專利名稱：具有無Ge纖芯的大有效面積光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及光纖，更具體來說，本發(fā)明涉及具有純二氧化硅纖芯并且具有低衰減的大有效面積光纖。
背景技術(shù)：
在用于進(jìn)行遠(yuǎn)距離高功率傳輸?shù)倪h(yuǎn)距離通訊系統(tǒng)中，通常需要光學(xué)放大器技術(shù)和波分復(fù)用技術(shù)。只有在比特率、誤碼率、多路復(fù)用方案和(有可能)光學(xué)放大器具體指定的特定的遠(yuǎn)距離通訊系統(tǒng)中，高功率和長距離的定義才有意義。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知，其它的因素也會(huì)影響高功率和長距離的定義。但是，對于大多數(shù)的目的，高功率表示光學(xué)功率約大于10mW。高功率系統(tǒng)經(jīng)常遭受非線性光學(xué)效應(yīng)的影響，所述非線性光學(xué)效應(yīng)包括自相位調(diào)制，四波混頻，交叉相位調(diào)制和非線性散射過程，所有這些非線性光學(xué)效應(yīng)都會(huì)造成高功率系統(tǒng)的信號(hào)下降。在一些應(yīng)用中，等于或小于ImW的單功率級仍然對非線性效應(yīng)很敏感，因此在這些較低功率的系統(tǒng)中，非線性效應(yīng)仍然是一個(gè)很重要的考量因素。另外，諸如衰減之類的其它的光纖性能也是造成信號(hào)下降的主要貢獻(xiàn)因素。一般來說，具有大的有效面積(Arff)的光波導(dǎo)纖維能夠減少非線性光學(xué)效應(yīng)，所述非線性光學(xué)效應(yīng)包括自相位調(diào)制，四波混頻，交叉相位調(diào)制和非線性散射過程，所有這些非線性光學(xué)效應(yīng)都會(huì)造成高功率系統(tǒng)的信號(hào)下降。 另一方面，光波導(dǎo)纖維的有效面積的增大通常會(huì)導(dǎo)致宏彎曲引發(fā)的損耗的增大，所述宏彎曲引發(fā)的損耗會(huì)導(dǎo)致傳輸通過光纖的信號(hào)衰減。在再生器、放大器、發(fā)射器和/或接收器之間的長(例如等于或大于100千米)距離(或間距)上，所述宏彎曲損耗會(huì)變得越來越顯著。不幸的是，常規(guī)光纖的有效面積越大，則宏彎曲引發(fā)的損耗越大。另外，衰減可能是大有效面積光纖中信號(hào)下降的主要貢獻(xiàn)因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及一種光波導(dǎo)纖維，其包括以下⑴和(ii):(i)無Ge纖芯，該無Ge纖芯在1550納米波長下的有效面積約為90-160 μ m2,并且其α值滿足12 < α < 200,所述纖芯包括以下(a)-(c):(a)中心纖芯區(qū)域，該中心纖芯區(qū)域從中線沿徑向向外延伸至半徑4，具有相對于純二氧化硅測得的相對折射率百分?jǐn)?shù)曲線Λ Jr)，單位為“％”，所述中心纖芯區(qū)域具有最大相對折射率百分?jǐn)?shù)，Acimax;(b)第一環(huán)形纖芯區(qū)域，該區(qū)域圍繞所述中心纖芯區(qū)域并且與該中心纖芯區(qū)域直接相鄰，所述第一環(huán)形纖芯區(qū)域延伸至外部半徑r”其中4. 8 μ m彡!T1彡10 μ m,并且具有相對于純二氧化硅測得的相對折射率百分?jǐn)?shù)曲線，A1OO,單位為“％”，還具有最小相對折射率Λ2ΜΙΝ，在半徑Γ=2.5μπι處測得的相對折射率滿足以下關(guān)系式-O. 15 < Δ i (r=2. 5 μ m) ^ O,并且 Δ 0MAX 彡 Δ I (r=2. 5 μ m);(c)氟摻雜的第二環(huán)形區(qū)域，該第二環(huán)形區(qū)域圍繞所述第一環(huán)形纖芯區(qū)域并與所述第一環(huán)形纖芯區(qū)域直 接相鄰，所述第二環(huán)形區(qū)域延伸至半徑13 μ m < r2 < 30 μ m，具有相對于純二氧化硅測得的負(fù)的相對折射率百分?jǐn)?shù)曲線Λ 2 (r)，單位為“％”，最小相對折射率百分?jǐn)?shù)Λ 2ΜΙΝ為Δ 2ΜΙΝ〈 Δ (r=2. 5 μ m)，且 _0· 7% ( Δ 2ΜΙΝ ( -O. 28%;(ii)包層，所述包層圍繞所述纖芯，并且具有相對于純二氧化硅測得的相對折射率百分?jǐn)?shù)八300，單位為“％”，對所述光纖的相對折射率曲線進(jìn)行選擇，使得在1550納米波長下的衰減小于O.175dB/km。較佳的是，根據(jù)本發(fā)明所述的實(shí)施方式，Λ3(γ)彡Λ2ΜΙΝ。在一些實(shí)施方式中，Δ3(γ) = Δ2ΜΙΝ±0. 3%ο另外,根據(jù)至少一些實(shí)施方式,0 μ m彡r。彡2 μ m。根據(jù)一些示例性的實(shí)施方式，中心纖芯區(qū)域的至少一部分由純二氧化硅制造。在以下的詳細(xì)描述中給出了本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中的部分特征和優(yōu)點(diǎn)對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，根據(jù)所作描述就容易看出，或者通過實(shí)施包括以下詳細(xì)描述、權(quán)利要求書以及附圖在內(nèi)的本文所述的本發(fā)明而被認(rèn)識(shí)。