CN101523259A - 低弯曲损耗单模光纤 - Google Patents

Abstract

光学波导光纤是抗弯的，并且在1260nm和更高波长处是单模的。该光纤包括半径R₁的芯以及包层，该包层具有半径R₂的环形的内部区域、环形的环区域以及环形的外部区域。环形的环区域始于R₂，比例R₁/R₂大于0.40。芯包括相对于外部区域的最大相对折射率Δ_1MAX≤0.45％。环形的内部区域包括径向宽度W₂≥2微米以及最小和最大相对折射率Δ_2MIN≥－0.05％和Δ_2MAX≤0.05％。环形的环区域包括最小相对折射率Δ_3MIN≤－0.1％。Δ_1MAX≥Δ_2MAX≥Δ_3MIN，并且Δ_1MAX≥Δ_2MIN≥Δ_3MIN。

Description

低弯曲损耗单模光纤

有关申请的交叉参照

本申请要求2006年8月31日提交的美国临时专利申请60/841,490的优先权，其内容与本文相关且全部引用在此作为参考。

技术领域

本发明一般涉及光纤，尤其涉及抗弯单模光纤。

背景技术

所谓的“接入”光网络和光纤到户(FTTx)光网络中所使用的光纤可能会经受各种弯曲环境。在这种网络中使用光纤时可能在通过该光纤传输的光信号中引入弯曲损耗。一些应用可能强加一些会引入弯曲损耗的物理要求，比如紧密的弯曲半径、光纤压缩等，这些应用包括将光纤部署在下列环境中：光学分支缆线组件；具有工厂安装终端系统(FITS)和膨胀圈的配线缆线；位于连接馈电线和配线缆线的机柜中的小弯曲半径多端口；以及在配线缆线和分支缆线之间的网络接入点中的跨接线。

发明内容

本文揭示了一种光波导光纤，它是抗弯曲的并且在1260nm和更高的波长处是单模的。该光纤具有很大的有效面积，例如，这有益于抑制高比特率时的信号非线性。较佳地，该光纤具有很低的宏弯曲引起的衰减损耗以及很低的微弯曲引起的衰减损耗。

本文所揭示的光纤包括玻璃芯和玻璃包层，包层围绕着芯且与芯相接触，芯是绕着中心线设置的并且从中心线径向延伸。包层包括：环形的内部区域，该内部区域围绕着芯区域并且与之接触；环形的环区域，该环区域围绕着环形的内部区域并且与之接触；以及环形的外部区域，该外部区域围绕着环形的环区域并且与之接触，还延伸到玻璃半径的最外围。环形的环区域靠近芯，较佳地，芯和包层对宏弯曲和微弯曲条件的抗弯性有所增大。较佳地，芯的最外围半径与环形的内部区域的最外围半径之比大于0.4。环形的外部区域是光纤的最外围的玻璃部分。在较佳的实施方式中，环形的外部区域被一个或多个涂层覆盖，比如聚氨酯丙烯酸酯材料。

玻璃芯的最大相对折射率小于0.45％。环形的环区域的最小相对折射率小于或等于-0.1％。环形的内部区域的相对折射率的大小是很低的，小于0.05％。环形的内部区域的大部分径向宽度的相对折射率可以是正的、负的、和/或零。环形的内部区域的径向宽度大于2μm。

芯的最大相对折射率是整个光纤的最大相对折射率。环形的内部区域的最大相对折射率大于或等于环形的内部区域的最小相对折射率。环形的内部区域的最小相对折射率大于环形的环区域的最小相对折射率。环形的环区域的分布体积的绝对大小大于20％-μm²，较佳地，介于20和80％-μm²之间。较佳地，芯的分布体积小于小于6.2％-μm²，介于5.0和6.2μm²之间则更佳。较佳地，芯的径向宽度小于或等于5.0μm，介于3.0和5.0μm之间则更佳。

在一组实施方式中，环形的环区域包括二氧化硅玻璃，其中的掺杂剂选自锗、铝、磷、钛、硼和氟所构成的组。

在另一组实施方式中，环形的环区域包括具有多个孔的二氧化硅玻璃，这些孔是空的(真空)或填有气体，其中这些孔提供了比纯二氧化硅要低的有效折射率。

现在，详细参照本发明的较佳实施方式，其示例在附图中被示出。

附图说明

图1示意性地示出了本文所描述的光波导光纤的实施方式的相对折射率分布。

图2示意性地示出了本文所描述的光波导光纤的另一个实施方式的相对折射率测量分布。

图3示意性地示出了本文所描述的光波导光纤的另一个实施方式的相对折射率测量分布。

图4示出了本文所描述的光波导光纤的实施方式的测得的相对折射率分布。

图5是本文所描述的光波导光纤的实施方式的示意性横截面图。

图6示意性示出了本文所描述的使用光纤的光纤通信系统。

图7示意性地示出了本文所描述的光纤通信系统的另一个实施方式。

具体实施方式

本发明的其它特征和优点将在下面的详细描述中得到阐明，并且本领域技术人员从说明书中将很容易看得出或通过按详细描述、权利要求书和附图所描述的那样来实施本发明而认识到这些特征和优点。

