CN101067672B - 色散补偿光纤 - Google Patents

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Abstract

一种色散补偿光纤，包括：中心纤芯；中间包层，其所具有的宽度(r2-r1)为2.0μm或更大；凹陷型内部包层，其与外部光包层的折射率差Dn3为-3.0×10-3或更低。在波长1550nm处，该光纤表现出21ps/nm/km或更高的正色散，并且模场半径与中间包层的半径的比值(W02/r2)为0.7或更小。本发明的光纤具有良好的品质因数值以及有限的弯曲和微弯曲损耗。该光纤可以缠绕在色散补偿光模块中的尺寸减小的外壳中，该色散补偿光模块具有有限的插入损耗和减小的偏振模色散。

Description

色散补偿光纤 
技术领域
本发明涉及光纤传输领域，并且更特别地涉及光纤传输系统中的色散补偿。 
背景技术
对于光纤，通常联系将折射率与光纤半径相关联的函数的图形表示来限定折射率分布。常规的做法是，沿着横坐标示出到光纤中心的距离r，并且沿着纵坐标示出折射率和光纤外部包层(cladding)的折射率之间的差。因此，对于具有相应的阶梯、梯形或三角形的图形，折射率分布被称为“阶梯”、“梯形”或“三角形”分布。这些曲线通常是光纤的理论或设置分布的表示，光纤的制造约束可能会引起稍微不同的分布。 
光纤常规上包括：光纤纤芯，其功能是传输光信号并有可能放大光信号；光包层，其功能是将光信号限制在纤芯内；以及外部包层，其具有基本上恒定的折射率ng。为此，使得纤芯的折射率nc和外部包层的折射率ng满足nc＞ng。如同公知的那样，光信号在单模光纤中的传播分解为在纤芯中传导的基模和在一定距离上在纤芯-包层组件中传导的次级模，其中次级模称为包层模。 
在新型高比特率波长复用传输网络中，特别是对于10Gb/s或更高的速率，管理色散是有利的。对于所有的复用波长值，目的是在链路上获得基本上等于零的累积色散，以便限制脉冲扩展。“累积色散”是指色散在光纤长度上的积分。当色散恒定时，累积色散等于色散和光纤长度的乘积。对于色散，几十ps/nm的累积值通常是可接受的。在系统中所使用的波长附近，避免具有较强非线性效应的局部色散零值是有利的。最后，在复用范围上限制累积色散斜率从而避免或限制复用信道间的失 真也是有利的。常规地说，该斜率是色散相对于波长的导数。 
作为线路光纤，对于陆地传输系统，常规上使用单模光纤(SMF)或非零色散位移光纤(NZDSF)。NZDSF+是对于其使用波长(通常在1550nm左右)具有非零正色散的色散位移光纤。对于这些波长，这些光纤具有低的色散，通常在1550nm处低于10ps/(nm·km)，并且色散斜率通常低于0.1ps/(nm2·km)、 
为了在用作线路光纤的SMF或NZDSF+中补偿色散和色散斜率，可以使用长度较短的色散补偿光纤(DCF)，于是所述光纤具有负色散和负色散斜率。对于DCF光纤的选择，通常试图使色散补偿光纤的色散与色散斜率的比值基本上等于线路光纤的色散与色散斜率的比值。该比值由“Dispersion Over Slope ratio”(色散与斜率的比值)的缩写DOS来表示。 
US-A-5,568,583或US-A-5,361,319描述了用于补偿SMF光纤的色散的DCF光纤，而EP-A-1 067 412描述了用于补偿NZDSF+的色散的DCF。这些已知的DCF在波长1550nm处表现出负色散和负色散斜率。 
对波长进行了复用(称为波分复用(WDM))的光学系统，通常包括线路光纤段-SMF、NZDSF+或其他光纤-与插入在线路光纤段之间并包括盘绕的DCF段的色散补偿模块的级联。沿着传输线路分布色散补偿模块的方式称为色散管理，这种管理的目的是限制非线性效应和累积的线路末端色散这两者。其始终试图在线路末端获得低的累积色散和零累积色散斜率。 