應(yīng)理解，前面的一般性描述和以下的詳細(xì)描述都提出了本發(fā)明的實(shí)施方式，用來提供理解要求保護(hù)的本發(fā)明的性質(zhì)和特性的總體評述或框架。包括的附圖提供了對本發(fā)明的進(jìn)一步的理解，附圖被結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成說明書的一部分。附示說明了本發(fā)明的各種實(shí)施方式，并與描述一起用來說明本發(fā)明的原理和操作。


圖I是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的截面圖；圖IB是圖IA的光纖的示例性折射率曲線的示意圖；圖2-19顯示本發(fā)明光纖的示例性實(shí)施方式的折射率曲線；圖20顯示一個(gè)示例性光纖實(shí)施方式的測得的折射率曲線；圖21顯示兩個(gè)另外的示例性光纖實(shí)施方式的折射率曲線；圖22顯示表4所示實(shí)施例范圍內(nèi)的光纖的模型化(modeled)LLWM-宏彎曲FOM圖；發(fā)明詳述定義在本文中，“折射率曲線”表示折射率或相對折射率與波導(dǎo)光纖半徑之間的關(guān)系。〃相對折射率百分?jǐn)?shù)〃定義為Λ%=100Χ (n(r)2-ns2)/2n(r)2,除非有不同的說明，式中n(r)表示與光纖中線徑向距離為r處的折射率，ns是波長1550納米處的二氧化硅折射率。除非另有說明，否則，本文所用的相對折射率用△表示，其數(shù)值以“％”為單位。在一個(gè)區(qū)域的折射率小于二氧化硅折射率的情況下，相對折射率百分?jǐn)?shù)是負(fù)值，稱作具有低陷折射率(depressed-index)，并且除非另有說明，否則，在相對折射率為最大負(fù)值時(shí)計(jì)算得至IJ。當(dāng)某一區(qū)域的折射率大于二氧化硅的折射率的時(shí)候，則相對折射率百分?jǐn)?shù)為正值，該區(qū)域可稱作突起的，或者具有正的折射率，除非另外說明，否則，在相對折射率為最大正值處計(jì)算。在本文中，“正摻雜劑”(updopant)視為相對于未摻雜的純SiO2傾向于提高折射率的摻雜劑。在本文中，“負(fù)摻雜劑”(downdopant)視為相對于未摻雜的純SiO2傾向于降低折射率的摻雜劑。正摻雜劑可存在于光纖中具有負(fù)的相對折射率的區(qū)域，同時(shí)伴有一種或多種不是正摻雜劑的其他摻雜劑。類似地，一種或多種不是正摻雜劑的其他摻雜劑可存在于光纖中具有正的相對折射率的區(qū)域。負(fù)摻雜劑可存在于光纖中具有正的相對折射率的區(qū)域，同時(shí)伴有一種或多種不是負(fù)摻雜劑的其他摻雜劑。類似地，一種或多種不是負(fù)摻雜劑的其他摻雜劑可存在于光纖中具有負(fù)的相對折射率的區(qū)域。 除非另外說明，否則在本文中，將〃色散〃稱作〃分散"，波導(dǎo)光纖的色散是材料色散、波導(dǎo)色散和模間色散之和。對于單模波導(dǎo)光纖，模間色散等于零。雙模體質(zhì)假設(shè)模間色散值等于零。零色散波長(Xtl)表示色散值等于零的波長。色散斜率表示色散相對于波長的變化率。
〃有效面積〃定義如下:Aeff=2 π ( f f2rdr)2/( f f4rdr),其中積分限是0至'f是與在波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)墓庀嚓P(guān)的電場的橫向分量。在本文中，"有效面積"記作"Arff"，除非另外說明，否則，表示波長1550納米處的光學(xué)有效面積。術(shù)語〃 α-曲線〃表示相對折射率曲線，記作Λ(Γ)，其單位為〃 %〃，其中r是半徑，用式△ (γ) = Δ (r0) (1-[|Γ-Γ0|/(Γι-Γ0)]α)表示，式中r。是Δ (r)為最大值的點(diǎn)，^是Δ (r)%等于零的點(diǎn)，r滿足η 3 r 3 rf, Δ如上文所定義，A是α -曲線的初始點(diǎn)，rf是α -曲線的最終點(diǎn)，α為指數(shù)，該指數(shù)為實(shí)數(shù)。模場直徑(MFD)用Petermann II 法測定，其中 2w=MFD, w2= (2 f f2rdr/ f [df/dr]2r dr),積分限是0至可以用在上述測試條件下引發(fā)的衰減來衡量波導(dǎo)光纖的耐彎曲性。一種彎曲測試是橫向負(fù)荷微彎曲測試。在此所謂的“橫向負(fù)荷”測試中，將指定長度的波導(dǎo)光纖放置在兩塊平板之間。將70號(hào)金屬絲網(wǎng)連接到其中一塊板上。將已知長度的波導(dǎo)光纖夾在所述板之間，用30牛的力將所述板壓在一起的同時(shí)，測量參比衰減。然后對板施加70牛的力，測量衰減的增大，單位為dB/m。所述衰減的增大是波導(dǎo)的橫向負(fù)荷金屬絲網(wǎng)(LLWM)衰減。通過“銷桿陣列”(pin array)彎曲測試比較了波導(dǎo)光纖對彎曲的相對耐受性。為了進(jìn)行該測試，測量了基本沒有引發(fā)的彎曲損耗的波導(dǎo)光纖的衰減損失。