“折射率分布”是折射率或相对折射率与波导光纤半径之间的关系。

相对折射率百分比被定义为Δ％＝100 x(n_i ²-n_c ²)/2n_i ²，其中n_i是区域i中的最大折射率，除非另有说明，n_c是包层的环形外部区域的平均折射率。在本文中，相对折射率由Δ表示，其值是以“％”为单位给出的，除非另有说明。当一个区域的折射率小于环形外部区域的平均折射率时，相对折射率百分比是负的并且被称为具有抑制的区域或抑制的折射率，并且最小相对折射率是在相对折射率为最负的那一点计算的，除非另有说明。当一个区域的折射率大于包层区域的平均折射率时，相对折射率百分比是正的并且该区域可以被说成升高了或具有正折射率。本文中的“上掺杂剂”被视为一种能使折射率相对于纯净未掺杂二氧化硅而有所提升的掺杂剂。本文中的“下掺杂剂”被视为一种能使折射率相对于纯净未掺杂二氧化硅而有所下降的掺杂剂。当伴有一种或多种不是上掺杂剂的其它掺杂剂时，上掺杂剂可以存在于具有负相对折射率的光纤区域中。同样，一种或多种不是上掺杂剂的其它掺杂剂也可以存在于具有正相对折射率的光纤区域中。当伴有一种或多种不是下掺杂剂的其它掺杂剂时，下掺杂剂可以存在于具有正相对折射率的光纤区域中。同样，一种或多种不是下掺杂剂的其它掺杂剂也可以存在于具有负相对折射率的光纤区域中。

在本文中，除非另有说明，否则波导光纤的“色散”是指材料色散、波导色散和模间色散的总和。对于单模波导光纤而言，模间色散是零。色散斜率是色散相对于波长的变化率。

“有效面积”被定义为：

A_eff＝2π(∫f²r dr)²/(∫f⁴r dr)，

其中积分限是0到∞，并且f是与波导中所传播的光有关的电场的横向分量。在本文中，除非另有说明，否则“有效面积”或“A_eff”是指在波长1550nm处的光学有效面积。

术语“α-分布”是指相对折射率分布，是用Δ(r)表达的，单位是“％”，其中r是半径，符合下列方程，

Δ(r)＝Δ(r_o)(1-[|r-r_o|/(r₁-r_o)]^α)，

其中r_o是Δ(r)达到最大时的点，r₁是Δ(r)％等于零时的点，r介于r_i≤r≤r_f范围中，其中Δ是上文所定义的那样，r_i是α-分布的初始点，r_f是α-分布的末点，并且α是实数的指数。

模场直径(MFD)是用Peterman II方法测量的，其中2w＝MFD，w²＝(2∫f²r dr/∫[df/dr]²r dr)，积分限是0到∞。

通过在规定的测试条件下引入衰减，就可以测量波导光纤的抗弯性。

一种弯曲测试是横向负载微弯曲测试。在这种所谓的“横向负载”测试中，将规定长度的波导光纤置于两个平板之间。将#70丝网附接到这两个板之一。已知长度的波导光纤被夹在这两个板之间，并且在用30牛顿的力将这两个板压到一起的同时，测量参考衰减。然后，向这两个板施加70牛顿的力，并且测量以dB/m为单位的衰减增量。该衰减增量就是该波导的横向负载衰减。

“针阵列”弯曲测试被用于比较波导光纤对弯曲的相对耐受性。为了执行这种测试，在基本上不引入弯曲损耗的情况下对波导光纤测量衰减损耗。然后，绕着针阵列编织该波导光纤，并且再次测量衰减。因弯曲而引入的损耗就是这两次测得的衰减之差。上述针阵列是一组10个圆柱形的针，它们排列在单个行中并且保持在平面上固定的垂直位置处。针间距是5mm，即中心到中心的间距。针直径是0.67mm。在测试期间，施加足够大的张力以使波导光纤符合针表面的一部分。

对于给定模式，理论上的光纤截止波长是这样一个波长，在该波长以上所引导的光无法按该模式进行传播。在“Single Mode Fiber Optics”(Jeunhomme，pp.39-44，Marcel Dekker，New York，1990)一书中可以找到数学定义，其中理论上的光纤截止波长被描述成这样一个波长，在该波长处模式传播常数变得等于外包层中的平面波传播常数。对于长度有限、笔直且没有直径变化的光纤而言，这种理论上的波长是合适的。

实际上的光纤截止波长可以通过标准的2m光纤截止波长测试法FOTP-80(EIA-TIA-455-80)来进行测量，以产生“光纤截止波长”，也被称为“2m光纤截止波长”或“测得的截止波长”。执行FOTP-80标准测试，以利用受控的弯曲量来除去更高阶的模式，或者使该光纤的光谱响应与多模光纤的光谱响应归一化。

