專利名稱：城域網用的光纖的制作方法
技術領域：
本發明涉及城域網，具體地說，涉及在城域網中用作傳輸線的光纖。
背景技術：
為滿足以高速度更快地傳輸和接收數據的需求，正實施以波分復用(WDM)光通信系統。WDM光通信系統可分為密集型波分復用(DWDM)系統和稀疏型波分復用(CWDM)系統。此外，波分復用光通信系統中應用的光通信網絡可被分類為接入網，城域接入網，城域核心網，長途網，超長途網等。
接入網互連節點在1km至5km的距離范圍內；城域接入網互連節點在20km至100km距離范圍內；城域核心網互連節點在100km至300km距離范圍內；長途網互連節點在300km至1000km距離范圍內；以及超長途網互連節點彼此之間至少相距1000km。
接入網和城域接入網通常采用單模光纖。城域接入網中采用的光纖具有負色散特性，它包括高折射率的纖芯和環繞纖芯的包層。光纖可包括形成在纖芯與包層之間，并且折射率比纖芯低的環形部分。
授予Bhagavatula的美國專利申請No.4,715,679披露了一種單模光纖，這種光纖包括具有至少一個減低(depressed)折射率環形區域的纖芯和圍繞纖芯的包層。
通過采用直接調制(DM)方案代替外部調制(EM)方案，以低傳輸速率實現城域網更為經濟。直接調制方案通常采用直接調制分布式反饋激光器(DM-DFB，directly modulated distributed feedback laser)作為生成光信號的光源。DM-DFB具有正啁啾(chirp)。因此，當光源發出光信號時，借助在1550nm波段中具有正色散的光纖且超過預定距離，出現波長色散。波長色散可導致光信號失真，并可導致諸如光信號之間串擾之類的噪聲。因此，對于城域網，必須額外具有色散補償光纖調制，用于補償如上所述的光信號色散。
此外，使用具有正色散特性光纖的直接調制類型城域網，必須包括至少一個色散補償光纖調制，這使得網絡的結構較為復雜，并導致網絡安裝成本增加。
為避免復雜的網絡結構，已提出使用負色散特性光纖構建城域網的方法。
然而，這種方法會限制傳輸距離。圖1表示對于典型單模光纖(SMF)和典型負色散光纖(NDF)的品質因數隨傳輸距離變化的曲線。具體地說，圖1示出，通過第一NDF傳輸消光系數為5dB的預放大光信號的品質因數曲線，通過第二NDF傳輸消光系數為8dB的預放大光信號的品質因數曲線，通過第三NDF傳輸消光系數為8dB的未預放大的光信號的品質因數曲線，通過SMF傳輸消光系數為8dB的未預放大的光信號的品質因數曲線。對于SMF，由于在直接調制期間的啁啾作用，難以獲得較好的傳輸特性。而且，應予說明的是，對于典型的NDF，由于其較大的負色散特性，使傳輸距離受到限制。
近年來，為使在具有正色散特性的光纖中可能引起的距離的限制最小化，提出采用在1550nm波長上色散值在-7與-8ps/nm/km之間的光纖的方法，色散值在-7與-8ps/nm/km之間的光纖具有適于C波段區域(1530-1565nm)的色散特性。令人遺憾的是，該光纖如此較大的負色散值，即在-7與-8ps/nm/km之間的色散值，使得在光信號需要以10Gps的速率在L波段區(1565-1625nm)傳輸至少100km的距離時，難以將該光纖應用到城域網。
發明內容
于是，提出本發明，通過提供可在用于高速通信的長距離光通信網絡，如城域網中采用的光纖，以解決上述現有技術中存在的問題，并且給出其他更多優點。
本發明的一個方面在于提供用于既可在C波段，又可在L波段中傳輸光信號的光纖。
在一個實施例中，提供一種城域網用的光纖，其中，所述光纖在C波段和L波段中的損耗為0.25dB/km或更小，在1560nm與1560nm之間存在零色散波長，以及在1550nm波長處的色散斜率至少在0.074ps/nm2/km。
