單模光導(dǎo)纖維在1300～1550nm波段范圍具有較低衰減，因此需要進行研制開發(fā)這種單模光導(dǎo)纖維。
然而，為了降低衰減，當(dāng)單模光導(dǎo)纖維通過1550nm波段的時候，試驗表明，這種單模光導(dǎo)纖維具有較高色散。
現(xiàn)有單模光導(dǎo)纖維的主要缺點是在1550nm波段具有較高色散，原因在于這種光導(dǎo)纖維在較高位速率發(fā)生阻礙；單模光導(dǎo)纖維的這個缺點可以通過使用稱之為色散轉(zhuǎn)移光導(dǎo)纖維的改進單一模式光導(dǎo)纖維解決，即使進行1550nm波段轉(zhuǎn)移通過的時候，這種改進單一模式光導(dǎo)纖維可以具有零色散。
理論分析表明具有高效面積的低色散和低色散斜率的單模光導(dǎo)纖維最適于上述的高容量DWDM裝置通訊，然而，在以前工藝操作中，用于長距離傳輸系統(tǒng)的色散轉(zhuǎn)移光導(dǎo)纖維具有較高色散，因此導(dǎo)致DWDM裝置系統(tǒng)性能較差；而平直色散光導(dǎo)纖維在1.3～1.6μm波段范圍具有小于2ps/nm.km色散幅度偏差，并且在DWDM裝置規(guī)定波段具有零色散，因此可以進行四個波段混合使用，從而具有良好DWDM裝置性能。
理想的光導(dǎo)纖維色散應(yīng)當(dāng)在整個規(guī)定波段范圍之內(nèi)具有一個恒定數(shù)值；然而，由于折射率隨著波長變化而發(fā)生變化，光導(dǎo)纖維色散數(shù)值也隨著波長變化而發(fā)生變化；色散斜率系數(shù)So表示這種變化性，色散斜率系數(shù)越低，隨著波長色散變化幅度越??；低色散低色散斜率光導(dǎo)纖維的另一個優(yōu)點是具有較低色散，可以通過一個最低色散變化抑制非線性四個波段混合；也就是說，通過使用一個規(guī)定較低色散變化，就能夠完成長距離信號傳輸所需要的最低色散以及色散斜率補償。
試驗表明，帶寬或者光波系統(tǒng)容量可以通過以下幾種方法進行擴展A)增加光導(dǎo)纖維規(guī)定波段(DWDM裝置)數(shù)量；B)通過較快傳輸速度進行通訊(采用多個時間分區(qū)編碼器)；或者C)通過增加光纜之內(nèi)使用光導(dǎo)纖維數(shù)量，然而光放大器的額定功率限制了光纜之內(nèi)光導(dǎo)纖維使用的最大數(shù)量。
實際上，通訊裝置系統(tǒng)可以確定傳輸性能曲線，因而裝置系統(tǒng)中的光導(dǎo)纖維纏繞變得至關(guān)重要，如上所述，應(yīng)當(dāng)控制光導(dǎo)纖維性能，特別是光導(dǎo)纖維色散必須滿足補償要求和非線性效應(yīng)之間平衡要求；其有效區(qū)必須足夠大，從而在不影響光導(dǎo)纖維性能的前提下，降低非線性效應(yīng)；而光導(dǎo)纖維色散斜率必須足夠小，從而可以例如降低內(nèi)部信道間隙，以及例如在規(guī)定位速率范圍之內(nèi)，所有信道以一個極低誤差進行傳輸。
由于光導(dǎo)纖維需要滿足越來越高的要求，設(shè)計人員需要進一步考慮如何重新優(yōu)化傳輸系數(shù)曲線，這樣的話，可能需要采用更加復(fù)雜的設(shè)計；然而，復(fù)雜設(shè)計對于制造工藝是非常敏感的。由于光纜材料物理性能限制了獲得上述要求光導(dǎo)纖維性能的整體性能，在實際最終產(chǎn)品中，只是各個優(yōu)化性能的折中，即在不影響系統(tǒng)裝置使用以及關(guān)鍵參數(shù)規(guī)定要求的前提下，對每一個參數(shù)進行優(yōu)化；并且通過分析每一個不同參數(shù)及其影響，進行敏感系統(tǒng)模型設(shè)計。
主要參數(shù)，例如光導(dǎo)纖維每一個部分包括中心芯、覆層、環(huán)芯和外芯的反射率和半徑大小、以及光導(dǎo)纖維每一個部分反射率和半徑之間的關(guān)系、以及芯數(shù)量和覆層數(shù)量，可以確定使用光導(dǎo)纖維的性能特征以及使用性能。
因此，現(xiàn)有工藝光導(dǎo)纖維可以通過其特征參數(shù)進行區(qū)分，并且可以通過使用以上主要參數(shù)進行確定；以前工藝生產(chǎn)的光導(dǎo)纖維，具有低的非線性但是具有高的彎曲損失，或者具有低的彎曲損失但是具有較低有效區(qū)，或者可能具有高的非線性和高的彎曲損失，或者在第三和第四窗口波段沒有一致色散或者具有高的色散斜率；也就是說，以前光導(dǎo)纖維沒有最優(yōu)化性能，為了獲得某一種規(guī)定性能，可能需要以犧牲另一個性能指標(biāo)作為代價。