因缆线环境中有高度弯曲和机械压力，所以缆线截止波长甚至低于测得的光纤截止波长。EIA-445光纤测试程序中所描述的缆线截止波长测试可以接近实际的缆线条件，这些测试程序是EIA-TIA(即Electronics Industry Alliance-Telecommunications Industry Association)光纤光学器件标准的一部分，通常称之为FOTP。在EIA-455-170通过发射的功率来测量单模光纤的缆线截止波长即“FOTP-170”中，描述了缆线截止波长测试。本文中所使用的缆线截止波长是指利用近似测试而获得的值。

除非另有说明，否则光学性质(比如色散、色散斜率等)都是针对LP01模式而报道的。除非另有说明，否则1550nm的波长就是参考波长。

光学传输线路包括一段光纤、或多个串行熔接在一起的光纤，它们在多个光学器件之间延伸，例如，在两个光放大器之间或在多路复用器件和光放大器之间延伸。该光学传输线路可以包括传输光纤和色散补偿光纤，其中色散补偿光纤可以被部署在模块(DC模块)中或纵向地铺设，选定成实现一种期望的系统性能或参数，比如光学传输线路末端的剩余色散。

本文所揭示的光纤10包括芯100和包层200，包层200围绕着芯100且与其直接相邻。包层200具有折射率分布Δ_CLAD(r)。在一些实施方式中，包层200包括纯净的二氧化硅。

各种波带或工作波长范围或波长窗口可以定义如下：“1310nm波带”是1260—1360nm；“E-波带”是1360—1460nm；“S-波带”是1460—1530nm；“C-波带”是1530—1565nm；“L-波带”是1565—1625nm；并且“U-波带”是1625—1675nm。

在一些实施方式中，芯包括掺有锗的二氧化硅。除了锗以外的掺杂剂可以单独或组合地应用于芯中，特别是在光纤的中心线处或其附近，以获得期望的折射率和密度。

在一些实施方式中，从环形部分的内半径R₂到中心线，本文所揭示的光纤的折射率分布是非负的。在一些实施方式中，光纤不包含处于芯中的折射率-减小的掺杂剂。

参照图1，光学波导光纤100包括：芯20，从中心线径向向外延伸到中心部分的外半径R₁，并且具有以百分比计算的相对折射率分布Δ₁(r)，最大的相对折射率百分比是Δ_1MAX；以及包层200，该包层200围绕着芯20并且与芯20直接相邻即直接接触。包层200包括：环形的内部区域30，该区域30围绕着芯20且与其直接相邻，该区域30径向向外延伸到环形的内部区域的外半径R₂，具有设置于中点R_2MID处的宽度W₂，该区域30具有以百分比计算的相对折射率分布Δ₂(r)，最大的相对折射率百分比是Δ_2MAX％，最小的相对折射率百分比是Δ_2MIN％；最大绝对值相对折射率百分比|Δ₂(r)|_MAX；环形的环区域50，该区域50围绕着区域30并且直接与其相邻，从R₂向环形的环区域半径R₃向外径向延伸，该区域50具有位于中点R_3MID处的宽度W₃，并且具有以百分比计算的相对折射率分布Δ₃(r)，最小相对折射率百分比是Δ_3MIN％，其中Δ_1MAX>0>Δ_3MIN；以及环形的外部区域60，该区域60围绕着区域50并且与其直接相邻，并且具有相对折射率百分比Δ_CLAD(r)％。R₁被定义成出现在Δ₁(r)首先达到+0.05％的半径处。即，在半径R₁处，相对折射率首先达到+0.05％(径向向外)，这也是芯20结束且环形的环区域30开始之处，并且区域30被定义成在半径R₂处结束，相对折射率Δ₂(r)在半径R₂处首次达到-0.05％(径向向外)。对于这组实施方式而言，环形的环区域50开始于R₂并结束于R₃。R₃被定义成出现在Δ₃(r)下降至少-0.1％之后相对折射率Δ₃(r)首次达到-0.05％(径向向外)之处。环形部分的宽度W₃是R₃-R₂，其中点R_3MID是(R₂+R₃)/2。在一些实施方式中，中心部分的径向宽度的90％以上具有正的相对折射率，在一些实施方式中，对于0到R₁所有的半径而言，Δ₁(r)是正的。在一些实施方式中，对于环形的内部区域30的径向宽度的50％以上，|Δ₂(r)|<0.025％，并且在其它实施方式中，对于环形的内部区域30的径向宽度的50％以上，|Δ₂(r)|<0.01％。对于从R₂到R₃所有的半径而言，Δ₃(r)是负的。较佳地，对于大于30μm的所有的半径而言，Δ_CLAD(r)＝0％。在半径R_CORE处，芯结束了并且包层开始了。包层200延伸到半径R₄，半径R₄也是光纤的玻璃部分的最外围。此外，Δ_1MAX>Δ_2MAX>Δ_3MIN，并且Δ_MAX>Δ_2MIN>Δ_3MIN。当我们说Δ<-0.1％时，我们意味着Δ比-0.1％负得更厉害。