然后將所述波導(dǎo)光纖繞銷桿陣列編織，再次測量衰減。彎曲引發(fā)的損耗是兩種測得的衰減之差。所述銷桿陣列是一組十個(gè)圓柱形的銷桿，它們排成一排，在平坦的表面上保持固定的垂直位置。所述銷桿間距(中心與中心之間的距離)為5毫米。所述銷桿的直徑為O. 67毫米。在測試過程中，施加足夠的張力，使得波導(dǎo)光纖順應(yīng)銷桿表面的一部分。對于給定的模式，理論光纖截止波長(理論光纖截止或理論截止)表示特定的波長，高于該波長的時(shí)候，傳導(dǎo)的光就無法以該模式傳輸。數(shù)學(xué)定義可以參見《單模光纖光學(xué)(Single Mode Fiber Optics))), Jeunhomme,第 39-44 頁，Marcel Dekker, New York, 1990，其中理論光纖截止記作使得模傳輸常數(shù)等于外包層的平面波傳輸常數(shù)時(shí)的波長。由于彎曲和/或機(jī)械壓力引發(fā)的損失，使得有效光纖截止低于理論截止。在本文中，截止表示高于LPll和LP02模式。LPll和LP02在測量上并沒有顯著區(qū)別，但是在光譜測量中(當(dāng)使用多模參比技術(shù)時(shí))都是很明顯的臺(tái)階，也即是說，當(dāng)波長超過測得的截止波長時(shí)，該模式中觀察不到功率。實(shí)際的光纖截止可以采用標(biāo)準(zhǔn)2米光纖截止測試F0TP-80(EIA-TIA-455-80))測定，得到“光纖截止波長”，也被稱作“2米光纖截止”或者“測量截止”。通過進(jìn)行F0TP-80標(biāo)準(zhǔn)測試從而使用受控量的彎曲提取出較高級的模式，或者將光纖的光譜響應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化至多模光纖的光譜響應(yīng)。由于光纜環(huán)境中較高水平的彎曲和機(jī)械壓力，光纜截止波長，或“光纜截止”通常低于測得的光纖截止。實(shí)際的光纜條件可以用EIA-445光纖光學(xué)測試程序所述的光纜截止測試近似實(shí)現(xiàn)，所述測試程序是EIA-TIA光纖光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的一部份，S卩，電子工業(yè)聯(lián)盟-電信工業(yè)聯(lián)盟光纖光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)(Electronics Industry Alliance-Telecommunications IndustryAssociation Fiber Optics Standards)，通常稱為 FOTP。光纜截止測量參見EIA-455-170,通過透射功率測量單模光纖的光纜截止波長(Cable Cutoff Wavelength of Single-modeFiber by Transmitted Power),或者"F0TP-170"。在本文中，除非另外說明，否則,光學(xué)性質(zhì)(例如色散，色散斜率等)是針對LPOl模式報(bào)道的。波導(dǎo)光纖的遠(yuǎn)程通訊連接件，簡稱連接件，是由以下部件組成的光信號(hào)發(fā)射器，光信號(hào)接收器，以及一段長度的一根或多根光纖，所述光纖相應(yīng)的端部與發(fā)射器和接收器光學(xué)連接，用來在其間傳輸光信號(hào)。所述一定長度的波導(dǎo)光纖可以由多段較短的長度組成，所述多段較短的長度以頭對頭的串聯(lián)設(shè)置方式疊接或連接在一起。連接件可以包括其它的光學(xué)部件，例如光學(xué)放大器，光學(xué)衰減器，光學(xué)隔離器，光學(xué)開關(guān)，濾光器，或者復(fù)用裝置或解復(fù)用裝置?？梢詫⒁唤M互連的連接件稱作遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)。本文使用的一定跨距的光纖包括一段長度的光纖，或者以串聯(lián)方式結(jié)合在一起的多條光纖，所述光纖在光學(xué)裝置之間延伸，例如在兩個(gè)光學(xué)放大器之間延伸，或者在復(fù)用裝置和光學(xué)放大器之間延伸。一段跨距可以包括本文所述光纖的一個(gè)或多個(gè)部分，還可以包括其它的光纖的一個(gè)或多個(gè)部分，例如根據(jù)選擇獲得所需的系統(tǒng)性能或者參數(shù)，例如跨距端部的殘留色散。本發(fā)明的實(shí)施方式下面詳細(xì)參考本發(fā)明的各種實(shí)施方式，這些實(shí)施方式的例子在附圖中示·出。只要有可能，在所有附圖中使用相同的附圖標(biāo)記來表示相同或類似的部件。圖IA中顯示了本發(fā)明的光纖的一種實(shí)施方式，本文中一般用附圖標(biāo)記10指代本發(fā)明的光纖。波導(dǎo)光纖10包括纖芯12和圍繞所述纖芯的包層20，所述纖芯12在1550納米波長處的有效面積約等于或大于 90 μ m2 (例如在 1550 納米波長處為 90-160 μ m2,或者 100-160 μ m2,或者 120-140 μ m2)，并且α值滿足12 < α < 200(例如12 < α < 100,或者12 < α < 25)。