專利名稱：寬帶非零色散單模光纖的制作方法
技術領域：
本發明涉及單模光纖，尤其涉及，寬帶非零色散單模光纖。
背景技術：
下面先對本發明涉及到的術語給出定義，其中普通術語符合本領域慣例；本說明 書的專用術語通過慣用術語說明。光纖各分層的半徑以單位μ m計，按折射率定義，每一特定分層具有第一折射率 點和最后折射率點。從光纖軸線到第一折射率點所在位置的半徑是該分層的內半徑；從光 纖軸線到最后折射率點所在位置的半徑是該分層的外半徑。參見折射率剖面圖，纖芯中央 圓形分層的半徑從光纖軸線量到該分層的外半徑；第一環形分層的寬度從第一環形分層的 內半徑量到第一環形分層的外半徑；第二環形分層的寬度從第二環形分層的內半徑量到第 二環形分層的外半徑。纖芯中央圓形分層、第一環形分層和第二環形分層的相對折射率差Δ。A1和Δ2 以單位％計，分別定義為Δ0=(η0:/2n,
=OV/2n,
Δ2=(n2:L2),/2n,其中，η0和Ii2分別表示纖芯中央圓形分層和第二環形分層的最大折射率；叫表示 第一環形分層的最小折射率；I1表示外包層的均勻折射率。相對凹陷深度定義為A1* Δ。之比。折射率剖面定義為相對折射率差與半徑之間的關系。纖芯中央圓形分層α折射率剖面定義為Aco(r) = A0[l-(r/a) α],0 ^ r ^ a其中，r是所處位置半徑；a是所述纖芯中央圓形分層的半徑；α取任意值，α大 于10可以看作階躍型折射率剖面。α折射率剖面包括與其光傳輸性能相似的其他折射率 剖面。色度色散系數以單位pS/(nm · km)計，本說明書簡稱為色散。色度色散斜率系數以單位pS/(nm2 · km)計，本說明書簡稱為色散斜率。有效面積以單位ym2計，定義為Aeff = 2 31 ( / E2(r)r dr)2/( f E4(r)r dr)其中，積分限為0至⑴；E(r)是光傳播所伴隨的電場，r是所處位置半徑。迄今為止因為僅僅局限于孤立地研究單個的光纖，單模通信光纖仍然沒有充分挖 掘寬帶光學傳輸的潛力色散平坦光纖研究了三十多年，一直沒有實用。四波混頻發現了十多年，國際標準推薦的寬帶非零色散光纖其實還是非零色散位移光纖。光子晶體光纖研究 了大約十年，因結構復雜很難在通信干線上實用。
發明內容
發明人通過系統研究凹陷三包層光纖，發現以下規律 存在關于單模特性的臨界色散斜率，使得在給定寬帶內所計算的高次模截止波 長是最大值。 存在關于色散特性的臨界色散斜率，使得在給定寬帶內色散斜率最小值接近于 為零，色散最大值接近于最小，即色散特性接近理想。 寬帶非零色散單模光纖的色散最大值隨著相對凹陷深度的增加而減小直到飽 和。基于這些發現，本發明選擇適當的色散斜率，使單模光纖色散特性接近理想；選 擇適當的相對凹陷深度，使單模光纖兼有適當的色散最大值、有效面積和性價比。據此，所 發明的寬帶非零色散光纖能夠充分挖掘衰減、色散和線性傳輸潛力，結構簡單，很寬的波長 范圍兼顧材料未來的發展，色散特性接近理論極限，有效面積大，可以克服上述色散平坦光 纖、非零色散位移光纖和光子晶體光纖的弊端，為互聯網提供靈活的通信路徑，使信息高速 公路設計簡化，成本降低。
參照以下附圖，熟悉本技術領域的人員，從本發明的詳細描述中，將顯而易見本發 明的上述和其他目的、特征和優點。圖1是所發明光纖的理想折射率剖面的一種情況。未畫出由于工藝原因在光纖 軸線附近出現的不大的中心凹陷，未畫出實際折射率剖面與所述理想折射率剖面不大的差 異。所述α折射率剖面，從α = 5變化到α >> 10 大于10可以看作階躍型折射率 剖面。各種所發明光纖折射率剖面變化范圍很大，無法一一畫出。圖2是所發明光纖的理想折射率剖面的一種情況。纖芯中央圓形分層采用純SiO2 材料，可以避免在光纖軸線附近出現中心凹陷。未畫出實際折射率剖面與所述理想折射率 剖面不大的差異。各種所發明光纖折射率剖面變化范圍很大，無法一一畫出。
具體實施例方式所發明光纖有兩種具體實施方式
。第一種實施方式適用于所述第二環形分層A2 < Δ ^，采用圖1所示折射率剖面。第二種實施方式適用于所述第二環形分層A2= Atl，采 用圖2所示折射率剖面。第二種實施方式可以看成第一種實施方式的極限情況，兩種實施 方式之間的過渡是連續的。圖1是所發明寬帶非零色散單模光纖的一種折射率剖面圖。其中，1、2、3和4分 別表示所述光纖的纖芯中央圓形分層、第一環形分層、第二環形分層和外包層，5、6和7分 別表示所述纖芯中央圓形分層半徑a、所述第一環形分層寬度H1和所述第二環形分層寬度 H2。Iitl是所述纖芯中央圓形分層α折射率剖面的最高折射率，H1和H2分別表示所述第一 環形分層和所述第二環形分層的均勻折射率，ncl表示所述外包層的均勻折射率。Δ。> 0，