芯具有分布体积V₁，定义如下：

$2\underset{0}{\overset{R_1}{\&Integral;}}{\mathrm{\&Delta;}}_1\left(r\right)\mathrm{dr}.$

环形的环区域具有分布体积V₃，定义如下：

$2\underset{R_2}{\overset{R_3}{\&Integral;}}{\mathrm{\&Delta;}}_3\left(r\right)\mathrm{dr}.$

较佳地，Δ_1MAX<0.45％，Δ_2MIN>-0.05％，Δ_2MAX<0.05％，Δ_3MIN≤-0.1％，R₁≤5.0μm，R₁/R₂>0.4，大于0.42更佳，大于0.45尤佳，并且环形的环区域的分布体积的绝对大小|V₃|大于20％-μm²。在一些实施方式中，0.4<R₁/R₂<0.5。在一些较佳实施方式中，Δ_3MIN≤-0.12％，在一些更佳的实施方式中，Δ_3MIN≤-0.2％。

较佳地，W₂>2μm。

在一些实施方式中，20％-μm²<|V₃|<80％-μm²。在其它实施方式中，30％-μm²<|V₃|<70％-μm²。在其它实施方式中，40％-μm²<|V₃|<60％-μm²。

较佳地，0.28％<Δ_1MAX<0.45％，更佳地，0.30％<Δ_1MAX<0.40％，在一些实施方式中，0.31％≤Δ_1MAX≤0.38％。

在一些实施方式中，R₁<5.0μm，在其它实施方式中，3.0μm<R₁<5.0μm，在其它实施方式中，4.0μm<R₁<5.0μm。

较佳地，R₂>8.0μm，在一些实施方式中，8.0μm<R₂<12.0μm。

较佳地，R₃>10.0μm，在一些实施方式中，10.0μm<R₃<20.0μm。

在一些实施方式中，W₃>1.0μm，在其它实施方式中，1.0<W₃<8.0μm，在其它实施方式中，2.0<W₃<8.0μm。

较佳地，R₄>40μm。在一些实施方式中，R₄>50μm。在其它实施方式中，R₄>60μm。在一些实施方式中，60μm<R₄<70μm。

较佳地，本文所揭示的光纤提供了：1310nm处的模场直径是8.20μm到9.50μm，8.2μm到9.0μm更佳；零色散波长介于1300和1324nm之间；以及缆线截止波长小于1260nm。因为缆线截止波长不大于(在一些实施方式中约等于)2米光纤截止波长，所以小于1260nm的2米光纤截止波长产生了小于1260nm的缆线截止波长。

第一组实施方式

表格1—2列出了第一组实施方式的示例1-4的特征。图1示意性地示出了与示例1相对应的折射率分布，它也代表示例2，但具有下列数值。图2和3分别示意性地示出了与示例3和4相对应的折射率分布。

 

表格1
						示例		1	2	3	4
Δ1MAX	％	0.34	0.38	0.34	0.34
						R1	μm	4.6	4.4	4.5	4.6
α1		10	10	10	10
						V1	％-μm2	5.96	5.95	5.75	5.91
R2	μm	11.2	10.6	10.8	10.8
						R1/R2		0.41	0.42	0.42	0.43
W2	μm	6.6	6.2	6.3	6.2
						R2MID	μm	7.9	7.5	7.7	7.7
Δ3MIN	％	-0.66	-0.72	-0.52	-0.52
						R3＝RCORE	μm	14.3	12.7	14.9	14.4
W3	μm	3.1	2.1	4.1	3.6

 

R3MID	μm	12.8	11.7	12.9	12.6
						|V3|	％-μm2	43.8	32.2	49.2	41.7

 

表格2
						示例		1	2	3	4
色散@1310nm	ps/nm-km	0.42	0.05	0.17	0.81
						斜率@1310nm	ps/nm2-km	0.089	0.088	0.090	0.089
λ0	nm	1305	1309	1308	1301
						MFD@1310nm	μm	9.11	8.69	9.27	9.02
MFD@1550nm	μm	10.25	9.79	10.47	10.10
						Aeff@1550nm	μm2	80.5	73.5	83.8	78.9
针阵列@1550nm	dB	7	5	7	9
						横向负载@1550nm	dB/m	0.33	0.20	0.39	0.35
LP11理论值	nm	1246	1245	1215	1261
						LP02理论值	nm	781	780	753	793
光纤截止波长(2米)	nm	1230	1212	1208	1246
						衰减@1310nm	dB/km	0.338	0.340	0.339	0.339
衰减@1380nm	dB/km	0.277	0.278	0.277	0.278
						衰减	dB/km	0.191	0.193	0.191	0.192

 

@1550nm
						色散@1550nm	ps/nm-km	18.1	17.5	18.1	18.4
斜率@1550nm	ps/nm2-km	0.063	0.062	0.064	0.063

本文所揭示的光纤的一些实施方式(比如示例1-4)具有如下性质：Δ_3MIN小于或等于-0.50％，4.0μm<R1<5.0，V₁<6.00％-μm，9.0<R₂<12.0，6.0<W₂<7.0，并且0.40<R₁/R₂<0.60，2.0<W₃<5.0，10.0<R₃<16.0，并且30<|V₃|<50。

