專利名稱：適用于超高速長距離密集波分復(fù)用的色散優(yōu)化單模光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光通信技術(shù)，涉及一種為大容量、超高速率、長距離傳輸系統(tǒng)而設(shè)計的非零色散位移單模光纖。該光纖具有大的模場分布(有效面積)，增大的色度色散(正值或負(fù)值)和較低的色散斜率，低損耗，同時具有偏振模色散低和優(yōu)異的抗彎曲性能，與光纖熔接時具有低熔接損耗等優(yōu)點，應(yīng)用于大容量、超高速率、長距離的密集波分復(fù)用DWDM系統(tǒng)傳輸時，大的有效面積和增大的色散值有利于減少非線性效應(yīng)，低的色散斜率有利于對色散進(jìn)行全面的管理，可靈活部署光纖鏈路，滿足C+L與S+C+L波段的長距離的傳輸。
背景技術(shù)：
隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，特別是光纖放大器和波分復(fù)用技術(shù)的成熟應(yīng)用，制約光纖通信的已經(jīng)不再是光纖的損耗。語音、數(shù)據(jù)、圖像等IP業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，迫切需求高速超大容量和更高性價比的光網(wǎng)絡(luò)。從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上考慮，提高單信道傳輸速率與信道容量的密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)是光傳輸領(lǐng)域發(fā)展的主流趨勢。制約光纖傳輸容量和距離的主要因素有非線性效應(yīng)、色散和光信噪比(光信噪比的英文簡稱為0SNR)。近年來，單波道 40Gbit/s的規(guī)?；虡I(yè)部署和lOOGbit/s的研究開發(fā)成為熱點，對傳輸光纖的特性和發(fā)展提出新的需求。在DWDM系統(tǒng)中，隨著傳輸速率和容量的增加，波長間隔隨之不斷減少，各波長之間的光非線性效應(yīng)(包括四波混頻、自相位調(diào)制、交叉相位調(diào)制等)日益突出，限制了光信號傳輸?shù)娜萘颗c距離。系統(tǒng)要求的光信噪比隨著單信道速率提高而成正比增加，因此要求更高的光信號功率，這更加劇傳輸光纖的非線性效應(yīng)。而由于波分復(fù)用信道波段的擴(kuò)展，色散斜率造成長、短波長邊緣信道的色散積累不平衡，如果這種色散積累不平衡得不到很好的補(bǔ)償，會顯著縮短系統(tǒng)的再生中繼距離，高的色散斜率使得色散管理更加復(fù)雜，增加了系統(tǒng)色散補(bǔ)償成本。如對于40Gbit/s系統(tǒng)，每個信道的帶寬達(dá)到80GHz近0. 8nm,色散斜率對每個信道內(nèi)各頻率分量的影響變得顯著，要求接近100%的色散斜率補(bǔ)償效率，對于現(xiàn)在成熟實用的補(bǔ)償技術(shù)而言增加了難度，光纖的相對色散斜率(英文簡稱RDS)越大，實現(xiàn)完全補(bǔ)償?shù)碾y度越大，為此要求光纖的相對色散斜率盡量小，其最有效的方法是降低色散斜率，或增大色度色散。而迅猛發(fā)展中的lOOGbit/s技術(shù)，對傳輸系統(tǒng)的要求更加苛刻，盡管許多新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，以抵抗色度色散、偏振模色散、非線性效應(yīng)等傳輸損傷，提高信號的頻譜效率， 但是這些技術(shù)尚不成熟，系統(tǒng)的整體成本高。綜合而言，超高速長距離通信對光纖的性能， 尤其有效面積，色散，損耗等提出了新的要求，解決這些問題的有效途徑之一就是不斷創(chuàng)新光纖的設(shè)計制造技術(shù)，開發(fā)具有低非線性效應(yīng)和色散優(yōu)化的新光纖。非零色散位移光纖(G. 655和G. 656光纖)是適用于DWDM傳輸技術(shù)而發(fā)展的光纖，不但適合40 Gbit/s傳輸系統(tǒng)，而且可進(jìn)行新一代100 Gbit/s光網(wǎng)絡(luò)的部署，具有廣泛應(yīng)用。在非零色散位移光纖產(chǎn)品規(guī)范中，國際電信聯(lián)盟(ITU-T)制定了嚴(yán)格的G. 655D/ E和G. 656標(biāo)準(zhǔn)。目前已經(jīng)公布了一系列的相關(guān)類型光纖的設(shè)計和生產(chǎn)專利(申請)方案。 適用于C+L波段的光纖，如98121639. 0號中國發(fā)明專利申請(公開號為CN1220402A)公布的一種大有效面積非零色散位移光纖和制造方法，其典型色散斜率為0. 09ps/ (nm2 · km), 有效面積在80um2以上；如專利號為03125210. 9、授權(quán)公告號為CN1219227C的中國發(fā)明專利公開的一種正色散的非零色散位移光纖，設(shè)計8個纖芯分層，1550nm色散斜率減小到 0. 085ps/ (nm2 · km)，有效面積調(diào)整為70um2以上；如00806764. 3號中國發(fā)明專利申請(公開號為CN1348548A)公布的中心凹陷纖芯結(jié)構(gòu)的光纖，光纖有效面積約70um2，色散斜率為 0. 09-0. 08ps/(nm2 .km);等等。