試驗表明，光導(dǎo)纖維色散和色散斜率隨著波段而發(fā)生變化，并且反射率隨著通過波長變化而發(fā)生變化。
為了開發(fā)具有優(yōu)化色散、優(yōu)化色散斜率以及規(guī)定亮點面積的光導(dǎo)纖維，需要考慮光導(dǎo)纖維色散和色散斜率隨著波段變化以及反射率隨著波長變化的變化具有盡可能恒定數(shù)值，從而相對容易地獲得反射參數(shù)曲線以及滿足設(shè)置要求，并且在盡可能寬的波段范圍之內(nèi)使用的相應(yīng)光導(dǎo)纖維產(chǎn)品。
因此，本發(fā)明的發(fā)明人嘗試開發(fā)具有綜合優(yōu)化性能的光導(dǎo)纖維，也就是說，這樣的光導(dǎo)纖維不需要為了獲得某一種規(guī)定性能，而以犧牲另一個性能指標(biāo)作為代價。
發(fā)明的需要因此，需要開發(fā)一種色散以及有效面積優(yōu)化的光導(dǎo)纖維，特別是一種在1530～1565nm(C波段)和1565～1625nm(L波段)波長范圍內(nèi)傳輸時具有盡可能低的色散斜率以及高的有效面積的光導(dǎo)纖維。尤其是，需要開發(fā)一種適于在長距離內(nèi)寬波段傳輸，并且在第三和第四窗口波段具有均一色散并且具有高的有效面積，從而可以在1550nm波段和1625nm關(guān)鍵波段具有一個低無線電波束曲折損耗。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明的目的相應(yīng)地，本發(fā)明的一個目的是提供一種低色散和低色散斜率光導(dǎo)纖維，特別是在1530～1565nm波段。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種適宜長距離傳輸?shù)牡蜕⒑偷蜕⑿甭使鈱?dǎo)纖維。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種1550nm波段具有較高有效面積的光導(dǎo)纖維，并且這種光導(dǎo)纖維具有優(yōu)化截止波長以及相應(yīng)模式場直徑。
本發(fā)明還有另一個目的是提供一種光導(dǎo)纖維，這種光導(dǎo)纖維不但具有非常高抗彎曲能力，并且具有最大程度降低非線性的最適宜色散。
通過閱讀以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的描述，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的其它目的及優(yōu)選實施方案將是顯而易見的。附圖的內(nèi)容并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。
發(fā)明的簡要說明和性質(zhì)按照本發(fā)明的主要設(shè)計參數(shù)以及分析說明進行設(shè)計實施，可以發(fā)現(xiàn)，以前工藝光導(dǎo)纖維產(chǎn)品的缺點和不足可以通過使用在1530～1565nm(C-波段)以及在1565～1625nm(L-波段)分別具有1.8～6.0ps/nm.km以及4.0～11ps/nm.km色散的一種新型光導(dǎo)纖維解決，并且在所述波段范圍之內(nèi)具有一個典型72平方微米的有效面積以及一個0.075ps/nm2.km的最低色散斜率；因此，本發(fā)明揭示了一種具有這樣折射率曲線和設(shè)置的新型光導(dǎo)纖維，這種光導(dǎo)纖維不但可以容易獲得，并且容易進行加工制造，而且這種光導(dǎo)纖維在規(guī)定范圍或者規(guī)定數(shù)值區(qū)間具有相應(yīng)色散、有效面積以及色散斜率特征。
相應(yīng)地，本發(fā)明涉及一種具有較高亮點面積的色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維，這種光導(dǎo)纖維包括一個中心芯區(qū)、一個覆層區(qū)、一個環(huán)芯區(qū)以及一個外部玻璃區(qū)，其中中心芯和環(huán)芯區(qū)具有比外部玻璃區(qū)高的折射率，并且覆層區(qū)具有比外部玻璃區(qū)低的折射率，這些折射率之間的關(guān)系如以下公式所示n1＞n3＞n4＞n2根據(jù)下列公式進行相應(yīng)折射率數(shù)值設(shè)置，可以制造出來在C波段以及L波段傳輸過程中具有低色散斜率、低色散和高有效面積的光導(dǎo)纖維0.008＞(n1-n4)＞0.0070.0018＞(n3-n4)＞0.0014-0.0005＞(n2-n4)＞-0.0007其中n1、n2、n3和n4分別表示中心芯區(qū)1、覆層區(qū)2、環(huán)芯區(qū)3以及外部玻璃區(qū)4的折射率。