在图2和3所描绘的实施方式中，对于环形内部区域30的径向宽度的50％以上，Δ都是非零的。图2示出了对于宽度W₂＝6.3μm的示例3而言，在大于4μm的径向范围中，Δ₂(r)＝+0.02％；图3示出了对于宽度W₂＝6.2μm的示例4而言，在大于4μm的径向范围中，Δ₂(r)＝-0.02％。

在一些实施方式中，如图3所描绘的那样，芯20可以包括一种具有所谓的中心线降低的相对折射率分布，这可能是一种或多种光纤制造技术所导致的。例如，芯在小于1μm的半径处可以在折射率分布中具有局部的最小值，其中在比r＝0μm大的半径处出现更高的相对折射率值(包括芯的最大相对折射率)。

第二组实施方式

表格3—4列出了第二组实施方式的示例5-8的特征。示例5-8的折射率分布相似于图1，但具有下列的数值。

 

表格3
						示例		5	6	7	8
Δ1MAX	％	0.38	0.36	0.33	0.38

 

R1	μm	4.4	4.4	4.5	4.4
						α1		10	10	10	10
V1	％-μm2	5.95	5.86	5.62	5.95
						R2	μm	9.1	10.4	10.7	9.4
R1/R2		0.48	0.42	0.42	0.47
						W2	μm	4.7	6.0	6.2	5.0
R2MID	μm	6.8	7.4	7.6	6.9
						Δ3MIN	％	-0.46	-0.46	-0.44	-0.42
R3＝RCORE	μm	14.8	14.9	15.2	14.9
						W3	μm	5.7	4.5	4.5	5.5
R3MID	μm	12.0	12.7	13.0	12.2
						|V3|	％-μm2	57.3	47.5	46.8	52.2

 

表格4
						示例		5	6	7	8
色散@1310nm	ps/nm-km	0.60	0.25	0.33	0.44
						斜率@1310nm	ps/nm2-km	0.090	0.089	0.089	0.090
λ0	nm	1303	1307	1306	1305
						MFD@1310nm	μm	8.64	8.88	9.17	8.66
MFD@1550nm	μm	9.66	9.99	10.33	9.69
						Aeff@1550nm	μm2	71.9	76.4	81.6	72.3
针阵列@1550nm	dB	3	5	10	3
						横向负载	dB/m	0.13	0.23	0.43	0.14

 

@1550nm
						LP11理论值	nm	1231	1235	1214	1235
LP02理论值	nm	774	775	762	776
						光纤截止波长(2米)	nm	1227	1223	1208	1229
衰减@1310nm	dB/km	0.340	0.339	0.338	0.340
						衰减@1380nm	dB/km	0.278	0.278	0.277	0.278
衰减@1550nm	dB/km	0.192	0.192	0.191	0.192
						色散@1550nm	ps/nm-km	18.6	18.0	18.1	18.3
斜率@1550nm	ps/nm2-km	0.064	0.063	0.064	0.064

本文所揭示的光纤的一些实施方式(比如示例5-8)具有小于或等于-0.40％的Δ_3MIN，4.0μm<R1<5.0，V₁<6.00％-μm，9.0<R₂<12.0，4.0<W₂<7.0，和0.40<R₁/R₂<0.60，4.0<W₃<6.0，12.0<R₃<16.0以及40<|V₃|<60。

第三组实施方式

表格5—6列出了第三组实施方式的示例9-13的特征。示例9-13的折射率分布相似于图1，但具有下列数值。

 

表格5
							示例		9	10	11	12	13
Δ1MAX	％	0.36	0.38	0.38	0.34	0.38
							R1	μm	4.4	4.4	4.4	4.5	4.4

 

α1		10	10	10	10	10
							V1	％-μm2	5.78	5.95	5.95	5.70	5.95
R2	μm	8.9	8.3	8.1	9.9	10.4
							R1/R2		0.49	0.53	0.54	0.45	0.42
W2	μm	4.5	3.9	3.7	5.4	6.0
							R2MID	μm	6.7	6.4	6.3	7.2	7.4
Δ3MIN	％	-0.37	-0.32	-0.24	-0.20	-0.12
							R3＝RCORE	μm	12.9	13.3	11.9	17.1	16.0
W3	μm	4.0	5.0	3.8	7.2	5.6
							R3MID	μm	10.9	10.8	10.0	13.5	13.2
|V3|	％-μm2	30.0	32.1	17.1	36.4	17.2

 

表格6
							示例		9	10	11	12	13
色散@1310nm	ps/nm-km	0.79	0.88	0.80	0.22	-0.19
							斜率@1310nm	ps/nm2-km	0.091	0.090	0.090	0.089	0.087
λ0	nm	1301	1300	1301	1308	1312
							MFD@1310nm	μm	8.81	8.61	8.61	9.05	8.71
MFD@1550nm	μm	9.84	9.58	9.61	10.21	9.86
							Aeff@1550nm	μm2	74.6	71.0	71.2	79.7	74.2
针阵列@1550nm	dB	7	4	5	9	5
							横向负载@1550nm	dB/m	0.28	0.17	0.20	0.39	0.23

