專利名稱：光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于波分復(fù)用(WDM)傳輸系統(tǒng)中的光學(xué)傳輸線的一種光纖。
WDM傳輸系統(tǒng)通過(guò)使用在1.55μm波段上具有多個(gè)波長(zhǎng)的信號(hào)光，能夠以高速率傳輸大容量的信息。在一個(gè)WDM傳輸系統(tǒng)中，重要的是增大光學(xué)傳輸線的色散的絕對(duì)值，以抑制非線性光學(xué)現(xiàn)象，尤其是四波混合的產(chǎn)生，以及減小光學(xué)傳輸線的色散斜率的絕對(duì)值，以增大信號(hào)光波長(zhǎng)的帶寬。
用于WDM傳輸系統(tǒng)中光學(xué)傳輸線的光纖的一個(gè)例子是ITU G 652標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的單模光纖。該單模光纖在1.55μm波長(zhǎng)處的色散相當(dāng)于大約17ps·nm-1·km-1那樣大，使其能夠抑制四波混合的產(chǎn)生。但是該光纖在1.55μm波長(zhǎng)處的色散斜率相當(dāng)于大約0.056 ps·nm-2·km-1那樣大，使其信號(hào)光波長(zhǎng)的帶寬不夠?qū)挕?br> 作為其它的例子，美國(guó)專利5,684,909以及公開(kāi)的歐洲專利申請(qǐng)EP0 883 002A1公開(kāi)了在1.55μm波長(zhǎng)處具有減小的色散斜率的色散平坦光纖。該色散平坦光纖在1.55μm波長(zhǎng)處具有所需的小至不高于0.05ps·nm-2·km-1的色散斜率。但是，該光纖在1.55μm波長(zhǎng)處的色散小至大約1ps·nm-1·km-1，使其無(wú)法充分抑制四波混合的產(chǎn)生。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供能夠充分抑制四波混合的產(chǎn)生以及能夠增大信號(hào)光波長(zhǎng)的帶寬的一種光纖。
為了達(dá)到該目的及其它目的，本發(fā)明提供了一種光纖，其在1.55μm波長(zhǎng)處的色散絕對(duì)值不低于8ps·nm-1·km-1且不高于15ps·nm-1·km-1，并且在1.55μm波長(zhǎng)處的色散斜率絕對(duì)值不高于0.05ps·nm-2·km-1。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的光纖包括以下區(qū)(a)第一芯區(qū)，包括光學(xué)中心軸并且具有第一折射率；(b)第二芯區(qū)，包圍第一芯區(qū)并且具有小于第一折射率的第二折射率；(c)第三芯區(qū)，包圍第二芯區(qū)并且具有大于第二折射率的第三折射率；以及(d)一個(gè)包層區(qū)，包圍第三芯區(qū)并且具有小于第三折射率的第四折射率。
以下描述，與附圖一起，給出了對(duì)本發(fā)明的前述目的及新型特征的詳細(xì)解釋。應(yīng)當(dāng)理解到附圖是用于說(shuō)明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明的應(yīng)用范圍。
在圖中

圖1是一個(gè)曲線圖，顯示在本發(fā)明的光纖中色散與波長(zhǎng)之間的關(guān)系；圖2是一個(gè)圖解，顯示用于本發(fā)明的光纖的所需的折射率曲線的一個(gè)例子；圖3是一個(gè)圖解，顯示用于本發(fā)明的光纖的所需的折射率曲線的另一個(gè)例子；以及圖4是一個(gè)曲線圖，顯示在本發(fā)明的例3和例7的光纖中色散與波長(zhǎng)之間的關(guān)系。
以下參考附圖描述本發(fā)明的理想實(shí)施例。在圖2和圖3中，相同的參考字母和數(shù)字被用于光纖的相同區(qū)，使得不必重復(fù)解釋。在這些圖中，高度及寬度被部分夸大，不必對(duì)應(yīng)實(shí)際的折射率和尺寸。
如圖1所示，本發(fā)明的光纖在1.55μm波長(zhǎng)處的色散絕對(duì)值不低于8ps·nm-1·km-1且不高于15ps·nm-1·km-1。色散絕對(duì)值不低于8ps·nm- 1·km-1能夠抑制四波混合的產(chǎn)生。色散絕對(duì)值不高于15ps·nm-1·km-1能夠抑制由非線性光學(xué)現(xiàn)象與累積色散之間的相互作用造成的波形衰減。尤其在比特率大于40Gb·s-1的光學(xué)傳輸系統(tǒng)中，波形衰減的限制變得更嚴(yán)格。因此，更要求色散絕對(duì)值不高于12ps·nm-1·km-1。