在本上下文中，“传输线路段”的意思是光传输系统中将发射单元链接到接收单元的部分，这些单元可能位于线路末端或者位于光系统的节点中。因此，线路段包括一个或多个级联的线路光纤段和一个或多个分布在线路段之间的色散补偿光纤段。线路光纤段通常产生具有正色散斜率的正色散，而色散补偿光纤段产生具有负色散斜率的负色散。在过补偿的情况中，线路段将因此表现出具有负累积色散斜率的负累积色散，其必须被补偿以在节点入口处或线路末端处达到零色散。 
沿着传输线路插入过补偿有时是有利的，例如为了限制线路光纤中 的非线性效应。另外，已经发现色散的过补偿降低了接收机处的错误率。例如，J.-C Antona，M. Lefrancois，S.Bigo和G. Le Meur在2005年9月向ECOC′05 Conference(欧洲光通信会议)提出的论文“Investigation of Advanced Dispersion Management Techniques forUltra-Long Haul Transmissions”(对用于超长距离传输的高级色散管理技术的研究)表明了传输期间的过补偿使得有可能改善10Gb/s的WDM系统的性能，该过补偿在论文中通过每个细分部分(subdivision)或每个负线路光纤段的残余色散来说明。然而，在线路末端和/或在传输系统的每个节点处，必须将累积色散恢复到零或稍微为正。但是，如果光信号已经被过补偿，则在线路末端，色散和色散斜率将是负的，于是，为了抵销过补偿，必须使用具有正色散和正色散斜率的光纤小段。为此，通常使用SMF(SSMF)段或纯石英纤芯光纤(PSCF)段。 
使用SSMF段来抵销过补偿的主要缺陷在于，相对于所产生的色散量，SSMF引入了高损耗。该特性通常由所谓的“品质因数”(FOM)来确定。品质因数被定义为色散D的绝对值与以dB/km为单位的信号衰减的比值。对于SSMF，FOM值处于85ps/nm/dB的量级。PSCF引入较少的光损耗并且具有处于125ps/nm/dB量级的FOM值，但是它们比较昂贵。 
另外，作为用于洲际光纤链路的海底光纤，使用负非零色散位移光纤，其也称为NZDSF-。称为NZDSF-的光纤是对于其使用波长(通常在1550nm左右)具有非零负色散的色散位移光纤。在这些波长处，这些光纤表现出低的色散，通常在1550nm处低于-2ps/(nm·km)，并且色散斜率通常低于0.1ps/(nm2·km)。 
为了在用作海底线路的NZDSF-中补偿色散和色散斜率，必须使用正色散补偿光纤(P-DCF)。直到目前为止，在市场上存在的和已安装的海底传输系统中，无论是在线路(封装在电缆中的P-DCF)内、在发射机处还是在接收机(模块P-DCF)处都已经使用SSMF部分来补偿NZDSF-的负色散。然而，如上文所示，SSMF所具有的FOM值对于模块使用而言过低。PSCF也可以使用，但是它们比较昂贵。 
US-A-6,337,942提出一种用于补偿NZDSF的色散补偿光纤。该光纤的结构具有与中心纤芯和外部光包层相邻的凹陷型包层。中心纤芯可以掺杂有锗或者纯石英。文献US-A-6,337,942中的光纤表现出强的正色散，对于0.2dB/km量级的传输损耗，该正色散在18ps/nm/km和21ps/nm/km之间，其将导致105ps/nm/dB或更低的FOM。与中心纤芯相邻的具有强折射率差的凹陷型包层的存在使得有可能增加色散同时限制截止波长的增大，但是其也具有增大传输损耗的效应。为了限制这些损耗，US-A-6,337,942还提出增大凹陷型包层的直径，对于直径在9μm和10μm之间的中心纤芯，该凹陷型包层的直径在36μm和46μm之间。然而，掺杂有氟的所述凹陷型包层制造成本很高。 
US-A-6,665,482描述了一种具有基座型结构的传输光纤，该结构具有中心纤芯、第一正的内部包层和外部光包层。该光纤具有在1550nm的波长处大于90μm2的有效表面积，使得有可能减小非线性效应并且因此增大波长复用的高比特率传输网络的操作裕度。光纤有效表面积的增大还使得相对于SSMF而言正色散增加，但是有意地将其限制在20ps/nm/km以避免由于高的累积色散值(在补偿之前)而引起的网络代价。0.2dB/km的传输损耗导致100ps/nm/dB或更低的FOM值。 