本發(fā)明還涉及一種具有較高亮點面積的色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維，這種光導(dǎo)纖維包括一個中心芯區(qū)、一個內(nèi)部覆層區(qū)、一個外部覆層區(qū)、一個環(huán)芯區(qū)以及一個外部玻璃區(qū)，其中中心芯和環(huán)芯區(qū)具有比外部玻璃區(qū)高的折射率，并且內(nèi)部覆層區(qū)和外部覆層區(qū)具有比外部玻璃區(qū)低的折射率，這些折射率之間的關(guān)系如以下公式所示n1＞n3＞n5＞n2＝n4根據(jù)下列公式進行相應(yīng)折射率數(shù)值設(shè)置，可以制造出來在C波段以及L波段傳輸過程中具有低色散斜率、低色散和高有效區(qū)的光導(dǎo)纖維0.008＞(n1-n5)＞0.0070.0018＞(n3-n5)＞0.0014-0.0005＞(n2-n5)＞-0.0007-0.0005＞(n4-n5)＞-0.0007其中n1、n2、n3、n4和n5分別表示中心芯區(qū)1、內(nèi)部覆層區(qū)2、環(huán)芯區(qū)3、外部覆層區(qū)4以及外部玻璃區(qū)5的折射率。
除了以上列出的各種目的和優(yōu)點，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過閱讀本發(fā)明沒有列在權(quán)利要求的附圖部分，將發(fā)現(xiàn)這里揭示本發(fā)明的各種其它的目的和各種實施例優(yōu)點會變得顯而易見。


通過使用

，可以有助于了解本發(fā)明的性質(zhì)；這些附圖通過某個視圖的形式，表明本發(fā)明及其最佳實施例，并且這些附圖不在本發(fā)明權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)；然而，本發(fā)明的實施效果受到以下進一步

光導(dǎo)纖維的各種部件半徑和/或者各種部件的折射率關(guān)系式以及各自折射數(shù)值的限制。
圖1表明本發(fā)明光導(dǎo)纖維的關(guān)鍵特征示意圖。
圖2a表明如圖1所示本發(fā)明光導(dǎo)纖維的一個具體實施例的一個剖視圖。
圖2b表明如圖2a所述的本發(fā)明光導(dǎo)纖維的折射率曲線。
圖3表明沿著如本發(fā)明圖2a所示光導(dǎo)纖維直徑方向的強度分布圖。
圖4a表明如圖1所示本發(fā)明光導(dǎo)纖維的另一個具體實施例的一個剖視圖。
圖4b表明如圖4a所示具有光導(dǎo)纖維的折射率曲線。
圖5表明沿著如本發(fā)明圖4a所示光導(dǎo)纖維直徑方向的強度分布圖。
圖6表明如圖2a和4a所示光導(dǎo)纖維的波導(dǎo)色散方向的色散分布圖。
具體實施例方式
發(fā)明的詳細說明按照本發(fā)明第一個實施例，所說明的光導(dǎo)纖維包括四個區(qū)，中心芯區(qū)1、覆層區(qū)2、環(huán)芯區(qū)3以及外部玻璃區(qū)4。如附圖2a所示，光導(dǎo)纖維包括一個中心芯區(qū)1、一個覆層區(qū)2、一個環(huán)芯區(qū)3以及一個外部玻璃區(qū)4；其中覆層2可以規(guī)定設(shè)置在中心芯1的外圍上，環(huán)芯3可以規(guī)定在覆層2的外圍上以及外部玻璃區(qū)4環(huán)繞在環(huán)芯區(qū)3的周圍(可以參見圖2a)。
按照本發(fā)明的這個實施例，中心芯區(qū)1和環(huán)芯區(qū)3具有比外部玻璃區(qū)4高的折射率，并且覆層區(qū)2具有比外部玻璃區(qū)4低的折射率，(這些折射率之間的關(guān)系可以參見公式1以及附圖2a)n1＞n3＞n4＞n2(1)在本發(fā)明第一個實施例中，對于光導(dǎo)纖維不同區(qū)的折射率，中心芯區(qū)1、覆層區(qū)2、環(huán)芯區(qū)3以及外部玻璃區(qū)4的折射率分別采用符號n1、n2、n3和n4進行標(biāo)識；根據(jù)下列公式2～4進行相應(yīng)折射率數(shù)值設(shè)置，可以制造出來在C波段以及L波段傳輸過程中具有低色散斜率、低色散和高有效面積的光導(dǎo)纖維0.008＞(n1-n4)＞0.007(2)0.0018＞(n3-n4)＞0.0014(3)-0.0005＞(n2-n4)＞-0.0007(4)以上本發(fā)明實施例中所揭示以及在附圖2a和2b中所說明的光導(dǎo)纖維對于微彎損失以及色散斜率不大于0.08ps/nm2.km的情況不敏感。