最好是本發(fā)明的光纖在1.55μm波長(zhǎng)處的色散斜率絕對(duì)值不高于0.05ps·nm-2·km-1，更好是不高于0.03ps·nm-2·km-1。色散斜率絕對(duì)值不高于0.05ps·nm-2·km-1能夠增大信號(hào)光波長(zhǎng)的帶寬。
最好是本發(fā)明的光纖在1.45和1.65μm之間的波長(zhǎng)處的色散絕對(duì)值不低于5ps·nm-1·km-1。該波長(zhǎng)范圍包括1.45和1.53μm之間的S波段、1.53和1.56μm之間的C波段及1.56和1.65μm之間的L波段。在這樣一個(gè)寬波長(zhǎng)范圍的前述大色散絕對(duì)值能夠在信號(hào)光波長(zhǎng)的整個(gè)寬帶寬上抑制四波混合的產(chǎn)生，由此實(shí)現(xiàn)大容量的光學(xué)通信。
為了抑制四波混合的產(chǎn)生，最好是本發(fā)明的光纖在1.55μm波長(zhǎng)處的有效面積不小于45μm2，更好是不小于50μm2。
本發(fā)明的光纖被要求在信號(hào)光的波長(zhǎng)帶寬上為單模類型。小的彎曲損耗對(duì)于制纜時(shí)抑制損耗的增加同樣重要。因此，最好是截止波長(zhǎng)按照兩米截止波長(zhǎng)λc而言不低于1.40μm，更好是不低于1.60μm。截止波長(zhǎng)隨傳輸線長(zhǎng)度的增加而減小。因此，當(dāng)一個(gè)傳輸線具有幾百米或更大的長(zhǎng)度時(shí)，即使大約2.0μm的兩米截止波長(zhǎng)λc，它比信號(hào)光波長(zhǎng)長(zhǎng)，滿足信號(hào)光的波長(zhǎng)帶寬中的單模條件，不會(huì)造成實(shí)際問(wèn)題。術(shù)語(yǔ)“兩米截止波長(zhǎng)λc”是指在一個(gè)LP11模式中當(dāng)一個(gè)兩米長(zhǎng)的光纖繞半徑140mm的一整圈且未受應(yīng)力時(shí)的截止波長(zhǎng)。
圖2是一個(gè)圖解，顯示用于本實(shí)施例的光纖的所需的折射率曲線的一個(gè)例子。該光纖包括以下區(qū)(a)第一芯區(qū)，包括光學(xué)中心軸并且具有折射率n1；(b)第二芯區(qū)，包圍第一芯區(qū)并且具有折射率n2；(c)第三芯區(qū)，包圍第二芯區(qū)并且具有折射率n3；以及(d)一個(gè)包層區(qū)，包圍第三芯區(qū)并且具有折射率n4。
這些折射率之間的大小關(guān)系為n1＞n2,n2＜n3,n3＞n4。在圖2中，第一芯區(qū)的外徑用2a表示，第二芯區(qū)的外徑用2b表示，第三芯區(qū)的外徑用2c表示。包層區(qū)的折射率n4作為參考基準(zhǔn)，第一芯區(qū)的相對(duì)折射率差用△n1表示，第二芯區(qū)的相對(duì)折射率差用△n2表示，第三芯區(qū)的相對(duì)折射率差用△n3表示。
圖3是一個(gè)圖解，顯示用于本實(shí)施例的光纖的所需的折射率曲線的另一個(gè)例子。該光纖包括以下區(qū)(a)第一芯區(qū)，包括光學(xué)中心軸并且具有折射率n1；
(b)第二芯區(qū)，包圍第一芯區(qū)并且具有折射率n2；(c)第三芯區(qū)，包圍第二芯區(qū)并且具有折射率n3；(d)一個(gè)內(nèi)包層區(qū)，包圍第三芯區(qū)并且具有折射率n4；以及(e)一個(gè)外包層區(qū)，包圍內(nèi)包層區(qū)并且具有折射率n5。
這些折射率之間的大小關(guān)系為n1＞n2,n2＜n3,n3＞n4,n4＜n5。在圖3中，第一芯區(qū)的外徑用2a表示，第二芯區(qū)的外徑用2b表示，第三芯區(qū)的外徑用2c表示，內(nèi)包層區(qū)的外徑用2d表示。外包層區(qū)的折射率n5作為參考基準(zhǔn)，第一芯區(qū)的相對(duì)折射率差用△n1表示，第二芯區(qū)的相對(duì)折射率差用△n2表示，第三芯區(qū)的相對(duì)折射率差用△n3表示，內(nèi)包層區(qū)的相對(duì)折射率差用△n4表示。
本實(shí)施例中光纖的例子解釋如下。表1總結(jié)了各個(gè)實(shí)施例的光纖的尺寸及特征。
表1
注(1)在1550nm處。
注(2)在1550nm處，具有直徑32mm的一整圈。