EP 1 255 138描述了一种具有大有效面积的正色散光纤，该光纤具有掺杂的纤芯区域、第一环形区域、第二凹陷型环形区域和包层区域。该第二凹陷型环形区域所具有的归一化折射率差在-0.08到-0.20Δ％之间，当相对于石英的折射率进行计算时，折射率差的绝对值在-1.16和-2.9×10-3之间。 
US-A-6,685,190描述了一种在波长1550nm处具有大于110μm2的有效表面积的光纤，其能够减小非线性效应并因此增大波长复用的高比特率传输网络的操作裕度。光纤有效表面积的增大还使得正色散增加，对于0.17dB/km的传输损耗，色散在18ps/nm/km和23ps/nm/km之间，其导致105ps/nm/dB和135ps/nm/dB之间的FOM值。 
尽管具有相对于SSMF而言更高的正色散值和改善的FOM值，文献US-A-6,658,190中所描述的光纤不太适合用于补偿海底NZDSF的负 色散，或者用于抵销陆地通信系统的节点中的过补偿。实际上，表面积的增大导致弯曲和微弯曲损耗的增加。但是，DCF将被缠绕在光色散补偿模块的外壳中，在该模块中光纤部分是重叠的。因此，对于标准涂层(coating)和直径(即裸光纤直径在125μm左右，带第一涂层的光纤直径在200μm左右，而带第二涂层的光纤直径在250μm左右)，光纤必须具有有限的弯曲和微弯曲损耗。 
上文引用的和分析的现有技术光纤的分布中没有一种使得对于正色散补偿光纤(P-DCF)，有可能在增大的FOM和可接受的弯曲和微弯曲损耗特性之间获得最佳折衷。 
因此，需要一种正色散补偿光纤，利用该光纤可以补偿例如海底链路光纤之类的负色散传输光纤的色散，或者利用该光纤可以抵销在线路末端或在光系统中的节点入口上的过补偿，并且该光纤具有改善的FOM值和有限的弯曲和微弯曲损耗。 
发明内容
为此，本发明提出一种光纤结构，其具有内部凹陷型包层，以便保证高的正色散和低的弯曲和微弯曲损耗，该内部凹陷型包层离中心纤芯有一定距离，以便限制传输损耗。本发明的光纤可以用在色散补偿模块中，该模块具有减小的尺寸，以得到改进的色散补偿效率和有限的插入损耗。 
更特别地，本发明提出一种色散补偿光纤，包括： 
中心纤芯，其具有半径r1并且与外部光包层的折射率差为Dn1； 
中间包层，其具有半径r2并且与外部光包层的折射率差为Dn2，该中间包层所具有的宽度(r2-r1)大于或等于2.0μm，并且优选地在2.0μm和4.5μm之间； 
凹陷型内部包层，其具有半径r3并且与外部光包层的折射率差为Dn3，所述折射率差Dn3为-3.0×10-3或更低； 
该光纤在波长1550nm处具有： 
大于或高于21ps/nm/km的正色散；以及 
模场半径与中间包层的半径的比值为0.7或更小。 
模场半径的意思是在光纤中传播的基模LP01的半径，表示为W02，并且由Petermann第二定义来确定。 
根据实施例，本发明的光纤还可以具有下述特性中的一个或多个： 
在波长1550nm处，该光纤所具有的品质因数(FOM)值为105ps/nm/dB或更高； 
对于与外部光包层的折射率差Dn1在4.0×10-3和6.5×10-3之间的情况，中心纤芯所具有的半径r1在4μm和6.50μm之间； 
凹陷型包层具有半径r3，其为16μm或更小，优选地在12μm和16μm之间； 
中间包层具有半径r2，其在6μm和11μm之间，并且中间包层与外部光包层的折射率差Dn2在-1.0和2.0×10-3之间； 
在波长1625nm处，该光纤在10mm的半径上所具有的弯曲损耗为1dB/m或更低； 
在波长1550nm处，该光纤所具有的微弯曲损耗达到受到相同约束的SSMF中的微弯曲损耗的0.8倍；对于称为固定直径卷筒(drum)方法(法语中为“méthode du touret”)的测试方法，SSMF的微弯曲损耗在1dB左右。在国际电工委员会(International ElectrotechnicalCommission)的专门委员会86A在参考文献CEI TR下的技术推荐中描述了该方法； 