按照如附圖2a所示的第一個本發(fā)明實施例中，光導(dǎo)纖維不同區(qū)的折射率在一個特別實施例中具有下列關(guān)系式表明的折射率關(guān)系(n1-n4)＝大約0.007(5)(n3-n4)＝大約0.0016(6)(n2-n4)＝大約-0.0006(7)按照本發(fā)明第一個實施例(可以參見附圖2a)中的光導(dǎo)纖維，每一個區(qū)半徑還可以分別標(biāo)識成為中心芯區(qū)1、覆層區(qū)2、環(huán)芯區(qū)3以及外部玻璃區(qū)4，并且這些區(qū)半徑可以分別采用符號a1、a2、a3以及a4進行標(biāo)識；按照本發(fā)明的這個具體實施例，這些區(qū)半徑可以如此選擇，即在C波段和L波段傳輸過程中，使彎曲損失處于規(guī)定范圍之內(nèi)，并且本發(fā)明第一個實施例的各個區(qū)半徑受到下列8～10關(guān)系式限制a1＝約2.7μm(8)a2＝約6.3μm(9)a3＝約8.8μm(10)在按照本發(fā)明光導(dǎo)纖維的一個說明實施例中，折射率曲線如附圖2a所示包括在一個鍍鍺中心芯區(qū)1和鍍鍺環(huán)芯區(qū)3之間具有一個鍍鍺并且鍍氟的單一環(huán)形圈2；外部純玻璃區(qū)4可以規(guī)定設(shè)置在鍍鍺環(huán)芯區(qū)3的外圍上。按照本發(fā)明的第一個實施例，如附圖2a所示光導(dǎo)纖維具有一個折射率曲線，并且這個光導(dǎo)纖維的每一個如上所述部件的相對半徑具有以下特征在1550nm波段的衰減≤0.22；在1530nm波段至1565nm波段的色散分別處于2.2ps/nm.km至6.0ps/nm.km；在1565nm波段至1625nm波段的色散分別處于4.0ps/nm.km至11ps/nm.km；(典型)色散斜率為0.07ps/nm2.km；極化方式色散(PMD)≤0.1ps/km0.5；模式場直徑為(MFD)9.6±0.4μm；截止波長(光纜)≤1280nm；芯同心率＜0.6μm；(典型)有效面積為70平方微米；微觀彎曲(針柵陣列)＜0.05dB，在1550nm波段以及1625nm波段；(以100轉(zhuǎn)在32mm單一心軸和60mm心軸)宏觀彎曲＜0.5dB，在1550nm波段以及1625nm波段；驗收試驗采用100kpsi。
按照本發(fā)明第二個實施例，通過環(huán)芯區(qū)3在其中間放置，所說明光導(dǎo)纖維的覆層區(qū)2可以分為兩個覆層區(qū)2和4，外部玻璃區(qū)可以規(guī)定放置在外部覆層區(qū)4的外圍上，作為外部玻璃區(qū)5；如附圖4a所示，這個光導(dǎo)纖維包括一個中心芯區(qū)1、一個內(nèi)部覆層區(qū)2、一個環(huán)芯區(qū)3、一個外部覆層區(qū)4以及一個外部玻璃區(qū)5；其中內(nèi)部覆層或者第一個覆層區(qū)2可以規(guī)定在中心芯區(qū)1的外圍上，環(huán)芯區(qū)3可以規(guī)定放置在內(nèi)部覆層或者第一個覆層區(qū)2的外圍上，并且外部覆層區(qū)或者第二個覆層區(qū)4可以規(guī)定放置在環(huán)芯區(qū)3的外圍上，以及外部玻璃區(qū)5可以規(guī)定放置在外部覆層區(qū)或者第二個覆層區(qū)4的周圍(可以參見圖4a)。
按照本發(fā)明的第二個實施例，中心芯區(qū)1和環(huán)芯區(qū)3具有比外部玻璃區(qū)5高的折射率，并且內(nèi)部覆層區(qū)2以及外部覆層區(qū)4具有比外部玻璃區(qū)5低的折射率，(這些折射率之間的關(guān)系可以參見公式11以及附圖4b)；按照本發(fā)明規(guī)定，內(nèi)部覆層區(qū)2的折射率和外部覆層區(qū)4的折射率是相同的n1＞n3＞n5＞n2＝n4 (11)在本發(fā)明第二個實施例中，對于光導(dǎo)纖維不同區(qū)的折射率，中心芯區(qū)1和內(nèi)部覆層區(qū)2以及可以規(guī)定放置在內(nèi)部覆層區(qū)2和外部覆層區(qū)4之間的環(huán)芯區(qū)3和外部覆層區(qū)4以及外部玻璃區(qū)5的折射率分別采用符號n1、n2、n3、n4和n5進行標(biāo)識；根據(jù)下列關(guān)系式12～15進行相應(yīng)折射率數(shù)值設(shè)置，可以制造出來在C波段以及L波段傳輸過程中具有低色散斜率、低色散和高有效面積的光導(dǎo)纖維0.008＞(n1-n5)＞0.007(12)0.0018＞(n3-n5)＞0.0014(13)-0.0005＞(n2-n5)＞-0.0007(14)-0.0005＞(n4-n5)＞-0.0007(15)在以上本發(fā)明第二個實施例中揭示以及在附圖4a和4b說明的光導(dǎo)纖維對于微彎損失以及色散斜率不大于0.08ps/nm2.km的情況不敏感。