 

LP11理论值	nm	1210	1224	1224	1218	1254
							LP02理论值	nm	762	771	770	763	782
光纤截止波长(2米)	nm	1195	1210	1190	1207	1211
							衰减@1310nm	dB/km	0.339	0.340	0.340	0.338	0.340
衰减@1380nm	dB/km	0.278	0.278	0.278	0.277	0.278
							衰减@1550nm	dB/km	0.192	0.192	0.192	0.191	0.193
色散@1550nm	ps/nm-km	18.7	18.8	18.4	17.8	16.9
							斜率@1550nm	ps/nm2-km	0.063	0.063	0.061	0.062	0.060

本文所揭示的光纤的一些实施方式(比如示例5-8)具有小于或等于-0.10％的Δ_3MIN，4.0μm<R1<5.0，V₁<6.00％-μm，7.0<R₂<11.0，3.0<W₂<7.0，和0.40<R₁/R₂<0.60，3.0<W₃<8.0，10.0<R₃<18.0以及20<|V₃|<50。

在本文所揭示的光纤的一些实施方式(比如示例1-20)中，光纤在1310nm处呈现出8.60μm-9.25μm的模场直径；零色散波长介于1300和1324nm之间；2米光纤截止波长小于1260nm，这导致缆线截止波长小于1260nm。另外，2米光纤截止波长最好不要太低，由此防止弯曲损耗过高。例如，示例1-7的实施方式的2米光纤截止波长大于1190nm且小于1260nm。

本文所揭示的光纤呈现出良好的抗弯性，即对宏弯曲和微弯曲二者的耐受性。1550nm处的针阵列弯曲损耗(与针阵列中被测试的光纤相关联的衰减增量)即一种宏弯曲损耗的测量结果小于15dB，小于10dB较佳，在一些实施方式中小于5dB。此外，1550nm处的横向负载丝网损耗即一种微弯曲损耗的测量结果小于0.5dB，小于0.3dB较佳，在一些实施方式中小于0.2dB。

我们也发现，LP11截止波长理论值通常可以用作本文所揭示的光纤的2米光纤截止波长的上限。如示例1-20所示，LP11截止波长理论值小于1280nm，小于1270nm较佳，小于1260nm更佳。我们也发现，对于给定的芯分布，无限制地增大分布体积的大小即|V₃|，就会使截止波长增大到这样一个点，使得光纤在1310nm处或者甚至在1550nm处变为多模光纤。相应地，在一些实施方式中，20％-μm²<|V₃|<80％-μm²，在其它实施方式中，30％-μm²<|V₃|<70％-μm²，在其它实施方式中，40％-μm²<|V₃|<60％-μm²。

我们也发现，更高的芯体积通常不仅会增大模场的尺寸，也会增大LP11的截止波长理论值，因此，会增大2米光纤截止波长。相应地，在一些实施方式中，芯的分布体积V1大于0且小于6.5％-μm²，在其它实施方式中则小于6.2％-μm²，并且在一些实施方式(比如示例1-7)中，V1介于5.50和6.00％-μm²之间。

图1-3所示的芯20具有α形的折射率分布，其中α₁约为10。然而，芯20可以具有其它的α₁值，或者芯可以具有除α分布以外的分布形状，比如多段的芯。

示例21

光纤是通过外部蒸气沉积而制造的。图4示出了对光纤测得的相对折射率分布。掺锗的二氧化硅玻璃芯棒具有纯净的二氧化硅包层，它们用作玻璃烟灰层的化学汽相沉积的铒棒，玻璃烟灰层掺有氟并且被压实，然后，施加玻璃烟灰的外层并将其压实以形成光纤预制棒。该预制棒被拉成光纤，该光纤具有掺锗的芯20，包层200围绕着该芯20并且与之相接触，包层200具有环形的内部区域30、环形的环区域50和环形的外部区域60，其中Δ_1MAX＝0.43％，R₁＝4.6μm，R₂＝8.5μm，Δ_3MIN＝-0.70％，R₃＝11.7μm，W₂＝3.9，W₃＝3.2，R₁/R₂＝0.54，V₁＝6.4，和V₃＝-28.3(|V₃|＝28.3)。在1550nm处，测得的20mm直径弯曲测试结果(使光纤环绕着20mm直径芯棒)是：在绕20mm直径芯棒一圈的情况下，是0.028dB/圈；在绕芯棒5圈的情况下，是0.126dB/圈。在1550nm处，测得的10mm直径弯曲测试结果(使光纤环绕着10mm直径芯棒)是：在绕10mm直径芯棒一圈的情况下，是0.60dB/圈。在1310nm和1550nm处，测得的MFD分别是8.27μm和9.24μm。2米光纤截止波长是1251nm。

图5是本文所揭示的光学波导光纤100的示意图(未按比例)，该光纤具有芯20和包层200，包层200围绕着芯20且与之直接相邻，包层200包括环形的内部区域30、环形的环区域50和环形的外部区域60。芯20可以具有一个或多个芯部分。