在1550nm处的传播基模中，该光纤所具有的有效表面积(Aeff)为80μm2或更大； 
该光纤所具有的有效截止波长(λCeff)为1600nm或更低； 
在波长1550nm处，该光纤在凹陷型包层中具有小于1.3％的能量。 
本发明还涉及一种至少包含本发明的光纤的一部分的色散补偿光模块。 
根据实施例，本发明的模块还可以包括以下特性中的一个或多个： 
在波长1550nm处，对于1338ps/nm的累积色散，该模块所显示出的插入损耗为12.5dB或更低；值1338ps/nm对应于大约80km的标准单 模光纤的标准累积色散，即16.7ps/nm/km乘以80km，得到大约1338ps/nm； 
在波长1530nm和波长1570nm之间，对于1338ps/nm的累积色散，该模块所显示出的插入损耗为13dB或更低； 
在波长1550nm处，该模块所显示出的偏振模色散为0.50ps或更低； 
外壳，该光纤的该一部分缠绕在该外壳中，并且在相同累积色散值的情况下，所述外壳所具有的厚度至少比容纳SSMF的外壳的厚度小25％。这意味着，因为既只需要较小的光纤长度又能获得较低的弯曲敏感性，所以外壳的厚度可以显著减小。SSMF的外壳大小用作参考。 
附图说明
在阅读以下通过示例并参考附图对本发明实施例的描述后，本发明的其它特性和优点将变得明显，在附图中： 
图1是根据本发明的色散补偿光纤的设置分布的示意图； 
图2是本发明的光纤的分布的两个示例和这些光纤中在1550nm处半径r之外传播的基模LP01的能量百分比的曲线图，意味着如果在某个半径r处，能量例如是10％，则这表明在具有半径r的光纤部分之外，10％的能量在传播； 
图3是说明正色散的值相对于凹陷型包层与外部包层的折射率差的关系的曲线图。 
具体实施方式
为了补偿负色散或为了抵销过补偿，本发明提出使用一种具有特定折射率分布的色散补偿光纤，该光纤具有中心纤芯、中间包层和内部凹陷型包层，使得有可能在1550nm的波长处获得21ps/nm/km或更高的色散以及105ps/nm/dB或更高的FOM值。 
由于凹陷型内部包层的存在，有可能获得所述色散值以及低的弯曲和微弯曲损耗，并且该凹陷型包层离中心纤芯有一定距离，使得有可能限制传输损耗。优选地，该凹陷型包层的半径r3小于16μm以限制与例 如掺杂有氟之类的掺杂石英的过大截面的沉积有关的制造成本。 
图1示意性地说明了本发明的色散补偿光纤的可能的折射率分布。所说明的分布是一种设置分布，即表示光纤的理论分布，在从预制件(preform)拉拔之后实际获得的光纤可能具有稍微不同的分布。 
本发明的色散补偿光纤具有：半径为r1的中心纤芯，其与外部光包层的折射率差为Dn1；半径为r2的中间包层，其与外部光包层具有低的正折射率差Dn2；以及半径为r3的内部凹陷型包层，其与外部光包层具有负的折射率差Dh3。外部包层的折射率称为ng，并且在图1中示为横坐标或X轴。 
下面的表I说明了本发明的色散补偿光纤的若干可能的折射率分布的特性。第一列给每个示例分配了参考标号；随后各列给出了中心纤芯的半径值r1，中间包层的半径值r2，中间包层的宽度(r2-r1)，以及凹陷型包层的半径r3；随后各列给出了每部分与外部包层(ng)的折射率差的值。折射率差是在波长633nm处测量的。 
表I 
  分布   r1  (μm)   r2  (μm)   r2-r1  (μm)   r3  (μm)   633nm处  的Dn1  (×10-3)   633nm处  的Dn2  (×10-3)   633nm处  的Dn3  (×10-3)
  示例1   5.10   7.50   2.40   15.0   5.1   0   -5.0
  示例1b   5.10   5.1
  示例2   5.69   7.95   2.26   15.0   4.8   0.5   -5.0
  示例2b   5.69   7.43   1.74   15.0   4.8   0.5   -5.0
  示例3   5.40   8.50   3.10   15.0   5.0   0.2   -5.0
