專利名稱：?jiǎn)文９饫w和光通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單模光纖，該光纖包括一個(gè)半徑為r1，最大折射率值為n1的第一中心區(qū)和至少一個(gè)包圍所述第一中心區(qū)的第二環(huán)，其中第二環(huán)的半徑為r2，最小折射率值為n2，且n2＜n1。
背景技術(shù)：
可從美國(guó)專利No.5,905,838中獲知這種單模光纖自身，其中特別是圖4簡(jiǎn)化表示用于四區(qū)域光纖的徑向位置函數(shù)的歸一化折射率差。因此參雜有鍺的硅石芯被一折射率較小的環(huán)形區(qū)包圍，在此情況下，該環(huán)形區(qū)由參雜氟的硅石組成。該區(qū)域周圍是一個(gè)德國(guó)硅石(germano-silica)環(huán)，該德國(guó)硅石環(huán)又在，例如，未摻雜的硅石外包層區(qū)域內(nèi)。線芯區(qū)域顯示一MCVD制造的光纖的折射率較小的傾斜特性。這種光纖還被定義為一所謂的“雙窗口WDM(“波長(zhǎng)分割多路轉(zhuǎn)換”)光纖”，該光纖在所謂的地鐵網(wǎng)絡(luò)或長(zhǎng)途網(wǎng)絡(luò)中使用。這些網(wǎng)絡(luò)的特征是達(dá)到幾百公里的中長(zhǎng)傳輸距離和大量節(jié)點(diǎn)，其中存在支線和/或與其它(部分)網(wǎng)絡(luò)的連接。在這些網(wǎng)絡(luò)中，傳輸信號(hào)用的這種光纖最好是適合在大量不同的波長(zhǎng)中用于高速傳輸。
在“Maxium Effective area for non-zero dispersion-shifted fibre”一文中公開了幾種折射率特征，其中這種類型的光纖在1550nm波長(zhǎng)時(shí)色散斜率為0.08ps/nm2.km。在1550nm時(shí)，有效面積介于45-110μm2范圍內(nèi)。有關(guān)用于獲取一滿意特性平衡的斜率的更多細(xì)節(jié)，特別是有關(guān)色散斜率、宏彎曲和有效面積在該文中卻無法知曉。
美國(guó)專利No.6,396,987涉及一種在WDM傳輸系統(tǒng)中使用的光纖，其中有效面積大于或等于60μm2，色散值的范圍為6至10ps/(nm.km)。
歐洲專利申請(qǐng)No.0 249 230涉及一種制造粗加工成品的方法。由于上述文獻(xiàn)僅涉及粗加工的成品，因此沒有提供有關(guān)從這種粗加工成品中提取的光纖，如色散斜率值、色散值或有效面積等具體細(xì)節(jié)的描述。
歐洲專利申請(qǐng)No.0 775 924涉及一種具有三段折射率曲線的單模光纖。雖然零色散波長(zhǎng)的范圍是1520-1600nm，但是總色散斜率可能≤0.095ps/μm2.km。但沒有說明提供有關(guān)獲取一滿意特性平衡的斜率、有關(guān)色散斜率、宏彎曲和有效面積的細(xì)節(jié)。
在非常遠(yuǎn)距離(1000km或更遠(yuǎn)的距離)的情況下，高傳輸速率的光纖被優(yōu)化，用于大約1550nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)，在該波長(zhǎng)范圍中，可認(rèn)為光衰減較低(大約0.2dB/km)。NZDF(“非零色散光纖)還有位移色散，因此，在1550nm的波長(zhǎng)中色散低于標(biāo)準(zhǔn)單模纖維的色散。但是，為了使可能對(duì)允許最大傳輸容量產(chǎn)生嚴(yán)重不利影響的非線性特性的影響最小，該色散值就充分地偏離零。