其它光纖的設(shè)計和生產(chǎn)專利(申請)方案，US2002/0154876A1 號美國專利申請公布的一種拋物線分布纖芯結(jié)構(gòu)光纖，有效面積大于90 um2，但是1550nm 的色散過大，為14-20 ps/ (nm · km)；美國US6459839B1號專利公布的具有梯形和纖芯凹陷的大有效面積光纖，有效面積達(dá)100 um2以上，色散斜率為0. 08 ；美國US6396987B1號專利公布的一種光纖，光纖芯層折射率采用梯形和中心下陷階躍型的分布，其色散斜率小于0. 07ps/ (nm2 · km)，但有效面積達(dá)只到60um2 ；中國00802639. 4號專利申請(公開號為 CN1337010A)公布的一種階躍型折射率分布光纖，色散斜率約0. 09ps/ (nm2 · km), 1550nm 的色散在7 — 15 ps/(nm*km)，有效面積達(dá)到60_150um2 ；中國03119080. 4號專利申請(公開號為CN1450369A)公布的中芯下陷環(huán)形纖芯結(jié)構(gòu)的光纖，光纖有效面積大于95 um2，色散斜率小于0. 065ps/ (nm2 · km)；均可用于S+C+L波段，但是光纖的熔接附加損耗高?，F(xiàn)在大多數(shù)符合ITU-T規(guī)范的大有效面積G. 655光纖中，色散斜率還是偏大，或者色散偏小，或者結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，不利于系統(tǒng)色散管理與光纖部署，以及光纖生產(chǎn)工藝控制。 對于寬工作波長的傳輸系統(tǒng)，色散斜率偏大的直接危害就是造成長、短波長邊帶波長的色散差異大，傳輸波長范圍越寬，這種色散差異越大，色散補(bǔ)償難度和成本越大，尤其40Gbit/ s以及更高速率的傳輸系統(tǒng)，要求嚴(yán)格精確色散管理，其影響就成為很大的問題，在實際應(yīng)用中需要更復(fù)雜的光纖鏈路設(shè)計與色散管理技術(shù)，增加了系統(tǒng)成本，不符合網(wǎng)絡(luò)運營商的利益選擇。因此，為了充分利用光纖的帶寬資源、增大通信容量，并且適應(yīng)新一代100 Gb/s 技術(shù)的應(yīng)用和光網(wǎng)絡(luò)部署，在光纖波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計上，應(yīng)保持大有效面積特性的同時，增大色度色散并減小色散斜率，而且降低傳輸損耗。但是折射率隨著波長變化而變化，色散對波長具有依賴性，有效面積和色散斜率相互制約，光纖設(shè)計因此變得困難，需要對各種特性平衡給予考慮。在實際長距離光纖傳輸系統(tǒng)部署方案中，通常采用光纖混合鏈路結(jié)構(gòu)，即將不同光纖特性的連接形成通信鏈路，以減少通信器件和成本。非零色散位移光纖比標(biāo)準(zhǔn)單模光纖折射率分布更復(fù)雜，將各種不同類型的光纖熔接在一起時，因為彼此的模長直徑和光纖幾何參數(shù)等差異，往往導(dǎo)致反射增大，附加損耗增加，鏈路越長接點越多，累積的負(fù)效應(yīng)越大，嚴(yán)重的可能造成不可接受的誤碼率。因此光纖的熔接特性是不容忽視的問題，需要考慮措施改善光纖的熔接性能，降低熔接損耗對傳輸系統(tǒng)的有害作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適用于超高速長距離密集波分復(fù)用的色散優(yōu)化單模光纖，即具有大的有效面積、增大的色散(包括正值和負(fù)值)和較低的色散斜率，從而能有效解決影響高速通信的非線性問題和偏振模色散問題，減少系統(tǒng)的色散管理成本，而且光纖的特性符合國際電信聯(lián)盟(ITU-T)的多個產(chǎn)品規(guī)范，具有低的熔接損耗，以便按照不同的傳輸系統(tǒng)的需要(如傳輸容量、速率、距離)，靈活設(shè)計光纖鏈路。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的適用于超高速長距離密集波分復(fù)用的色散優(yōu)化單模光纖，其折射率剖面自中心向外包括六個連續(xù)的具有不同折射率分布的結(jié)構(gòu)層，其特征是所述六個結(jié)構(gòu)層的折射率分布隨半徑變化，從中心向外的分布依次為
權(quán)利要求
1.適用于超高速長距離密集波分復(fù)用的色散優(yōu)化單模光纖，其折射率剖面自中心向外包括六個連續(xù)的具有不同折射率分布的結(jié)構(gòu)層，其特征是所述六個結(jié)構(gòu)層的折射率分布隨半徑變化，從中心向外的分布依次為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于超高速長距離密集波分復(fù)用的色散優(yōu)化單模光纖，其特征是所述六個結(jié)構(gòu)層的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)為值；從RjljR2為第二芯層；Δ = \嚴(yán)，n2m為第二層折射率的最小值，n2為第二層折射率的最大值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適用于超高速長距離密集波分復(fù)用的色散優(yōu)化單模光纖，其特征是所述六個結(jié)構(gòu)層的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)為零色散波長為1613. 