在本文所述的示例性光纖中，α值通常的范圍是14至20，例如15 < α <17。但是，通過等離子體化學(xué)氣相沉積(PCVD)可以獲得更大的α值(例如>25)。表IB示出了該光纖的示例性折射率曲線示意圖(相對折射率△-半徑曲線)。纖芯12是無Ge的，包括中心纖芯區(qū)域14，第一環(huán)形纖芯區(qū)域16和第二環(huán)形區(qū)域18，所述第一環(huán)形纖芯區(qū)域16圍繞所述中心纖芯區(qū)域14并與所述中心纖芯區(qū)域14直接相鄰，所述第二環(huán)形區(qū)域18圍繞第一環(huán)形纖芯區(qū)域16并與第一環(huán)形纖芯區(qū)域16直接相鄰。所述中心纖芯區(qū)域14從中線沿徑向向外延伸至半徑OymSrtl <2μπι，所述中心纖芯區(qū)域14具有相對于純二氧化硅的相對折射率百分?jǐn)?shù)曲線Λ^r),單位為“％”，其中-0. 1%^ Δ0(γ) ^ 0. 15。在一些實(shí)施方式中，-0. 1%^ Δ0(γ) ^ 0. 1%。在一些實(shí)施方式中，-O. 1% ≤ Δ0(γ) ≤ 0%。例如，在一些實(shí)施方式中，-O. 075% ≤ Δ0(γ)≤ 0%。所述中心纖芯區(qū)域14還具有最大相對折射率百分?jǐn)?shù)，Acimax。在本文所述的示例性實(shí)施方式中，Acimax在光纖的中線處(r=0)出現(xiàn)。所述第一環(huán)形纖芯區(qū)域16延伸至外部半徑!T1,其中4. 8 μ m ≤r1 ≤ 10 μ m,并且所述第一環(huán)形纖芯區(qū)域16具有相對于純二氧化硅測得的相對折射率百分?jǐn)?shù)曲線，Λ ^r)，單位為“％”，還具有最小相對折射率Λ1ΜΙΝ、最大相對折射率Λ1ΜΑΧ，(滿足Δ·≥Δ1ΜΑΧ)，在半徑r=2. 5 μ m處測得的相對折射率Δ j滿足以下關(guān)系式(a)-O. 15 ≤Δ j (r=2. 5 μ m)≤0，并且(b) Acimax ≥ Δ j (r=2. 5 μ m) ο 在一些實(shí)施方式中,Δ 1ΜΑΧ= Δ 丨(r=2. 5 μ m)。所述第二環(huán)形纖芯區(qū)域18是氟摻雜的，圍繞所述第一環(huán)形纖芯區(qū)域16并與所述第一環(huán)形纖芯區(qū)域16直接相鄰。通常來說，根據(jù)本文所述的實(shí)施方式，第二環(huán)形纖芯區(qū)域18包含O. 1-2重量％的氟，例如O. 1-1. 6重量％，或者O. 4-2重量％的氟。所述第二環(huán)形纖芯區(qū)域18延伸至半徑r2，滿足13 μ m≤r2≤30 μ m，并且所述第二環(huán)形纖芯區(qū)域18具有相對于純二氧化硅測得的負(fù)的相對折射率百分?jǐn)?shù)曲線Λ 2 (r)，單位為“％”，最小相對折射率百分?jǐn)?shù)Λ 2ΜΙΝ滿足以下條件(a) Λ 2ΜΙΝ〈 Δ i (r=2. 5 μ m)并且/或者Δ 2ΜΙΝ〈 Δ 1ΜΑΧ,而且(b) -O. 7% ≤ Δ 2ΜΙΝ ≤ -O. 27%。Δ 2 (r)還具有最大折射率百分?jǐn)?shù)Δ 2ΜΑΧ,滿足Λ 靈〈Λ 々=2. 5 μ m)且 Λ2ΜΑΧ ≥ Λ2ΜΙΝ。在一些實(shí)施方式中，-O. 5%<Δ2ΜΙΝ<-0. 27%。例如，Δ2ΜΙΝ可以是-O. 29%, -O. 3%, -O. 35%, -O. 38%。例如，A2min 可以是-O. 29%, -O. 3%, -O. 35%, -O. 38%,-O. 4%, -O. 47%, -O. 5%,或者其間的任意數(shù)值。在其它的實(shí)施方式中，-O. 4%< Δ 2ΜΙΝ<-0. 27%。需要注意，當(dāng)?shù)诙h(huán)形纖芯區(qū)域18具有較平的折射率曲線的時(shí)候，Δ 2ΜΧ- Δ 2ΜΙΝ>〈O. 03%,半徑A定義為等于A1 (r=2. 5 μ m)和第二環(huán)形纖芯區(qū)域第一次達(dá)到A2min的值之間的中點(diǎn)。也即是說，A等于滿足以下關(guān)系式的半徑Δ (r) = [ Δ j (r=2. 5 μ m) + Δ 2MIN]/2 類似的，所述環(huán)形纖芯區(qū)域18的外半徑r2定義為等于A2min和第一次達(dá)到A3=A3max的值之間的中點(diǎn)值。也即是說，r2等于滿足以下關(guān)系式的半徑Λ (γ) = [Λ2ΜΙΝ +Λ3ΜΑΧ]/2。當(dāng)?shù)诙h(huán)形纖芯區(qū)域18不具有較平的折射率曲線的時(shí)候，即Λ2ΜΧ-Λ2ΜΙΝ，≥ O. 03%, A2在更靠近包層之處達(dá)到Λ2ΜΙΝ，半徑Γι定義為等于A1^Sum)和第二環(huán)形纖芯區(qū)域第一次達(dá)到A2max的值之間的中點(diǎn)值。也即是說，!^等于滿足以下關(guān)系式的半徑Λ (Γ) = [Δι(Γ=2.5μπι) + Δ2ΜΑΧ]/20半徑1*2仍然定義為等于A2min和第二環(huán)形纖芯區(qū)域第一次達(dá)到A3max的值之間的中點(diǎn)值，即r2等于滿足下式的半徑Δ (r) - [ Δ 2ΜΙΝ+ Δ 3 Αχ] /2。在一些實(shí)施方式中，比值巧/^為2至6。較佳的是，比值滿足2.1≤r2/r1k 5. 75，例如2. 15 ≤Γ2/Γι ≤ 5. 7。