  示例4   4.59   7.50   2.91   15.0   5.5   2.0   -5.0
  示例5   6.30   8.38   2.08   14.7   4.3   1.0   -6.0
  5MF1(SSMF)   4.35   5.2
  示例6   4.55   7.35   2.80   14.0   5.2   0   -5.0
  5MF2   5.70   4.4
  示例7   5.70   8.10   2.40   15.0   4.4   0   -5.0
示例1到7是根据本发明的，而示例1b、2b和SMF1和SMF2是作为比较的示例，其不是根据本发明的。SMF1对应于SSMF。示例1b、SMF1和SMF2不具有凹陷型内层包层，并且示例2b具有中间包层，该中间包层过窄从而导致过高的损耗和减小的FOM值。 
本发明的色散补偿光纤具有凹陷型包层，该包层离中心纤芯有一定 距离，使得有可能获得高的正色散值以及高的FOM。中心纤芯具有半径r1和接近于SSMF光纤的折射率差的折射率差Dn1，从而对于大于80μm2的有效表面积，该光纤维持光信号的单模传播。凹陷型包层Dn3的存在使得有可能增大由本发明的色散补偿光纤引入的色散同时保证低的弯曲和微弯曲损耗，而中心纤芯和凹陷型包层之间的相对较宽的中间包层(r2-r1)的存在使得有可能减小光纤中的线性损耗。在中间包层宽度(r2-r1)为2μm或更大的情况下，光信号的场几乎不进入凹陷型包层，如将在以下讨论的图2中所说明的那样。 
下面的表II说明了对应于表I中给出的折射率分布的示例的色散补偿光纤的光学特性。第一列复制了表I中第一列的参考标号。随后各列针对每种光纤分布给出了以下项的仿真值：有效截止波长λCeff、色散D、色散与色散斜率的比值(DOS)、品质因数(FOM)、弯曲损耗BL10mm，微弯曲损耗Sμc、有效表面积Aeff、出现在凹陷型包层中的能量百分比(表示为Energy3)以及归一化模场半径(其是在光纤中传播的基模LP01的半径，表示为W02，并且由Petermann第二定义来确定)与中间包层的半径(r2)的比值，该比值表示为W02/r2。 
表II 
  特性   λCeff  (nm)   1550nm  处的D  (ps/nm-k  m)   1550nm  处的  DOS  (nm)   1550nm处  的FOM  (ps/nm-dB)   1625nm处  的BL10mm  (dB/m)   1550nm  处的  S μc   1550nm处  的Aoff  (μm2)   1550nm  处的  Energy3  (％)   1550nm  处的  W02/r2
  示例1   ＜1500   22.2   350   ＞110   ＜1   0.5   85   1.09   0.68
  示例1b   -1500   19.5   330   ＜100   -10   0.5   95
  示例2   ＜1550   22.8   355   ＞115   ＜1   0.5   102   1.11   0.69
  示例2b   -1550   23.0   360   ＜105   ＜1   0.5   98   1.61   0.72
  示例3   ＜1550   22.1   350   ＞110   ＜1   0.5   95   0.58   0.63
  示例4   ＜1550   22.0   340   ＞110   ＜1   0.3   90   1.28   0.69
  示例5   ＜1600   23.2   360   ＞115   ＜1   0.8   120   1.09   0.69
  SMF1   ＜1300   16.8   290   ＜90   ＞10   1   82
  示例6   ＜1350   21.4   340   ＞105   ＜1   0.7   77   1.12   0.66