1 nm ；有效面積為72. 1 um2 ；·1550nm 的色散為-6. 26 ps/ (nm · km)；·1550nm的模場直徑為9. 67 um ；相對色散斜率為-0. 0133 ηπΓ1 ；·1550 的損耗彡 0. 21 dB/km。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適用于超高速長距離密集波分復(fù)用的色散優(yōu)化單模光纖，其特征是所述六個結(jié)構(gòu)層的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)為Δ1=0. 40%, Δ2=0. 35%, Δ=0. 49%, α =1. 1 ； Δ3=-0. 48%, Δ4=0. 34%, Δ 5=-0. 17% Δ 6=0I r I ^ 3. 5um ；·3.5um < I r | ^ 4. Ium ； ·4.Ium < I r I 7um ；·5.7um < I r I 3um ；·8.3um < I r I 3um ；·9.3um < I r I <62. 5um ；·1550nm 色散斜率為 0. 05 ps/ (nm2 · km)；零色散波長為1434 nm ；有效面積為72 um2 ；·1550nm 的色散為 5. 68 ps/ (nm · km)；·1550nm的模場直徑為9. 60 um ；相對色散斜率為0. 0088 ηπΓ1 ；·1550 的損耗彡 0. 21 dB/km。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適用于超高速長距離密集波分復(fù)用的色散優(yōu)化單模光纖，其特征是所述六個結(jié)構(gòu)層的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)為r I ( 2. 7um ； 2. 7um < I r I 9um ；·3. 9 um < I r I 5um ； 5. 5 um < I r I Ium ； 8. 1 um < |r I ( 9. Ium ； 9.1 um < I r | 彡 62. 5um ；Δ1=0. 42%, Δ2=0. 38%, Δ=0. 50%, α =1. 4 ； Δ 3=-0. 17%, Δ4=0. 21%, Δ 5=-0. 20% Δ 6=0·1550nm 色散斜率為 0. 0667 ps/ (nm2 · km)；零色散波長為1430 nm ；有效面積為72 um2 ；·1550nm 的色散為 7. 81 ps/ (nm · km)；·1550nm的模場直徑為9. 59 um ；相對色散斜率為0. 00853歷1 ；·1550 的損耗彡 0. 21 dB/km。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適用于超高速長距離密集波分復(fù)用的色散優(yōu)化單模光纖，其特征是所述六個結(jié)構(gòu)層的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)為.1550nm 色散斜率為 0. 0675ps/ (nm2 · km)；零色散波長為1442nm ；有效面積為72 um2 ；.1550nm 的色散為 7. 19 ps/ (nm · km)；.1550nm的模場直徑為9. 62 um ；相對色散斜率為0. 00939 ηπΓ1 ；.1550 的損耗彡 0. 21 dB/km。Δ1=0. 42%, Δ2=0. 07%,I r I ^ 3. Oum ； 3. Oum < I r I 9um ；Δ=0. 228%, α =20 ；Δ 3=-0. 17%, Δ4=0. 21%, Δ 5=-0. 20% Δ 6=0，.3. 9um < I r I 5um ； 5. 5um < I r I Ium ； 8. Ium < r ( 9. Ium ； 9. Ium < r 彡 62. 5um ；
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于超高速長距離密集波分復(fù)用的色散優(yōu)化單模光纖，屬于光通信技術(shù)，其折射率剖面自中心向外包括六個連續(xù)的具有不同折射率分布的結(jié)構(gòu)層，其折射率分布隨半徑變化，從中心向外的分布依次為Δ1，|r|≤R1；，R1＜|r|≤R2；Δ3，R2＜|r|≤R3；Δ4，R3＜|r|≤R4；Δ5，R4＜|r|≤R5；0，R5＜|r|≤R6；其中，r為半徑，Ri代表所在結(jié)構(gòu)層的最大半徑，i=1～6，Δi為第i層折射率的最大值對最外層折射率的增量,Δ(r)和Δ為第二層的r位置和折射率最小值以最大值為參考的相對折射率,α為分布因子，α＞0。其應(yīng)用于大容量、超高速率、長距離傳輸系統(tǒng)時可以靈活部署光纖鏈路，能有效解決影響超高速通信的非線性問題，減少系統(tǒng)的色散管理成本，并且具有低的熔接損耗。
文檔編號G02B6/02GK102200610SQ20111014023
公開日2011年9月28日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者吳金東, 吳雯雯, 孫可元, 李慶國, 李強(qiáng) 申請人:成都富通光通信技術(shù)有限公司