較佳的是，r2≤ 30 μ m,例如14 μ m≤r2≤29 μ m。對于特定的Λ 2和Λ 3，如果比值r2/ri很小(例如因?yàn)棣＆珊艽?，則MFD變大，λ 0變小，1550納米處的色散D變大。如果比值巧/^過大，則MFD可能會(huì)變得過小，λ ^向著較高的波長移動(dòng)，1550納米處的色散D會(huì)變小。包層20圍繞纖芯12，包層具有相對于純二氧化硅測得的相對折射率百分?jǐn)?shù)Δ3(γ)，單位為“％”，并且滿足Δ3(γ)≥A2mino在一些示例性的實(shí)施方式中，纖芯12和包層20包含F(xiàn)作為負(fù)摻雜劑。在這些實(shí)施方式中，所述第一環(huán)形纖芯區(qū)域16和第二環(huán)形纖芯區(qū)域18內(nèi)的F的量大于中心纖芯區(qū)域14內(nèi)的氟的含量。在一些不例性的實(shí)施方式中，纖芯12還可以包含至少一種堿金屬氧化物摻雜劑，例如堿金屬是K，Na, Li, Cs和Rb。在一些示例性實(shí)施方式中，纖芯12包含K2O,其中K的含量為20-1000重量ppm。光纖10還可以包含氯。優(yōu)選纖芯12中氯的含量大于500重量ppm,包層20中氯的含量大于10000重量ppm。需要注意，除非另外具體說明，否貝U，術(shù)語“PPm”表示以重量計(jì)的百萬分之分?jǐn)?shù)，或者重量ppm，可以將用重量％衡量的百分?jǐn)?shù)乘以10，000而轉(zhuǎn)化為ppm。對光纖10的相對折射率曲線進(jìn)行選擇，從而在1550納米波長λ下提供不大于O. 175dB/km的衰減，例如在1550納米波長λ下O. 145-0. 175dB/km的衰減。在波長入=1550nm 條件下的衰減值可以為 O. 145-0. 17dB/km 或者 O. 15-0. 165dB/km,例如 O. 15dB/km, O. 155dB/km, O. 16dB/km, 0. 165dB/km, 0. 165dB/km,或 0. 17dB/km。實(shí)施例1-15下面通過以下實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
表1-2列出一組不例性光纖實(shí)施方式的實(shí)施例1-15的表征。圖2-16分別顯不對應(yīng)于實(shí)施例1-15的折射率曲線。在實(shí)施例1-15的這些光纖實(shí)施方式中，-O. 5%彡Δ0=^0%且 Δ Omax= ( 0%; -O. 065% ( Δ (r=2. 5 μ m) ^ 0%, -O. 065% ( Δ lmax ( O. 0%, -O. 5% 彡 Λ 2翻彡—O. 27%, -O. 4%彡Δ 3 ^ -O. 2%,并且r2/ri滿足2· 17彡IyV1彡5· 7，并且r2〈30。但是，注意到在其它的實(shí)施方式中，根據(jù)中心纖芯區(qū)域14包含正摻雜劑或負(fù)摻雜劑，△ ο可以略大于0%或者小于0% (相對于二氧化硅)。雖然光纖10的一些實(shí)施方式的α值為12至25，但是實(shí)施例1-9的光纖實(shí)施方式的α值為13-15。實(shí)施例10_15的光纖實(shí)施方式的α值約為20。這些示例性光纖的模型化曲線參數(shù)匯總列于表1Α。r3的值等于包層的外直徑，在這些實(shí)施例中，1"3為62. 5μπι。在一些示例性的光纖中，Λ2(%) = Λ3(%)。因此，因?yàn)樵谶@些實(shí)施方式中，環(huán)形纖芯區(qū)域16和18之間沒有明顯的折射率變化，r2值在規(guī)定的范圍之內(nèi)。表-I
實(shí)施倒r0(um) ΔιΜΑΧ( r((ym) A2Max(% r2(um) As(%) r2/ij
__%)__ )___}____
J__0__00.000 5.25 -0.30() 15-26 -0.300 2.86 - 4.95
2O — O ' 0.000 ~6.20 -0.290~ 25 ~ -0.260 ~4.03—
.....3................. .....0............................................—... O...................................0.000.................. TIi~~~~.....-0..4 2.....................16.............................-0:2.13..............2:1.7...........................................................'
4— 0 ~ 0 ~5Γ000 7.38~ -0.412 ' 28 -0.213 3.80
50 — 0 1).000 Th)~ -0.382 18 "-0.225 T54
6— 0 ~ 0 Tooo 7.10— -0.382 16-26 -0.382 2.25 - 3.66
7000.000 1.00 -0.292 16-26 " -0,292 3.20 - 5.20 ~~
80 — O . O.O(K)-0,302 2X.S — -0,292 — 5.70