  SMF2   ＞1550   20.3   333   ＜105   ＞10   1   115
  示例7   ＜1550   22.8   355   ＞115   ＜1   0.8   111   1.25   0.70
色散D、DOS、FOM、有效表面积Aeff、能量Energy3和模场半径W02的值是在波长1550nm处给出的。截止波长λCeff对应于这样的波长， 在该波长上和该波长之后，光信号在光纤上传输两米之后变成单模的，例如由国际电工委员会的专门委员会86A在标准CEI 60793-1-44中所定义的那样。弯曲损耗BL10mm的值是在波长1625nm处针对10mm的光纤曲率半径给出的。微弯曲损耗Sμc的值是相对的并且是相对于受到相同约束的SSMF中(即，针对直径为125μm的光纤)的损耗来表达的。微弯曲损耗可以例如使用所谓的固定直径卷筒方法(法语中为“méthodedu touret”)来测量。在国际电工委员会的专门委员会86A在参考文献CEI TR-62221下的技术推荐中描述了该方法。 
在表II中可以看出：对于本发明的色散补偿光纤的所有分布，在1550nm处的色散大于21ps/nm/km并且FOM大于105ps/nm/dB，甚至大于110ps/nm/dB。还可以确定，对于所有的本发明的分布，在波长1625nm处10mm曲率半径上的弯曲损耗非常低，小于1dB/m，并且微弯曲损耗明显低于SSMF中的损耗。 
图2说明了本发明的光纤的示例1和5的分布和这两个示例的光纤中在1550nm处半径r之外传播的基模LP01的能量百分比。可以看出，在凹陷型包层中和凹陷型包层之外传播很少的能量。因此，光纤中的色散增大并且没有附加的损耗，并且光纤在所使用的波长处维持其单模性质。特别地，在光纤中传播的基模LP01的半径(表示为W02并且由Petermann第二定义来确定)与中间包层的半径r2的比值小于0.7。该受控的比值保证了光纤中的线性损耗是有限的，并且使得本发明的色散补偿光纤有可能获得高的FOM值。 
另外，在表II中可以看出，凹陷型包层中的能量百分比(表示为Engergy3)是有限的并且小于1.3％。因此，本发明的光纤表现出有限的有效截止波长λCeff，其小于1600nm甚至小于1550nm。凹陷型包层仅包含光纤中传播的很少的信号能量，还提供良好的抗弯曲和微弯曲损耗的保护。特别地，本发明的色散补偿光纤在波长1625nm处显示出，在10mm的曲率半径上的弯曲损耗(BL10mm)为10dB/m或更小，并且微弯曲损耗明显小于SSMF的微弯曲损耗。 
示例6中的本发明的光纤可以通过以下方法从SSMF(SMF1)得 到，即将纤芯半径r1稍微增加到4.55μm，并且添加-5×10-3的凹陷段使得(r2-r1)＝2.8μm并且r3＝14μm。于是，得到比值W02/r2＝0.66，并且在凹陷型包层中出现1.12％的能量。所有这些使得色散明显增加为21.4ps/nm-km，并且弯曲损耗显著减小(在1625nm处，BL10mm≤1dB/m)，并且对微弯曲损耗的敏感性显著减小，其为SSMF的0.7倍。 
示例7中的本发明的光纤可以通过以下方法从具有大有效表面积的SMF(SMF2)得到，即添加凹陷型段，其与外部包层的折射率差为-5×10-3，并且所具有的半径使得(r2-r1)＝2.4μm且r3＝15.0μm。于是，得到比值W02/r2＝0.70，并且在凹陷型包层中出现1.15％的能量。所有这些得到较小的有效截止波长λCeff，色散明显增加为22.8ps/nm-km，弯曲损耗显著减小(在1625nm处，BL10mm≤1dB/m)，并且对微弯曲损耗的敏感性显著减小，其为SSMF的0.8倍。 
图3的曲线图更好地说明了凹陷型包层对色散补偿光纤的光学特性的影响。图3是说明色散值与凹陷型包层折射率差Dn3的关系的曲线图。 
在图3的曲线图中色散最大的的点对应于示例1中的光纤。基于该光纤分布(示例1)并且仅通过将凹陷型包层的折射率差Dn3增大到0以达到示例1b，示例1b在本发明范围之外，可以看出色散降到19.5ps/nm-km，这在基本上恒定的线性损耗下将FOM值减小到100ps/nm-dB之下。在1625nm处弯曲损耗BL10mm增大至10dB/m，并且λCeff也增大。 