按照如附圖4a所示的第二個本發(fā)明實施例中，光導(dǎo)纖維不同區(qū)的折射率在一個特別實施例中具有下列關(guān)系式表明的折射率關(guān)系(n1-n5)＝大約0.007(16)(n3-n5)＝大約0.0016(17)
(n2-n5)＝大約-0.0006(18)(n4-n5)＝大約-0.0006(19)按照本發(fā)明第二個實施例(可以參見附圖4a)中的光導(dǎo)纖維，中心芯區(qū)1和內(nèi)部覆層區(qū)2以及可以規(guī)定放置在內(nèi)部覆層區(qū)2和外部覆層區(qū)4之間的環(huán)芯區(qū)3，外部覆層區(qū)4以及外部玻璃區(qū)5的半徑分別采用符號a1、a2、a3、a4和a5進行標(biāo)識；照本發(fā)明的這個具體實施例，這些區(qū)半徑可以如此選擇，即在C波段和L波段傳輸過程中，使彎曲損失處于規(guī)定范圍之內(nèi)，并且本發(fā)明第二個實施例的各個區(qū)半徑受到下列20～23關(guān)系式限制a1＝大約2.7μm(20)a2＝大約6.3μm(21)a3＝大約8.8μm(22)a4＝大約10.8μm(23)在按照本發(fā)明光導(dǎo)纖維的第二個說明實施例中，折射率曲線如附圖4a所示包括在一個鍍鍺中心芯區(qū)1和鍍鍺環(huán)芯區(qū)3之間具有兩個鍍鍺并且鍍氟環(huán)形圈2和環(huán)形圈4；外部純玻璃區(qū)5可以規(guī)定放置在鍍鍺并且鍍氟外部覆層區(qū)4的外圍上。
按照本發(fā)明的第二個實施例，如附圖4a所示光導(dǎo)纖維具有一個折射率曲線，并且這個光導(dǎo)纖維的每一個如上所述部件的相對半徑具有以下特征在1550nm波段的衰減≤0.25；在1530nm波段至1565nm波段的色散為1.8ps/nm.km至6.0ps/nm.km；在1565nm波段至1625nm波段的色散為4.0ps/nm.km至11ps/nm.km；(典型)色散斜率為0.07ps/nm2.km；極化方式色散(PMD)≤0.1ps/km1.5；模式場直徑為(MFD)9.6±0.4μm；截止波長(光纜)≤1480nm；
芯同心率＜0.6μm；(典型)有效面積為70平方微米；微觀彎曲(針柵陣列)＜0.05dB，在1550nm波段以及1625nm波段；(以100轉(zhuǎn)在32mm單一心軸和60mm心軸)宏觀彎曲＜0.5dB，在1550nm波段以及1625nm波段；驗收試驗采用100kpsi。
按照本發(fā)明規(guī)定，附圖6揭示了如圖2a和圖4a所示光導(dǎo)纖維的色散特征。同時，附圖6還表明波導(dǎo)色散如何控制揭示光導(dǎo)纖維的低色散和低色散斜率；其中波導(dǎo)色散可以通過以下公式(24)進行確定n2Δlc·λ[V·d2·(V·b)d·V2]---(24)]]>其中λ表示光波長；b表示公稱傳播常數(shù)；c表示光傳輸速度；附圖6折線曲線表示光導(dǎo)纖維具有如下波導(dǎo)特征(n1-n4)＝大約0.007；(n3-n4)＝大約0.0016；(n2-n4)＝大約-0.0006；當(dāng)a1＝大約2.7μm，a2＝大約6.3μm以及a3＝大約8.8μm的時候(n1-n5)＝大約0.007；(n3-n5)＝大約0.0016；(n2-n5)＝大約-0.0006；(n4-n5)＝大約-0.0006；
當(dāng)a1＝大約2.7μm，a2＝大約6.3μm a3＝大約8.8μm以及a4＝大約10.8μm的時候具有以上結(jié)構(gòu)特征的目前說明光導(dǎo)纖維色散和波導(dǎo)色散特征參數(shù)保持同樣數(shù)值。
由于對于功率依賴較低的折射率引起的光導(dǎo)纖維非線性增加，可以通過以下克爾效應(yīng)公式(25)進行確定N1＝N0+NLP/Aeff(25)其中N0表示折射率；NL表示非線性折射率；P表示光導(dǎo)纖維的光強度。