包层200可以包括包层材料，例如，在沉积过程中该包层材料被沉积，或者以外套的形式(比如管中棒光纤预制棒中的管子)来提供该包层材料，或者以沉积材料和外套的组合形式来提供该包层材料。至少一个涂层210围绕着包层200，在一些实施方式中，该涂层包括低模数主涂层和高模数次涂层。

较佳地，本文所揭示的光纤具有基于二氧化硅的芯以及包层。在较佳实施方式中，包层的外直径2*Rmax约为125μm。较佳地，包层的外直径沿着光纤的长度方向是恒定的。在较佳实施方式中，光纤的折射率具有径向对称性。较佳地，芯的外直径沿着光纤的长度方向是恒定的。较佳地，一个或多个涂层围绕着包层并且与之相接触。该涂层最好是聚合物涂层，比如丙烯酸酯。较佳地，涂层的直径在径向上和光纤长度方向上都是恒定的。

如图6所示，本文所揭示的光纤100可以被实现于光纤通信系统330中。系统330包括发射机334和接收机336，其中光纤100允许光信号在发射机334和接收机336之间传输。系统330最好能够进行双向通信，发射机334和接收机336仅仅是用于示出。系统330最好包括一个链路，该链路具有本文所揭示的光纤的一部分或一段。系统330也可以包括一个或多个光学器件，它们光学地连接到本文所揭示的光纤的一个或多个部分或段，比如一个或多个再生器、放大器或色散补偿模块。在至少一个较佳实施方式中，本发明的光纤通信系统包括通过光纤连接起来的发射机和接收机，两者之间没有再生器。在另一个较佳实施方式中，本发明的光纤通信系统包括通过光纤连接起来的发射机和接收机，两者之间没有放大器。在另一个较佳实施方式中，本发明的光纤通信系统包括通过光纤连接起来的发射机和接收机，两者之间没有放大器，也没有再生器，也没有中继器。

较佳地，本文所揭示的光纤具有较低的水含量，并且最好是低水峰光纤，即在特定波长区域(尤其是E波带)中，衰减曲线呈现出相对较低的水峰或没有水峰。

在美国专利6477305、美国专利6904772和PCT申请公报WO01/47822中可以找到用于生产低水峰光纤的方法。

本文所揭示的所有光纤都可以应用于光信号传输系统中，该系统最好包括发射器、接收器和光学传输线路。光学传输线路光学地耦合到发射器和接收器。光学传输线路最好包括至少一个光纤跨距，该光纤跨距最好包括至少一段本文所揭示的光纤。光学传输线路也可以包括一段第二光纤，这段第二光纤在约1550nm处具有负的色散，例如，用于在光学传输线路中实现色散补偿。

图7示意性地示出了本文所描述的光纤通信系统400的另一个实施方式。系统400包括发射器434和接收器436，它们通过光学传输线路440而光学地连接。光学传输线路440包括：第一光纤442，它是本文所揭示的低衰减大有效面积光纤；以及第二光纤444，它在1550nm处具有负的色散。第一光纤442和第二光纤444可以通过熔接、光学连接器等(如图7中的符号“X”所描绘的那样)而光学地连接。光学传输线路440也可以包括一个或多个组件和/或其它光纤(例如，在各个光纤和/或组件之间的结处的一个或多个“引出光纤”445)。在较佳实施方式中，第二光纤444的至少一部分被任选地设置于色散补偿模块446之内。光学传输线路440允许在发射器434和接收器436之间传输光信号。该系统最好包括至少一个放大器，比如拉曼放大器，它光学地耦合到光纤部分。该系统最好还包括多路复用器，用于使多个信道互连，这些信道能够将光信号传输到光学传输线路上，其中至少一个(至少3个更佳，至少10个最佳)光信号在约1260nm到1625nm之间的一个波长处传播。较佳地，至少一个信号在一个或多个下列波长区域中传播：1310nm波带，E-波带，S-波带，C-波带，L-波带。

在一些较佳实施方式中，该系统能够按照粗波分复用模式来工作，其中一个或多个信号在下列至少一个(至少两个更佳)波长区域中传播：1310nm波带，E-波带，S-波带，C-波带，L-波带。在一个较佳实施方式中，该系统在1530～1565nm之间的一个或多个波长处工作。

应该理解，上面的描述仅仅是本发明的示例，旨在提供一种概述以便理解由权利要求书所界定的本发明的本质和特征。所包括的附图提供了对本发明的进一步理解，并入说明书中且构成其一部分。这些图示出了本发明的各种实施方式，与说明书一起用于解释本发明的原理和操作。本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求书所界定的本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明的较佳实施方式做出各种修改。

Claims (20)