本发明的色散补偿光纤可以通过从具有上述折射率分布之一的预制件进行拉拔来制造。预制件的所述分布可以例如从石英管得到，在该石英管中设置多层掺杂的石英，并且接着为该石英管装上套筒或在其上进行包覆以完成外部光包层。沉积可以通过改进的化学汽相沉积法(MCVD)和/或等离子体化学汽相沉积法(PCVD)来执行。PCVD特别适合于制造多层凹陷型包层，但是可以使用CVD、VAD或OVD技术来制造用于本发明的光纤的预制件。 
表II中所给出的FOM值对应于常规低成本光纤的示例，即该光纤不具有纯石英纤芯，或者更确切地说不具有其折射率差接近于石英的折 射率差的外部光包层。本发明的光纤优选地制成为具有其折射率差接近于石英的折射率差的外部光包层，但是尽管如此，该光纤仍然可以制成为具有纯石英纤芯，其进一步减小了线性损耗并且改善了FOM，但是增大了成本，因为外部包层必须以具有比纯石英低的折射率差的掺杂石英来制造。 
本发明的色散补偿光纤可以用在用于长距离高比特率传输系统的色散补偿模块中。本发明的色散补偿模块可以用于补偿具有负色散的海底光纤链路中的色散，或者用于抵销具有正色散光纤的陆地传输线路中的过补偿。 
传输系统常规上具有在例如C频带或L频带这样的预定波长范围上的光信号发射机，以及诸如NZDSF-之类的例如用于跨大西洋的传输系统的传输光纤。所述传输光纤在所考虑的波长范围上表现出负的色散和正的色散斜率。P-DCF可以封装在电缆中并且用在线路内，或者用在提供在系统的每个节点处或每个末端处的模块中，以便补偿线路部分中的累积色散。 
设置在所述光模块中的色散补偿光纤通常被缠绕在模块的外壳中。由于试图小型化外壳，所以希望在愈来越小的直径上缠绕色散补偿光纤。另外，缠绕在模块外壳中的光纤的重叠引起光纤上的微弯曲约束。 
因此，本发明的光纤特别适合于在空间通常很关键的情况下，在传输系统中的发射机处、节点处或接收机处应用于包括较小尺寸的外壳、占用很少的空间的色散补偿模块。 
下面的表III给出了以下模块的尺寸和光学特性：常规的色散补偿模块，其包含缠绕在直径基本上是90mm的心轴上的79.5km的SSMF光纤(SSMF1)；以及本发明的模块，其包含缠绕在直径基本上是90mm的心轴上的63.1km的本发明的光纤。本发明的光纤基本上对应于表I和表II中的示例1。 
表III 
  模块  尺寸 (mm＊mm＊ mm) (w＊l＊h)   光纤  长度  (km)   λceff   1550nm处  的累积D  (ps/nm)   1550nm处  的焊接  损耗  (dB)   1550nm  处的插入  损耗  (dB)   C+频带  上的  最大  插入损耗  (dB)   1550nm  处的  Aeff  (μm2)   1550nm  处的累积  PMD  nm(ps)
  SMF  224＊234＊195   795   1300   1338   0.16   15.7   16.0   82   0.87
  本发明  224＊234＊145   63.1   1450   1338   0.20   12.5   12.8   85   0.43
表III相继给出了：以mm3为单位的外壳尺寸、以km为单位的光纤长度、有效截止波长λCeff、以ps/nm为单位的在位于模块中的光纤部分中的累积色散、以dB为单位的焊接损耗和插入损耗、在1530nm到1570nm的C+频带上的最大插入损耗、以μm2为单位的有效表面积Aeff以及以ps为单位的表示为PMD的偏振模色散。色散D、焊接损耗和插入损耗、有效表面积Aeff和PMD的值是在波长1550nm处给出的。 
从表III可以看出本发明的模块具有较小的尺寸，特别是它厚度比较小，并且其插入损耗和累积PMD明显减小。另外，因为本发明的光纤具有非常好的抗弯曲性和对微弯曲的低敏感性，所以其在缠绕之后不表现出任何增加的损耗：在1530nm到1570nm的整个C+频带上，模块的插入损耗保持得非常低。 