例1的光纖具有圖2所示的折射率分布曲線；例2至8的光纖具有圖3所示的折射率分布曲線。
例1至8的所有光纖具有以下特征(a)在1.55μm波長(zhǎng)處的色散絕對(duì)值不低于8ps·nm-1·km-1且不高于15ps·nm-1·km-1；(b)在1.55μm波長(zhǎng)處的色散斜率絕對(duì)值不高于0.05 ps·nm-2·km-1；
(c)在1.45～1.65μm之間波長(zhǎng)的色散絕對(duì)值不低于5ps·nm-1·km-1；(d)在1.55μm波長(zhǎng)處的有效面積不小于45μm2；以及(e)兩米截止波長(zhǎng)λc不低于1.40μm。
表1還顯示了以下結(jié)果(a)例3至6及8的光纖在1.55μm波長(zhǎng)處的色散絕對(duì)值在8和12ps·nm-1·km-1之間。
(b)例3、4、6及8的光纖在1.55μm波長(zhǎng)處的色散斜率絕對(duì)值不高于0.03ps·nm-2·km-1。
(c)例1至3及5至8的光纖在1.55μm波長(zhǎng)處的有效面積不小于50μm2。
(d)例1及3至8的光纖的兩米截止波長(zhǎng)λc不低于1.60μm。
如圖4所示，例3和7的光纖在1.55μm波長(zhǎng)處的色散符號(hào)相反。這兩種光纖的組合能夠在總體上減小平均色散的絕對(duì)值，由此減小累積色散的絕對(duì)值。此外，本發(fā)明的兩種光纖在1.55μm波長(zhǎng)處的色散符號(hào)相反并且在1.55μm波長(zhǎng)處的色散斜率符號(hào)相反，其組合能夠在總體上減小一個(gè)較寬的波長(zhǎng)帶寬上平均色散的絕對(duì)值，由此減小一個(gè)較寬的波長(zhǎng)帶寬上累積色散的絕對(duì)值。
權(quán)利要求
1．一種光纖，具有(a)在1.55μm波長(zhǎng)處的色散絕對(duì)值不低于8ps·nm-1·km-1且不高于15ps·nm-1·km-1；以及(b)在1.55μm波長(zhǎng)處的色散斜率絕對(duì)值不高于0.05ps-nm-2-km-1。
2．如權(quán)利要求1所述的光纖，在1.55μm波長(zhǎng)處的色散絕對(duì)值不低于8ps·nm-1·km-1且不高于12ps·nm-1·km-1。
3．如權(quán)利要求1所述的光纖，在1.55μm波長(zhǎng)處的色散斜率絕對(duì)值不高于0.03ps·nm-2·km-1。
4．如權(quán)利要求1所述的光纖，在1.45和1.65μm之間的波長(zhǎng)處的色散絕對(duì)值不低于5ps·nm-1·km-1。
5．如權(quán)利要求1所述的光纖，在1.55μm波長(zhǎng)處的有效面積不小于45μm2。
6．如權(quán)利要求5所述的光纖，在1.55μm波長(zhǎng)處的有效面積不小于50μm2。
7．如權(quán)利要求1所述的光纖，兩米截止波長(zhǎng)不低于1.40μm。
8．如權(quán)利要求7所述的光纖，兩米截止波長(zhǎng)不低于1.60μm。
9．如權(quán)利要求1所述的光纖，包括(a)第一芯區(qū)，包括光學(xué)中心軸并且具有第一折射率；(b)第二芯區(qū)，包圍第一芯區(qū)并且具有小于第一折射率的第二折射率；(c)第三芯區(qū)，包圍第二芯區(qū)并且具有大于第二折射率的第三折射率；以及(d)一個(gè)包層區(qū)，包圍第三芯區(qū)并且具有小于第三折射率的第四折射率。
10．如權(quán)利要求9所述的光纖，其中包層區(qū)包括(a)一個(gè)內(nèi)包層區(qū)，包圍第三芯區(qū)；以及(b)一個(gè)外包層區(qū)，包圍內(nèi)包層區(qū)并且具有大于內(nèi)包層區(qū)折射率的折射率。
全文摘要
一種能夠充分抑制四波混合的產(chǎn)生并且能夠增大信號(hào)光波長(zhǎng)的帶寬的光纖。本發(fā)明的光纖具有(a)在1.55μm波長(zhǎng)處的色散絕對(duì)值不低于8PS·nm
文檔編號(hào)G02B6/02GK1299977SQ0013529
公開(kāi)日2001年6月20日 申請(qǐng)日期2000年12月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月13日
發(fā)明者加藤考利, 大西正志, 久保祐二 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社