由于在上述網(wǎng)絡(luò)中距離相對(duì)較短，對(duì)光衰減的要求比較不嚴(yán)格，因此，波長(zhǎng)范圍大約為1300nm的特征衰減大約為0.3dB/km的光纖在原理上適用于此類應(yīng)用。但是，由于在1550nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)其結(jié)果最優(yōu)，因此用于長(zhǎng)距離傳輸?shù)睦w維比較不適于在大約為1300nm的波長(zhǎng)范圍中使用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種單模光纖，它適用于在波長(zhǎng)大約為1550nm的范圍，即1440nm-1625nm，以及在波長(zhǎng)大約為1300nm的范圍，即1250nm-1360nm中使用高傳輸速率進(jìn)行多信道傳輸。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種單模光纖，其中光纖的剖面設(shè)計(jì)成能夠防止可導(dǎo)致光纖產(chǎn)生不希望特性的應(yīng)力變化。
引言中所述根據(jù)本發(fā)明的單模光纖的特征在于折射率值n1在半徑為r1的第一中心區(qū)基本上保持不變；在半徑為r2的第二環(huán)，折射率值在徑向r1-r2的距離中，從n1降低至n2，這個(gè)降低基本上是線性的，并根據(jù)下面方程式發(fā)生斜率＝(D1-D2)/(r2-r1)，其中0.11＜斜率＜0.22，且.Di=ni2-nci22.ni2*100%]]>和ni＞nciDi＝置i的折射率對(duì)比度值，ni＝位置i的折射率，nci＝外部光纖包層的折射率。在一個(gè)特定實(shí)施例中，具有一個(gè)基本上恒定折射率的中心區(qū)的半徑r1的最大值最好為0.25μm。如果半徑r1大于上述值，就不可能獲得一種有效面積足夠大、色散斜率足夠低的纖維。
本發(fā)明還涉及一種單模光纖，它包括一個(gè)半徑為r1、最大折射率值為n1的第一中心區(qū)和至少一個(gè)包圍所述第一中心區(qū)的第二環(huán)，其中第二環(huán)的半徑為r2，最小折射率值為n2，且n2＜n1，該光纖的特征在于折射率值在第二環(huán)內(nèi)基本上保持不變，而從第一中心區(qū)中心對(duì)稱軸徑向距離r1上從n1降低至n2，這個(gè)降低基本上是線性的，并根據(jù)下面方程式發(fā)生斜率＝(D1-D2)/(r1)，其中0.11＜斜率＜0.22，目Di=ni2-nci22.ni2*100%]]>和ni＞nci這里Di，ni和nci的意義與上面相同。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種單模光纖，該光纖包括一個(gè)半徑為r1、最大折射率值為n1的第一中心區(qū)和至少一個(gè)包圍所述第一中心區(qū)的第二環(huán)，其中第二環(huán)的半徑為r2，最小折射率值為n2，且n2＜n1，該單模纖維的特征在于折射率值在第二環(huán)內(nèi)基本上保持不變，而從第一中心區(qū)對(duì)稱中心軸在徑向距離r1上從n1降低至n1”，這個(gè)降低基本上是線性的，并根據(jù)下面方程式發(fā)生斜率＝(D1-D1”)/(r1)，其中0.11＜斜率＜0.22，目Di=ni2-nci22.ni2*100%]]>和ni＞ncin1＞n1”＞n2其中Di，ni和nci的意義與上面相同。
本申請(qǐng)的發(fā)明者根據(jù)這種發(fā)現(xiàn)已經(jīng)完成他們的發(fā)明，其中，光纖的剖面被設(shè)計(jì)成防止產(chǎn)生不希望的應(yīng)力變化。因此能夠?qū)⒉幌Ｍ奶匦?，如增加的PMD(或者對(duì)氫感應(yīng)的衰減損耗的靈敏度)降低至最小化。
在具體的實(shí)施例中，半徑為r2的第二環(huán)最好被一第三環(huán)包圍，第三環(huán)的半徑為r3、折射率值為n3，其中n3＜n2且r3＞r2。此外，半徑為r3的第三環(huán)可被一第四環(huán)包圍，第四環(huán)的半徑為r4、折射率為n4，其中n4＜n3且r4＞r3。