"9...............................................................................0............................................— ..I)..............................1).000.......................4:.9 ~.....-0:315....................16-26.............-0:3.15...........|"5j'l........................................................'
.....10..........................................................................0....................................................1 .:40....................-0:064............... ~5~63 -OJO'l... 一.....20:5................ ~0.:3! 5................3:詨....................................................................................'
11— 0 ~ 1.92 -0.062 8.15— -0.400 . 24.8 1Γ260 3.04
120 ~~ 1.12 ' -0.062 '7.4() -0,470 26 -0,2X0 ~ 3.51
.....13— <).............................~.....OO . ..~(M)62 . ..~5M) -(UXO...22........................~(U50— ~3..........................................................，
140 ~ 1.40 ~0.063 ~OQ~ -0.3X0 19.6 "-0.340 TTft
1501.00 -0.061 5.00 -0.401 20 -OJgQ 4.00.在這15個(gè)示例性實(shí)施方式中，纖芯12是基于二氧化硅(SiO2)的，并且用氟摻雜。下表提供了纖芯區(qū)域16、18和包層20中的氟(F)的重量百分?jǐn)?shù)(重量％)。
表權(quán)利要求
1.一種光波導(dǎo)纖維，其包含⑴和(ii): (i)無Ge纖芯，該無Ge纖芯在1550納米波長下的有效面積為100-160u m2,并且該無Ge纖芯的a值滿足12 ≤ a ≤ 200,所述纖芯包括以下(a)-(c): (a)中心纖芯區(qū)域，該中心纖芯區(qū)域從中線沿徑向向外延伸至半徑具有相對于純二氧化硅測得的相對折射率百分?jǐn)?shù)曲線AtlOO,單位為“％”，并且滿足-0. 1%≤ A0(r) ≤ 0. 1%，所述中心纖芯區(qū)域具有最大相對折射率百分?jǐn)?shù)，Acimax; (b)第一環(huán)形纖芯區(qū)域，該區(qū)域圍繞所述中心纖芯區(qū)域并且與該中心纖芯區(qū)域直接相鄰，所述第一環(huán)形纖芯區(qū)域延伸至外部半徑r”其中4.8iim≤ri≤lOiim，并且具有相對于純二氧化硅測得的相對折射率百分?jǐn)?shù)曲線，A1OO,單位為“％”，還具有最小相對折射率A rlMIN,在半徑r=2. 5 u m處測得的相對折射率滿足以下關(guān)系式-0. 15≤ A j (r=2. 5 u m) ≤ 0,并且 A 0MAX ≥A1 (r=2. 5 u m); (c)氟摻雜的第二環(huán)形區(qū)域，該第二環(huán)形區(qū)域圍繞所述第一環(huán)形纖芯區(qū)域并與所述第一環(huán)形纖芯區(qū)域直接相鄰，所述第二環(huán)形區(qū)域延伸至半徑13 y m ≤r2 ≤ 30 y m，具有相對于純二氧化硅測得的負(fù)的相對折射率百分?jǐn)?shù)曲線A2(r)，單位為“％”， 最小相對折射率百分?jǐn)?shù)A2min為 A 2MIN〈 A I (r=2. 5 ii m),且-0. 5% < A 2MIN < -0. 27%; (ii)包層，所述包層圍繞所述纖芯，并且具有相對于純二氧化硅測得的相對折射率百分?jǐn)?shù)A c (r),單位為“％”，并且滿足A c (r) = A 2MIN±0. 3% ； 對所述光纖的相對折射率曲線進(jìn)行選擇，使得在1550納米波長下的衰減不大于0.175dB/km。
2.如權(quán)利要求I所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，所述中心纖芯區(qū)域的至少一部分由純二氧化硅制造。
3.如權(quán)利要求I所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，-0.5%<A2MIN<-0. 25%。
4.如權(quán)利要求I所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，-0.1%≤ A : (r = 2. 5) ≤ 0%。