使用本发明的光纤将使得：对于在1550nm处具有335ps/nm累积色散(相当于20km的标准SSMF)的色散补偿模块，可以将厚度从95mm缩小到45mm，并且对于在1550nm处具有837ps/nm累积色散(相当于50km的SSMF)的色散补偿模块，可以将厚度从145mm缩小到95mm，所有这些都具有基本上为90mm的恒定的心轴直径。 
同样，由于本发明光纤的良好的抗弯曲和微弯曲性，在色散补偿模块中使用的心轴的直径可以减小而不影响插入损耗，这将进一步减小模块外壳的尺寸。 

Claims (19)

1.一种色散补偿光纤，包括：
中心纤芯，其具有半径r1并且与外部光包层的正的折射率差为Dn1；
中间包层，其具有半径r2并且与所述外部光包层的正的折射率差为Dn2，所述中间包层所具有的宽度r2-r1大于或等于2.0μm；
凹陷型内部包层，位于所述中间包层和所述外部光包层之间，其具有半径r3并且与所述外部光包层的负的折射率差为Dn3，在所述光纤中传播的基模LP01的模场半径W02与所述中间包层的半径的比值W02/r2小于或等于0.7；
其特征在于所述光纤在波长1550nm处具有：
大于或等于21ps/nm/km的正色散；以及
所述折射率差Dn3小于或等于-3.0×10-3。
2.根据权利要求1所述的光纤，其在波长1550nm处所具有的品质因数FOM大于或等于105ps/nm/dB。
3.根据权利要求1或2所述的光纤，其中对于与所述外部光包层的折射率差Dn1在4.0×10-3和6.5×10-3之间的情况，所述中心纤芯所具有的半径r1在4μm和6.50μm之间。
4.根据权利要求1或2所述的光纤，其中所述凹陷型内部包层具有半径r3，其小于或等于16μm。
5.根据权利要求4所述的光纤，其中所述凹陷型内部包层的半径r3在12μm和16μm之间。
6.根据权利要求1或2所述的光纤，其中所述中间包层与所述外部光包层的折射率差Dn2大于零而小于或等于2.0×10-3。
7.根据权利要求1或2所述的光纤，其中所述中间包层具有半径r2，其在6μm和11μm之间。
8.根据权利要求1或2所述的光纤，其中所述中间包层具有宽度r2-r1，其在2.0μm和4.5μm之间。
9.根据权利要求1或2所述的光纤，其中所述凹陷型内部包层与所述外部光包层的折射率差Dn3小于或等于-3.5×10-3。
10.根据权利要求1或2所述的光纤，在波长1625nm处，对于10mm的弯曲半径，所述光纤所具有的弯曲损耗小于或等于1dB/m。
11.根据权利要求1或2所述的光纤，在波长1550nm处，所述光纤所具有的微弯曲损耗为SSMF在相同约束下的微弯曲损耗的0.8倍。
12.根据权利要求1或2所述的光纤，对于在波长1550nm处的基模，所述光纤的有效面积Aeff大于或等于80μm2。
13.根据权利要求1或2所述的光纤，其所具有的有效截止波长λCeff小于或等于1600nm。
14.根据权利要求1或2所述的光纤，在波长1550nm处，所述光纤在所述凹陷型内部包层内具有小于1.3％的能量。
15.一种色散补偿光模块，包括权利要求1到14中任意一项所述的光纤。
16.根据权利要求15所述的模块，在波长1550nm处，对于1338ps/nm的累积色散，所述光纤所具有的插入损耗小于或等于12.5dB。
17.根据权利要求15或16所述的模块，在波长1530nm和波长1570nm之间，对于1338ps/nm的累积色散，所述光纤所具有的插入损耗小于或等于13dB。
18.根据权利要求15或16所述的模块，在波长1550nm处，所述模块的偏振模色散小于或等于0.50ps。
19.根据权利要求15或16所述的模块，其具有外壳，所述光纤的所述一部分缠绕在所述外壳中，并且在相同累积色散值的情况下，所述外壳所具有的厚度至少比容纳SSMF的外壳的厚度小25％。
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