最好，本發(fā)明的光纖在波長(zhǎng)為1550nm時(shí)的色散值為8ps/nm.km或更大，而在1300nm時(shí)色散值必須為-8ps/nm.km或更小。使用這樣的色散值時(shí)，就可以在上述兩個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)以10Gbit/s或更高的傳輸速率同時(shí)使用數(shù)個(gè)具有不同波長(zhǎng)的信道，即，信號(hào)，而不會(huì)產(chǎn)生具有限制效應(yīng)的非線性特性。
本申請(qǐng)的發(fā)明者還發(fā)現(xiàn)在折射率圖形中的斜率是一個(gè)實(shí)現(xiàn)最終光纖特性正確組合的重要設(shè)計(jì)參數(shù)。因此，上述斜率的范圍最好為0.11至0.22，特別是0.13至0.19。如果使用大于上述范圍值的斜率，宏彎曲損耗和色散斜率將太大，這在實(shí)踐中是不希望的。另一方面，如果使用小于上述范圍值的斜率，有效面積將會(huì)變小，這也是實(shí)踐中不希望的。
為了能夠在不明顯限制功率密度的情況下同時(shí)傳輸大量不同波長(zhǎng)的信號(hào)，本發(fā)明所述光纖的有效面積在波長(zhǎng)為1550nm的范圍內(nèi)最好為60μm2或更大。
而且最好是，本發(fā)明光纖的色散斜率在1550nm時(shí)的范圍為0.07至0.095ps/nm.km2。
為了保證本發(fā)明所述的光纖在最大波長(zhǎng)范圍內(nèi)可以被認(rèn)為是一個(gè)單模光纖，對(duì)于2m長(zhǎng)的光纖所測(cè)量的截止波長(zhǎng)最好小于1200nm。
除了具有上述較佳實(shí)施例的特征外，本發(fā)明的光纖應(yīng)該表現(xiàn)出由于光纖的彎曲而產(chǎn)生的損耗很低。事實(shí)上，在由光纖組成的上述網(wǎng)絡(luò)中形成許多連接，對(duì)于這些連接，通常在所述連接的位置存在回路。因此，就希望盡可能限制由這些回路引起的衰減損耗，這樣最好意味著在1625nm波長(zhǎng)和彎曲直徑為60nm的100圈時(shí)測(cè)量的宏彎曲損耗最好小于0.05dB。
本發(fā)明還涉及一種多信道信號(hào)傳輸?shù)墓馔ㄐ畔到y(tǒng)，該系統(tǒng)的特征在于本發(fā)明所述的光纖用作在1550nm或1300nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)用于數(shù)個(gè)信道的傳輸介質(zhì)。
附圖簡(jiǎn)述下面借助于實(shí)施例更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，但是，應(yīng)該指出，本發(fā)明決不限于這些實(shí)施例。在附
圖1-3中，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例所述的許多光纖的折射率分布大致表示為半徑的一個(gè)函數(shù)圖1表示根據(jù)本發(fā)明所述光纖的一種可能的折射率圖形；圖2表示根據(jù)本發(fā)明所述光纖的折射率圖形；圖3表示根據(jù)本發(fā)明所述光纖的折射率圖形。
發(fā)明詳述圖1表示根據(jù)本發(fā)明所述纖維的一種可能的折射率圖形。在上述圖形中，參考標(biāo)號(hào)1表示的位置是基本上位于對(duì)稱軸上的最大折射率，該位置的折射率值為n1，折射率差為D1。參考標(biāo)號(hào)2表示的位置與對(duì)稱軸間隔一段距離r1，它具有一明顯比參考標(biāo)號(hào)1表示的位置更小的折射率值n2和折射率差D2。該折射率值實(shí)際上從位置1到位置2線性單調(diào)下降，斜率h符合下面的方程式h＝(D1-D2)/(r1)。3表示的位置與對(duì)稱軸間隔一段距離r2最后，標(biāo)號(hào)4表示一個(gè)與對(duì)稱軸間隔的距離實(shí)質(zhì)上與位置3相同的位置4，位置4表示包層的折射率值，包層從距離對(duì)稱軸一段距離r2開始延伸，具有一個(gè)小于位置3的折射率值。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明所述光纖的折射率圖形。