5.如權(quán)利要求I所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，A0=0;-0.07%≤A : (r=2. 5 u m)≤0%，-0. 5% ≤ A 2MIN≤ -0. 27%, r2/ri 滿足 2. 17 ≤ r2/ri ≤ 5. 7，并且 r2 ≤ 30。
6.如權(quán)利要求I所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，所述光波導(dǎo)纖維用1550納米波長下的色散D表征,并且18 ≤ D ≤ 25ps/nm/km。
7.如權(quán)利要求I所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，所述光波導(dǎo)纖維用1550納米波長下的色散D表征,并且19 ≤ D ≤ 23ps/nm/km。
8.如權(quán)利要求I所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，所述光波導(dǎo)纖維用零色散波長Xtl表征，并且 1245nm ≤ A0≤ 1290nm。
9.如權(quán)利要求I所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，所述光波導(dǎo)纖維在在直徑20毫米的心軸繞20圈的情況下,在1550納米的宏彎曲損耗小于10dB/m。
10.如權(quán)利要求I所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，所述氟摻雜的第二環(huán)形區(qū)域包含0.01-1. 6重量％的氟。
11.如權(quán)利要求I所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，(i)所述無Ge纖芯的有效面積為100-160 um2; (ii)氟摻雜的第二環(huán)形區(qū)域包含0.07-1. 6重量％的氟。
12.如權(quán)利要求I所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，所述纖維的纖芯內(nèi)包含大于500ppm的氯，在包層中包含大于IOOOOppm的氯。
13.如權(quán)利要求I所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，所述纖芯包括 中心纖芯區(qū)域，所述中心纖芯區(qū)域從中線沿徑向向外延伸至半徑0 ii m≤&≤2 ii m; 對所述光波導(dǎo)纖維的相對折射率曲線進(jìn)行選擇，從而在1550納米提供0. 15dB/km至0.175dB/km 的衰減，其中 A0=O; -0. 07% ≤A : (r=2. 5 微米) ≤0%, r2/ri 滿足 2. 17 ≤ r2/r: ≤ 5. 7,并且r2≤30,所述光波導(dǎo)纖維在1550納米波長的色散D滿足18ps/nm/km≤D≤25ps/nm/km, 1245nm ≤A0≤1290nm,并且在直徑20毫米的心軸上繞20圈的情況下，在1550納米的宏彎曲損耗小于10dB/m。
14.如權(quán)利要求I所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，(i)所述氟摻雜的第二環(huán)形區(qū)域包含0. 01-1. 6重量％的氟，(iii)所述光波導(dǎo)纖維的纖芯中包含大于500ppm的氯，(iii)包層中包含大于IOOOOppm的氯。
15.一種光波導(dǎo)纖維，其中，纖芯的a值滿足12〈a〈25;所述光波導(dǎo)纖維的有效面積Aeff > 100 微米 2。
16.如權(quán)利要求15所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，所述纖維的有效面積AefT> 110微米2。
17.如權(quán)利要求15所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，所述纖維的有效面積AefT> 100微米2，所述纖維的相對折射率曲線進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，從而在1550納米波長提供不大于0.16dB/km 的衰減。
18.如權(quán)利要求17所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，所述光波導(dǎo)纖維的相對折射率曲線進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，從而在1550納米波長提供不大于0. 155dB/km的衰減。
19.如權(quán)利要求15所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，所述纖維的有效面積AefT> 100微米2，所述纖維的相對折射率曲線進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，從而提供以下性質(zhì)(i)在1550納米波長提供不大于0. 16dB/km的衰減，(ii)光纜截止波長小于1520納米。