以上公式表明較大有效面積可以有助于降低非線性引起的負面影響。
試驗結(jié)果表明，在不影響其他光導(dǎo)纖維參數(shù)例如色散斜率、色散以及彎曲性能的情況下，很難獲得大的有效面積；然而，通過本發(fā)明光導(dǎo)纖維的特征參數(shù)設(shè)計，可以保持相關(guān)光導(dǎo)纖維控制參數(shù)的基本恒定。
本發(fā)明揭示并且說明了具有較大有效面積、低色散斜率以及低顯微彎曲敏感度的光導(dǎo)纖維；有效面積是光導(dǎo)纖維的一個特征參數(shù)，并且有效面積直接和模式場直徑相關(guān)；由于光導(dǎo)纖維的模式場可以擴展至光導(dǎo)纖維的覆層，因此模式場直徑(MFD)和芯直徑具有很大的不同；這就是模式場直徑(MFD)而不是芯直徑是一個重要控制參數(shù)的原因。附圖3和附圖5揭示了場強度分布特征，在光導(dǎo)纖維直徑方向，模式場強度數(shù)值分別重疊在附圖2a和附圖4a上。
通過分析附圖，可以有助于了解和說明本發(fā)明，并且這些附圖并不限制本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍；顯而易見，對于本領(lǐng)域的變通技術(shù)人員來講，在沒有脫離本發(fā)明的要求保護的權(quán)利要求書中所列的精神和范圍的情況下，可能對本發(fā)明的詳細說明的實施例的光導(dǎo)纖維進行改進。因此，專利權(quán)人也認識到要把這種改進納入權(quán)利保護范圍之內(nèi)，并且本發(fā)明通過以下權(quán)利要求進行限定。
權(quán)利要求
1.一種色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維，具有較高的亮點面積，其中包括一個中心芯區(qū)1，一個覆層區(qū)2，一個環(huán)芯區(qū)3以及一個外部玻璃區(qū)4，其特征在于，所說的中心芯區(qū)1以及環(huán)芯區(qū)3的折射率高于所說的外部玻璃區(qū)4的折射率，所說的覆層區(qū)2的折射率低于所說的外部玻璃區(qū)4的折射率，并且所說的折射率受下列公式(1)的限制n1＞n3＞n4＞n2(1)并且所說區(qū)的折射率的值受下列公式2-4的限制，以使得光纖在C以及L波段的傳播過程中具有低的色散斜率、低的色散以及較高的有效面積0.008＞(n1-n4)＞0.007 (2)0.0018＞(n3-n4)＞0.0014(3)-0.0005＞(n2-n4)＞-0.0007 (4)其中n1，n2，n3以及n4分別代表所說的中心芯區(qū)1，覆層區(qū)2，環(huán)芯區(qū)3以及外部玻璃區(qū)4的折射率。
2.按照權(quán)利要求1所述的色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維，其特征在于，所說的覆層區(qū)2設(shè)置在所述的中心芯區(qū)1的外圍上，所述的環(huán)芯區(qū)3設(shè)置在所述覆層區(qū)2的外圍上，所述外部玻璃區(qū)4環(huán)繞所述的環(huán)芯區(qū)3。
3.按照權(quán)利要求1所述的色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維，其特征在于，所述的光纖對于微彎損失以及色散斜率不超過0.08ps/nm2.km不敏感。
4.按照權(quán)利要求1所述的色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維，其特征在于，所說的折射率進一步由下列公式進行限制(n1-n4)＝約0.007(5)(n3-n4)＝約0.0016 (6)(n2-n4)＝約-0.0006 (7)。
5.按照權(quán)利要求1所述的色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維，其特征在于，所說的區(qū)的半徑由下列公式(8)-(10)進行限制a1＝約2.7μm(8)a2＝約6.3μm(9)a3＝約8.8μm(10)其中所說的a1，a2以及a3分別代表中心芯區(qū)1，覆層區(qū)2以及環(huán)芯區(qū)3的半徑。
6.按照權(quán)利要求1，2，3，4或5所述的色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維，其特征在于，在鍍鍺的中心芯區(qū)1以及所說的環(huán)芯區(qū)3之間包含有鍍鍺并鍍氟的單一環(huán)形圈2，并且所說的外部純玻璃區(qū)4設(shè)置在所說的鍍鍺的環(huán)芯區(qū)3的外圍。