在中心對(duì)稱軸周圍建立一個(gè)距離為r1的環(huán)形對(duì)稱圖形，其中所述圖形的參考標(biāo)號(hào)1表示的位置要求一個(gè)具有恒定折射率值n1的折射率。參考標(biāo)號(hào)2表示的位置與對(duì)稱軸間隔一段距離r2，它具有一個(gè)明顯比參考標(biāo)號(hào)1表示位置更小的折射率值n2和折射率差D2。該折射率值實(shí)際上從位置1到位置2以線性單調(diào)方式降低，這里斜率h＝(D1-D2)/(r1)。參考標(biāo)號(hào)4表示的位置表示包層的折射率值，其中，包層從對(duì)稱軸開始的一段距離r2延伸，在圖2中，n1＞n2＞nc1。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明所述光纖的折射率圖形。在所述圖形中，1表示的位置是基本上位于對(duì)稱軸上的最大折射率，該位置具有一折射率值n1和一折射率差D1。參考標(biāo)號(hào)1”表示的位置與對(duì)稱軸間隔一段距離r1，它具有一明顯比1表示的位置更小的折射率值n1”。該折射率值實(shí)際上從位置1到位置1”以線性單調(diào)方式降低。2表示的位置也與對(duì)稱軸間隔一段距離r2，具有一個(gè)折射率值n2和一個(gè)折射率差D2。最后，標(biāo)號(hào)4表示一個(gè)與對(duì)稱軸間隔的距離實(shí)質(zhì)上與位置3相同的位置4，包層從位置4開始，其中包層具有一個(gè)小于位置3的折射率值。
正如前面已解釋，斜率h是一個(gè)獲得光纖特性正確組合的重要設(shè)計(jì)參數(shù)。上述斜率h，例如，能夠通過改變位置2的折射率差而受到影響。該斜率通過使位置2的折射率值，特別是在圖1和2中減小而增大。除此之外，還能夠通過改變位置1”(見圖3)和位置2(見圖1和2)的徑向位置而實(shí)現(xiàn)斜率的改變。正如前面所述，本申請(qǐng)的發(fā)明者已發(fā)現(xiàn)該斜率的范圍最好為0.11至0.22，特別是0.13至0.19。在斜率的值大于上述范圍值的情況下，將不希望地增加宏彎曲的損耗，而斜率值小于上述范圍值的結(jié)果將會(huì)使所希望的有效面積要變得太小。
申請(qǐng)人對(duì)滿足色散要求的光纖，即，在1550nm時(shí)≥8ps/nm.km，在1330nm時(shí)≤8ps/nm.km，以及滿足小于1200nm的截止波長(zhǎng)要求的光纖，研究了這里所給出的圖形的斜率對(duì)多個(gè)參數(shù)的影響，即，色散斜率，最好小于0.095ps/nm.km2；宏彎曲損耗，最好小于0.05dB(在波長(zhǎng)為1625nm，彎曲直徑為60nm的線圈時(shí)測(cè)量出的)；以及有效面積，最好大于60μm2。所述研究是在2m長(zhǎng)的光纖上測(cè)量的，測(cè)量結(jié)果用下面的表格表示。
上述表格清楚地表明用在0.11＜slope＜0.22范圍中的斜率可獲得一滿意的特性平衡。
權(quán)利要求
1.單模光纖，包括一個(gè)半徑為r1、最大折射率值為n1的第一中心區(qū)和至少一個(gè)包圍所述第一中心區(qū)的第二環(huán)，該第二環(huán)的半徑為r2，最小折射率值為n2，其中，n2＜n1，其特征在于折射率值n1在半徑為r1的第一中心區(qū)基本上保持不變，而在半徑為r2的第二環(huán)，折射率值在徑向r1-r2的距離上從n1降低至n2，該降低基本上是線性的，并根據(jù)下面的方程式發(fā)生斜率＝(D1-D2)/(r2-r1)，其中0.11＜斜率＜0.22，且Di=ni2-nci22.ni2*100%]]>和ni＞nciD1＝位置i的折射率對(duì)比值，ni＝位置i的折射率，nci＝外纖維包層的折射率。
2.單模光纖，包括一個(gè)半徑為r1、最大折射率值為n1的第一中心區(qū)和至少一個(gè)包圍所述第一中心區(qū)的第二環(huán)，該第二環(huán)的半徑為r2、最小折射率值為n2，其中n2＜n1，其特征在于折射率值在第二環(huán)內(nèi)基本上保持不變，而在第一中心區(qū)中從中心對(duì)稱軸在徑向距離r1上從n1降低至n2，該降低基本上是線性的，且根據(jù)下面方程式發(fā)生斜率＝(D1-D2)/(r1)，其中0.11＜斜率＜0.22，且Di=ni2-nci22.ni2*100%]]>和ni＞nci其中Di，ni和nci的意義與上面所述相同。