從以下結合附圖的詳細描述，將使本發明的上述特性和優點變得愈為清晰，其中圖1表示對于典型單模光纖(SMF)和典型負色散光纖(NDF)的品質因數隨傳輸距離變化的曲線；圖2A顯示一種實施例的城域網所用光纖的結構；圖2B表示圖2A所示光纖的折射率分布曲線；圖3表示將圖2A所示光纖—具有典型負色散值的非零色散位移光纖與具有正色散值的單模光纖之間的色散特性比較的曲線；圖4表示圖2A所示光纖的色散斜率與波段之間的關系曲線；圖5顯示本發明另一實施例光纖的色散斜率；以及圖6表示本發明光纖與傳統單模光纖的傳輸距離之間比較的曲線。
具體實施例方式
以下結合附圖，描述本發明的實施例。為清楚和簡單計，如果已知功能和結構可能會使本發明的主題不清楚，本文將省略對它們的詳細描述。
圖2A顯示本發明一種實施例光纖的結構，圖2B表示圖2A所示光纖的折射率分布。
參看圖2A，可用于城域網的光纖100包括纖芯110和包層150。纖芯110包括中心區120、折射率減低區130和環形區140。
中心區120具有圓柱形部分，限定光纖100的中心，并且從光纖100中心的半徑為R1，具有折射率N1，是光纖100的最高折射率。
折射率減低區130環繞中心區120，其折射率為N2，是光纖100的最低折射率。折射率減低區130的內周與中心區120的外周重合。折射率減低區130的外周自光纖100中心的半徑為R2。
環形區140圍繞著折射率減低區130，其折射率為N3，N3大于N2，但小于N1。環形區140的內周與折射率減低區130的外周相重合。環形區140的外周自光纖100中心的半徑為R3。
包層150圍繞著環形區140，其折射率為N4，N4大于N2，但小于N3。包層1 50的內周與環形區140的外周相重合。包層150的外周自光纖100中心的半徑為R4。
圖3表示將圖2A所示光纖，即具有典型負色散值的非零色散位移光纖(下稱“NZDSF”)與具有正色散值的單模光纖(SMF)的色散特性之間的比較曲線，為的是有助于理解本發明。
具體地說，圖3示出圖2所示城域網中所用傳輸距離約200km的光纖的色散曲線(下稱“第一色散曲線”)210。它還示出具有典型負色散值的NZDSF的色散曲線(下稱“第二色散曲線”)230，具有典型正色散值的NZDSF的色散曲線(下稱“第三色散曲線”)220，以及用于稀疏型波分復用(CWDM)中的典型單模光纖的色散曲線(下稱“第四色散曲線”)240，各色散曲線均與波長有關。
第一色散曲線210在C波段具有負色散值，在L波段具有正色散值，這樣，如圖2A所示光纖的零色散位置與現有摻鉺光纖放大器的靜區(deadzone)一致，從而獲得最大信道效率。優選的是，第一色散曲線210的零色散波長處在1560nm與1570nm之間的范圍內。因此，使用具有第一色散曲線210的光纖，通過在第一色散曲線210具有負色散值的C波段區中采用直接調制方案，在第一色散曲線210具有正色散值的L波段區中采用外部調制方案，可大大改善信道效率，能夠實現經濟型長距離光通信網絡。
在1550nm波段，第二色散曲線230具有至多為-10ps/nm/km的負色散值。也就是說，具有第二色散曲線230的光纖有過大的負色散值，使得不可能將該種光纖應用于傳輸距離超過200km的長距離光通信網絡。第三色散曲線220在C波段和L波段具有較高的正色散值，從而，具有第三色散曲線220的光纖，因不可補償色散從而不能夠應用于長距離的光通信網絡。
第四色散曲線240示出可用于1250nm與1450nm之間波段中的單模光纖的色散特性。有如所示者，第四色散曲線240在高于S波段的波段中具有近似比10ps/nm/km更高的色散值，從而，在長距離光通信網絡中難以采用具有第四色散曲線240的光纖。
圖4表示圖2A所示光纖的色散斜率與不同波段之間的關系曲線。具體地說，圖4示出圖2A所示光纖的色散曲線，當該光纖具有1560nm的零色散波長時，它們分別具有0.055ps/nm2/km和0.075ps/nm2/km的色散斜率。圖4中所示的四波混頻(FWM)損耗區由稱作“四波混頻”的非線性現象引起，它限制了傳輸距離，并與色散值的范圍有關。FWM損耗區在-0.5與0.5ps/nm/km之間的色散值范圍通常變得更大。