1.一种光纤，包括：

从中心线延伸到半径R₁的玻璃芯；

围绕着芯且与之相接触的玻璃包层，该包层包括：

从R₁延伸到半径R₂的环形的内部区域，该内部区域包括径向宽度W₂＝R₂-R₁，

从R₂延伸到半径R₃的环形的环区域，该环区域包括径向宽度W₃＝R₃-R₂，和

从R₃延伸到最外围玻璃半径R₄的环形的外部区域；

其中芯包括相对于外部区域的最大相对折射率Δ_1MAX，并且Δ_1MAX<0.45％；

其中环形的内部区域包括径向宽度W₂、相对于外部区域的最小相对折射率Δ_2MIN、以及相对于外部区域的最大相对折射率Δ_2MAX，其中Δ_2MIN>-0.05％，Δ_2MAX<0.05％，且W₂>2μm；

其中环形的环区域包括：

相对于环形的外部区域的最小相对折射率Δ_3MIN，其中Δ_3MIN≤-0.1％；

其中Δ_1MAX>Δ_2MAX>Δ_3MIN，并且Δ_1MAX>Δ_2MIN>Δ_3MIN；

其中R₁/R₂>0.40；以及

其中芯和包层提供了小于1260nm的光纤截止波长、介于1300和1324nm之间的零色散、在1310nm处介于8.20和9.50μm之间的模场直径、以及小于1.0dB/圈的10mm直径芯棒弯曲损耗。

2.如权利要求1所述的光纤，其特征在于，

芯和包层提供了小于0.05dB/圈的20mm直径芯棒弯曲损耗。

3.如权利要求1所述的光纤，其特征在于，

芯和包层提供了在1550nm处小于10dB的针阵列弯曲损耗。

4.如权利要求1所述的光纤，其特征在于，

环形的环区域包括分布体积V₃，V₃等于：

$2\underset{R_2}{\overset{R_3}{\&Integral;}}\mathrm{\&Delta;}\left(r\right)\mathrm{dr};$

其中|V₃|>20％-μm²。

5.如权利要求1所述的光纤，其特征在于，

0.4<R₁/R₂<0.6。

6.一种光纤，包括：

从中心线延伸到半径R₁的玻璃芯；

围绕着芯且与之相接触的玻璃包层，该包层包括：

从R₁延伸到半径R₂的环形的内部区域，该内部区域包括径向宽度W₂＝R₂-R₁，

从R₂延伸到半径R₃的环形的环区域，该环区域包括径向宽度W₃＝R₃-R₂，和

从R₃延伸到最外围玻璃半径R₄的环形的外部区域；

其中芯包括相对于外部区域的最大相对折射率Δ_1MAX，并且Δ_1MAX<0.45％；

其中环形的内部区域包括径向宽度W₂、相对于外部区域的最小相对折射率Δ_2MIN、以及相对于外部区域的最大相对折射率Δ_2MAX，其中Δ_2MIN>-0.05％，Δ_2MAX<0.05％，且W₂>2μm；

其中环形的环区域包括：

相对于环形的外部区域的最小相对折射率Δ_3MIN，其中Δ_3MIN<-0.1％；和

分布体积V₃，V₃等于：

$2\underset{R_2}{\overset{R_3}{\&Integral;}}\mathrm{\&Delta;}\left(r\right)\mathrm{dr};$

其中|V₃|>20％-μm²；

其中Δ_1MAX>Δ_2MAX>Δ_3MIN，并且Δ_1MAX>Δ_2MIN>Δ_3MIN；和

其中R₁/R₂>0.40。

7.如权利要求6所述的光纤，其特征在于，

0.40<R₁/R₂<0.60。

8.如权利要求6所述的光纤，其特征在于，

20％-μm²<|V₃|<80％-μm²。

9.如权利要求6所述的光纤，其特征在于，

0.28％<Δ_1MAX<0.45％。

10.如权利要求6所述的光纤，其特征在于，

R₁<5.0μm。

11.如权利要求6所述的光纤，其特征在于，

R₂>8μm。

12.如权利要求6所述的光纤，其特征在于，

R₃>10μm。

13.如权利要求6所述的光纤，其特征在于，

W₃介于2和5μm之间。

14.如权利要求6所述的光纤，其特征在于，

芯包括分布体积V₁，V₁等于：

$2\underset{0}{\overset{R_1}{\&Integral;}}\mathrm{\&Delta;}\left(r\right)\mathrm{dr};$

其中V₁<6.2％-μm²。

15.如权利要求6所述的光纤，其特征在于，

芯和包层提供了小于1260nm的光纤截止波长。

16.如权利要求6所述的光纤，其特征在于，

芯和包层提供了介于1300和1324nm之间的零色散。

17.如权利要求6所述的光纤，其特征在于，

芯和包层提供了在1310nm处介于8.20和9.50μm之间的模场直径。

18.如权利要求6所述的光纤，其特征在于，

芯和包层提供了小于1.0dB/圈的10mm直径芯棒弯曲损耗。

19.如权利要求6所述的光纤，其特征在于，

芯和包层提供了小于0.05dB/圈的20mm直径芯棒弯曲损耗。

20.如权利要求6所述的光纤，其特征在于，

芯和包层提供了在1550nm处小于10dB的针阵列弯曲损耗。

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