7.按照權(quán)利要求1，2，3，4或5所述的色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維，其特征在于，在1550nm處的衰減≤0.22，在1530至1565nm處光的色散是2.2至6.0ps/nm.km，在1565至1625nm處光的色散是4.0至11ps/nm.km。
8.按照權(quán)利要求1，2，3，4或5所述的色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維，其特征在于，典型色散斜率是0.07ps/nm2.km，，極化色散斜率是≤0.1ps/km0.5，模式場直徑為9.6±0.4μm。
9.按照權(quán)利要求1，2，3，4或5所述的色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維，其特征在于，光纖的截止波長為≤1280nm，芯同心率＜0.6μm，有效面積為70平方微米。
10.按照權(quán)利要求1，2，3，4或5所述的色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維，其特征在于，在1550以及1625nm處的微彎(針柵陣列)＜0.05dB，在1550以及1625nm處的宏觀彎曲(以100轉(zhuǎn)在32mm單一心軸和60mm心軸)＜0.5dB。
11.按照權(quán)利要求1所述的色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維，其特征在于，所說的覆層區(qū)2被分成兩個區(qū)-內(nèi)部覆層區(qū)2和外部覆層區(qū)4，所說的環(huán)芯區(qū)3設(shè)置在兩者之間。
12.按照權(quán)利要求11所述的色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維，其特征在于，所說的光纖包括一個中心芯區(qū)1，一個內(nèi)部覆層區(qū)2，一個環(huán)芯區(qū)3，一個外部覆層區(qū)4以及一個外部玻璃區(qū)5，所說的中心芯區(qū)1以及環(huán)芯區(qū)3的折射率高于所說的外部玻璃區(qū)5的折射率，所說的內(nèi)部覆層區(qū)2和所說的外部覆層區(qū)4的折射率低于所說的外部玻璃區(qū)5的折射率，并且所說的折射率受下列公式(11)的限制n1＞n3＞n5＞n2＝n4(11)并且所說區(qū)的折射率的值受下列公式(12)-(15)的限制，以使得光纖在C以及L波段的傳播過程中具有低的色散斜率、低的色散以及較高的有效面積0.008＞(n1-n5)＞0.007 (12)0.0018＞(n3-n5)＞0.0014 (13)-0.0005＞(n2-n5)＞-0.0007 (14)-0.0005＞(n4-n5)＞-0.0007 (15)其中n1，n2，n3，n4以及n5分別代表所說的中心芯區(qū)1，內(nèi)部覆層區(qū)2，環(huán)芯區(qū)3，外部覆層區(qū)4以及外部玻璃區(qū)5的折射率。
13.按照權(quán)利要求11所述的色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維，其特征在于，所說的內(nèi)部覆層區(qū)2和所說的外部覆層區(qū)4的折射率相等。
14.按照權(quán)利要求11所述的色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維，其特征在于，所說的內(nèi)部覆層區(qū)2設(shè)置在所述的中心芯區(qū)1的外圍，所述的環(huán)芯區(qū)3設(shè)置在所述內(nèi)部覆層區(qū)2和外部覆層區(qū)4之間，所述的外部覆層區(qū)4設(shè)置在所述的環(huán)芯區(qū)3的外圍，所述外部玻璃區(qū)5環(huán)繞所述的外部覆層區(qū)4。
15.按照權(quán)利要求11所述的色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維，其特征在于，所述的光纖對于微彎損失以及色散斜率不超過0.08ps/nm2.km的情況不敏感。