20.如權(quán)利要求19所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，所述光纜截止波長不大于1450納米。
21.如權(quán)利要求15所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，所述纖維的有效面積AefT> 120微米2，所述光波導(dǎo)纖維的相對折射率曲線進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，從而使得色散不大于21ps/nm/km o
22.如權(quán)利要求I所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，所述纖芯的至少一部分包含堿金屬。
23.如權(quán)利要求22所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，所述堿金屬包括Na，K或Rb。
24.如權(quán)利要求22所述的光波導(dǎo)纖維,其特征在于,所述堿金屬包括20-1000重量ppm的K。
25.如權(quán)利要求13所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，所述纖芯的至少一部分包含堿金屬。
26.如權(quán)利要求25所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，所述堿金屬包括Na，K或Rb。
27.如權(quán)利要求25所述的光波導(dǎo)纖維,其特征在于,所述堿金屬包括20-1000重量ppm的K。
28.如權(quán)利要求15所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，所述纖芯的至少一部分包含堿金屬。
29.如權(quán)利要求28所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，所述堿金屬包括Na，K或Rb。
30.如權(quán)利要求28所述的光波導(dǎo)纖維,其特征在于,所述堿金屬包括20-1000重量ppm的K。
31.如權(quán)利要求I所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，所述纖維還包括 (i)初級涂層，所述初級涂層的楊氏模量小于I.OMpa; (ii)次級涂層，所述次級涂層的楊氏模量大于1200Mpa; 所述纖維的有效面積大于115微米2。
32.如權(quán)利要求I所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，所述纖維在1550納米波長的色散D不大于 21ps/nm/km。
33.如權(quán)利要求20所述的光波導(dǎo)纖維，其特征在于，所述纖維在1550納米波長的色散D 不大于 20ps/nm/km。
全文摘要
一種光波導(dǎo)纖維，其包括:(i)無Ge纖芯(12)，該無Ge纖芯在1550納米波長下的有效面積為100-160μm2,并且該無Ge纖芯的α值滿足12≤α≤200,所述纖芯包括以下(a)-(c):(a)中心纖芯區(qū)域(14)，該中心纖芯區(qū)域從中線沿徑向向外延伸至半徑r0，具有相對于純二氧化硅測得的相對折射率百分?jǐn)?shù)曲線Δ0(r)，單位為%,并且滿足-0.1%<Δ0(r)≤0.1%，所述中心纖芯區(qū)域具有最大相對折射率百分?jǐn)?shù),Δ0MAX;(b)第一環(huán)形纖芯區(qū)域(16)，該區(qū)域圍繞所述中心纖芯區(qū)域并且與該中心纖芯區(qū)域直接相鄰，所述第一環(huán)形纖芯區(qū)域延伸至外部半徑r1,其中4.8μm≤r1≤10μm,并且具有相對于純二氧化硅測得的相對折射率百分?jǐn)?shù)曲線,Δ1(r)，單位為%,還具有最小相對折射率,在半徑r=2.5μm處測得的相對折射率滿足以下關(guān)系式:-0.15＜Δ，(r=2.5μm)＜0，并且Δ0MAX＞Δ，(r=2.5μm);(c)氟摻雜的第二環(huán)形區(qū)域(18)，該第二環(huán)形區(qū)域圍繞所述第一環(huán)形纖芯區(qū)域并與所述第一環(huán)形纖芯區(qū)域直接相鄰，所述第二環(huán)形區(qū)域延伸至半徑13μm＜r2＜30μm，具有相對于純二氧化硅測得的負(fù)的相對折射率百分?jǐn)?shù)曲線Δ2(r)，單位為%,最小相對折射率百分?jǐn)?shù)Δ2MIN為:Δ2MIN<Δ1(r=2.5μm)，且-0.5%＜Δ2MIN＜-0.27%;(ii)包層(20)，所述包層圍繞所述纖芯，并且具有相對于純二氧化硅測得的相對折射率百分?jǐn)?shù)Δc(r)，單位為%,并且滿足Δc(r)=Δ2MIN±0.3%；對所述光纖的相對折射率曲線進(jìn)行選擇，使得在1550納米波長下的衰減不大于0.175dB/km。
文檔編號(hào)G02B6/028GK102859405SQ201180007436
公開日2013年1月2日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者S·R·比克漢姆, D·C·布克賓德, M-J·李, S·K·米什拉, D·A·諾蘭, P·坦登 申請人:康寧股份有限公司