3.單模光纖，包括一個(gè)半徑為r1、最大折射率值為n1的第一中心區(qū)和至少一個(gè)包圍所述第一中心區(qū)的第二環(huán)，該第二環(huán)的半徑為r2、最小折射率值為n2，其中n2＜n1，其特征在于折射率值在第二環(huán)內(nèi)基本上保持不變，而在第一中心區(qū)中從中心對(duì)稱軸在徑向距離r1上從n1降低至n1”，該降低基本上是線性的，且根據(jù)下面方程式發(fā)生斜率＝(D1-D1”)/(r1)，其中0.11＜斜率＜0.22，且Di=ni2-nci22.ni2*100%]]>和ni＞ncin1＞n1”＞n2其中Di，ni和nci的意義與上面所述相同。
4.如權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于r1＜0.25μm。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的光纖，其特征在于具有半徑r2的第二環(huán)被一第三環(huán)包圍，第三環(huán)的半徑為r3、折射率值為n3，其中n3＜n2且r3＞r2。
6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的光纖，其特征在于半徑為r3的第三環(huán)被一第四環(huán)包圍，第四環(huán)的半徑為r4、折射率為n4，其中n4＜n3且r4＞r3。
7.如權(quán)利要求1-6中任一個(gè)或多個(gè)所述的光纖，其特征在于0.13＜斜率＜0.19。
8.如權(quán)利要求1-7中任一個(gè)或多個(gè)所述的光纖，其特征在于色散斜率在1550nm時(shí)的范圍為0.07至0.095ps/nm.km2。
9.如權(quán)利要求1-8中任一個(gè)或多個(gè)所述的光纖，其特征在于在波長(zhǎng)為1550nm時(shí)色散值為8ps/km或更高。
10.如權(quán)利要求1-9中任一個(gè)或多個(gè)所述的光纖，其特征在于在波長(zhǎng)為1300nm時(shí)色散值為-8ps/km或更低。
11.如權(quán)利要求1-10中任一個(gè)或多個(gè)所述的光纖，其特征在于有效面積在波長(zhǎng)為1550nm時(shí)為60μm2或更大。
12.如權(quán)利要求1-8中任一個(gè)或多個(gè)所述的光纖，其特征在于對(duì)于2m長(zhǎng)的光纖所測(cè)量的截止波長(zhǎng)最好小于1200nm。
13.一種多信道信號(hào)傳輸?shù)墓馔ㄐ畔到y(tǒng)，其特征在于根據(jù)權(quán)利要求1-12任一個(gè)或多個(gè)所述的光纖用作在1550nm或1300nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的數(shù)個(gè)信道的傳輸介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單模光纖，它包括一個(gè)半徑為r1、最大折射率值為n1的第一中心區(qū)和至少一個(gè)包圍所述第一中心區(qū)的第二環(huán)，其中第二環(huán)的半徑為r2、最小折射率值為n2，且n2＜n1。本發(fā)明還涉及一種多信道信號(hào)傳輸?shù)墓馔ㄐ畔到y(tǒng)。
文檔編號(hào)G02B6/036GK1471256SQ0314547
公開日2004年1月28日 申請(qǐng)日期2003年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月6日
發(fā)明者M·P·M·耶滕, P·馬蒂斯, M P M 耶滕, 偎 申請(qǐng)人:德拉卡纖維技術(shù)有限公司