4A1 < 0,0 < A2 < Δ0。圖2是所發明寬帶非零色散單模光纖的一種折射率剖面圖。其中，1、2、3和4分 別表示所述光纖的纖芯中央圓形分層、第一環形分層、第二環形分層和外包層，5、6和7分 別表示所述纖芯中央圓形分層半徑a、所述第一環形分層寬度H1和所述第二環形分層寬度 H2, n0, H1和Ii2分別表示所述纖芯中央圓形分層、所述第一環形分層和所述第二環形分層的 均勻折射率，Iica表示所述外包層的均勻折射率。Δ^>0，A1SO, Δ2= Δ。。表1給出了按圖1和圖2所述兩種實施方式實現所發明寬帶非零色散單模光纖的 一組示例結構參數。表 權利要求
一種寬帶非零色散單模光纖，包括纖芯中央圓形分層、包覆在所述纖芯中央圓形分層上的第一環形分層、包覆在所述第一環形分層上的第二環形分層以及包覆在所述第二環形分層上的均勻外包層。所述纖芯中央圓形分層的相對折射率差為Δ0，半徑為a；所述第一環形分層的相對折射率差為Δ1，寬度為H1；所述第二環形分層的相對折射率差為Δ2，寬度為H2；所述纖芯中央圓形分層基本上是α折射率剖面，所述第一環形分層和所述第二環形分層基本上是均勻折射率，所述第一環形分層的折射率低于所述均勻外包層的折射率，所述第二環形分層的折射率高于所述均勻外包層的折射率。其特征在于高次模截止波長不大于1300nm；在1310nm波長下，色散斜率介于0.062到0.072ps/(nm2·km)；在1300到1800nm波長范圍內，色散斜率最小值接近于零；在波長1550nm下，有效面積介于55.0到72.0μm2；α≥5；Δ0＝0.25到0.50％；Δ1≤ 0.60Δ0；Δ2≤Δ0；a＝3.50到5.40μm；H1＝0.28到1.00a；H2＝0.20到0.47a。
2.根據權利要求1所述的光纖，其特征在于在1310nm波長下，色散最小值大于 0. 5ps/ (nm · km)，色散斜率介于0. 062到0. 072ps/ (nm2 · km)；在1625nm波長下，色散最大 值小于 16. 4ps/(nm · km)。
3.根據權利要求2所述的光纖，其特征在于在ISOOnm波長下，色散最大值小于 18. Ops/ (nm · km)。
4.根據權利要求2或權利要求3所述的光纖，其特征在于Δ。=0. 25到0. 48 % ； A1 ^ -0. 70Δ0 ； ；a = 3. 65 到 5. 10 μ m ；^ = 0. 48 到 0. 88a ； H2 = 0. 24 到 0. 36a。
5.根據權利要求1所述的光纖，其特征在于在1310nm波長下，色散最小值大于0.5ps/ (nm · km)，色散斜率介于0. 062到0. 067ps/ (nm2 · km)；在1625nm波長下，色散最大 值小于 15. lps/(nm · km)。
6.根據權利要求5所述的光纖，其特征在于在ISOOnm波長下，色散最大值小于 16. 7ps/ (nm · km)。
7.根據權利要求5或權利要求6所述的光纖，其特征在于Δ。=0. 25到0. 44% ； A1^-L 40Δ0 ；a = 3. 70 到 5. 10 μ m ；^ = 0. 48 到 0. 60a ； H2 = 0. 24 到 0. 40a。
8.根據權利要求1所述的光纖，其特征在于在1310nm波長下，色散最小值大于1.5ps/ (nm · km)，色散斜率介于0. 064到0. 070ps/ (nm2 · km)；在1625nm波長下，色散最大 值小于 17. 6ps/(nm · km)；
9.根據權利要求8所述的光纖，其特征在于在ISOOnm波長下，色散最大值小于 20. 5ps/(nm · km)。
10.根據權利要求5或權利要求6所述的光纖，其特征在于Atl= 0. 25到0. 46% ； A1^-L 40Δ0 ；a = 3. 94 到 5. 13 μ m ；^ = 0. 48 到 0. 60a ； H2 = 0. 20 到 0. 32a。
全文摘要
所發明的寬帶非零色散單模光纖包括纖芯中央圓形分層、包覆在所述纖芯中央圓形分層上的第一環形分層、包覆在所述第一環形分層上的第二環形分層以及包覆在所述第二環形分層上的外包層，所述第一環形分層的折射率適當低于均勻外包層的折射率。所述光纖高次模截止波長不大于1300nm。在1300到1800nm波長范圍內，色散隨波長增加單調上升，色散斜率最小值接近于零；在1310nm波長下，色散最小值大于0.5ps/(nm·km)，色散斜率小于0.072ps/(nm2·km)；在1550nm波長下，有效面積小于70.0μm2；在1625nm波長下，色散最大值小于16.4ps/(nm·km)；在1800nm波長下，色散最大值小于18.0ps/(nm·km)。
文檔編號G02B6/036GK101957473SQ20091015167
公開日2011年1月26日 申請日期2009年7月16日 優先權日2009年7月16日
發明者汪業衡 申請人:汪業衡