換而言之，色散斜率為0.075ps/nm2/km或更高的光纖，在FWM損耗區內具有約在1552.5nm與1567.5nm之間的波段，也就是近似為13nm寬的波段。相比之下，色散斜率為0.055ps/nm2/km(小于0.075ps/nm2/km)的光纖在FWM損耗區內具有近似在1551.25nm與1533.75nm之間的波段，也就是近似為17.5nm寬的波段。
總之，本發明的色散斜率為0.075ps/nm2/km或更高的光纖具有比色散斜率小于0.075ps/nm2/km的光纖更寬的可用波段。
圖5顯示本發明另一實施例光纖的色散斜率。如圖所示，色散斜率曲線400具有1565.4nm的零色散波長，且色散斜率為0.093ps/nm2/km。具有色散斜率曲線400的光纖既可用于在1530nm與1560nm之間的C波段，又可用于在1571nm與1610nm之間的L波段。
在C波段中，可產生具有不同波長的多個信道，可通過直接調制對所產生的每個信道調制光信號。在L波段中，也可產生具有不同波長的多個信道。然而，在L波段中，可通過外部調制對所產生的每個信道調制光信號。
圖6表示本發明光纖與傳統單模光纖的傳輸距離之間比較的曲線。如圖所示，傳統的單模光纖510表現出在5km的距離內約低于1dB的功率損耗，并且，距離超出10km時，功率損耗(power penalty)快速增大的。因此，應予說明的是，傳統單模光纖510不適于覆蓋區域大于接入網覆蓋范圍的網絡。相比之下，本發明的零色散光纖520，即使在高達80km的傳輸距離內，表現出在-1dB與1dB之間近乎恒定的功率損耗。
在L波段(1610nm)，本發明光纖的功率損耗上升至3dB，但不會迅速增加到3dB之上。此外，對于L波段中其他波長(1590nm)的功率損耗所顯示出的結果與C波段(1550nm)和S波段(1470nm與1510nm)的情形相似。
因此，根據本發明的零色散光纖520對于在80km傳輸距離內的長距離傳輸具有恒定的功率損耗，并且，甚至能夠不僅用于C波段和L波段，還用于S波段。
由以上顯然可以理解，本發明的優點在于，使光纖放大器等的靜區與用于構建長距離光通信網絡的光纖的零色散位置一致，從而對C波段和L波段都是授予的。因此，本發明能夠提供可易于確保有效信道和有效通信容量的長距離光通信網絡。
盡管參照已經參照其特定的優選實施例表示和描述了本發明，但對于本領域的技術人員應能理解，可做多種形式和細節上的改變，而不致脫離所附權利要求限定的本發明精神和范圍。
權利要求
1.一種城域網用的光纖，其中，所述光纖在C波段和L波段中的損耗為0.25dB/km或更小，具有1560nm與1560nm之間的零色散波長，以及在1550nm波長處的色散斜率至少在0.074ps/nm2/km。
2.如權利要求1所述的光纖，其中，所述光纖包括纖芯，它包括中心區和折射率減低區，所述中心區具有第一折射率N1，所述折射率減低區具有第二折射率N2，并圍繞著所述中心區；所述第一折射率N1為光纖的最高折射率，所述第二折射率N2為光纖的最低折射率；和包層，包括內包層部分和外包層部分，所述內包層部分具有第三折射率N3，并圍繞著所述折射率減低區，所述外包層部分具有第四折射率N4，并且圍繞著所述內包層部分；所述第三折射率N3等于或大于第二折射率N2。
3.如權利要求1所述的光纖，其中，所述光纖在1550nm的波長處具有至少55μm2的有效截面積。
4.如權利要求1所述的光纖，其中，所述光纖在C波段具有負色散值，在L波段具有正色散值。
5.如權利要求2所述的光纖，其中，所述光纖的第一至第四折射率具有關系，0.34％≤(N1-N4)N4≤0.55％以及-0.005％≥(N2-N4)/N4≥-0.01％。
全文摘要
一種城域網用的光纖。所述光纖在C波段和L波段中的損耗為0.25dB/km或更小，具有在1560nm與1560nm之間的零色散波長，以及在1550nm波長處的色散斜率至少在0.074ps/nm
文檔編號G02B6/036GK1702485SQ20041009509
公開日2005年11月30日 申請日期2004年11月23日 優先權日2004年5月28日
發明者韓周創, 吳成國, 張允根 申請人:三星電子株式會社