16.按照權(quán)利要求11所述的色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維，其特征在于所說的折射率進一步由下列公式(16)-(19)進行限制(n1-n5)＝大約0.007(16)(n3-n5)＝大約0.0016 (17)(n2-n5)＝大約-0.0006 (18)(n4-n5)＝大約-0.0006 (19)。
17.按照權(quán)利要求11所述的色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維，其特征在于所說的區(qū)的半徑由下列公式(20)-(23)進行限制a1＝大約2.7μm(20)a2＝大約6.3μm (21)a3＝大約8.8μm (22)a4＝大約10.8μm (23)其中所說的a1，a2，a3以及a4分別代表中心芯區(qū)1，內(nèi)部覆層區(qū)2，環(huán)芯區(qū)3以及外部覆層區(qū)4的半徑。
18.按照權(quán)利要求11，12，13，14，15，16或17所述的色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維，其特征在于，在鍍鍺的中心芯區(qū)1以及所說的環(huán)芯區(qū)3之間包含有鍍鍺并鍍氟的兩個環(huán)形圈2和4，并且所說的外部純玻璃區(qū)5設(shè)置在所說的鍍鍺并鍍氟的外部覆層區(qū)4的外圍。
19.按照權(quán)利要求11，12，13，14，15，16或17所述的色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維，其特征在于，在1550nm處的衰減≤0.25，在1530至1565nm處，光的色散是1.8至6.0ps/nm.km，在1565至1625nm處光的色散是4.0至11ps/nm.km。
20.按照權(quán)利要求11，12，13，14，15，16或17所述的色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維，其特征在于，典型色散斜率是0.07ps/nm2.km，極化色散斜率是≤0.1ps/km0.5，模式場直徑為(MFD)9.6±0.4μm。
21.按照權(quán)利要求11，12，13，14，15，16或17所述的色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維，其特征在于，光纜截止波長≤1480nm，芯同心率＜0.6μm5；典型有效面積為70平方微米。
22.按照權(quán)利要求11，12，13，14，15，16或17所述的色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維，其特征在于，在1550以及1625nm處的微觀彎曲(針柵陣列)＜0.05dB，在1550以及1625nm處的宏觀彎曲(以100轉(zhuǎn)在32mm單一心軸和60mm心軸)＜0.5dB。
全文摘要
一種色散優(yōu)化光導(dǎo)纖維，具有較高的亮點面積，其中包括一個中心芯區(qū)，一個覆層區(qū)，一個環(huán)芯區(qū)以及一個外部玻璃區(qū)，其中覆層區(qū)設(shè)置在中心芯區(qū)的外圍，環(huán)芯區(qū)設(shè)置在所述覆層區(qū)的外圍，所述外部玻璃區(qū)環(huán)繞所述的環(huán)芯區(qū)。所說的中心芯區(qū)以及環(huán)芯區(qū)的折射率高于所說的外部玻璃區(qū)，所說的覆層區(qū)的折射率低于所說的外部玻璃區(qū)，并且所說的折射率受公式n1＞n3＞n4＞n2的限制。根據(jù)優(yōu)選實施方案，覆層區(qū)被分割成兩個區(qū)——內(nèi)部覆層區(qū)和外部覆層區(qū)，環(huán)芯區(qū)設(shè)置在兩者之間。所說的內(nèi)部覆層區(qū)設(shè)置在所述的中心芯區(qū)的外圍，所述的外部覆層區(qū)設(shè)置在所述的環(huán)芯區(qū)的外圍，所述外部玻璃區(qū)環(huán)繞所述的外部覆層區(qū)，并且其折射率受公式n1＞n3＞n5＞n2＝n4的限制。
文檔編號H04B10/18GK1523383SQ200410003359
公開日2004年8月25日 申請日期2004年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月27日
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