CN103907037A - 优化的超大面积光纤 - Google Patents

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Abstract

本发明的某些实施例可以包括优化的辅槽超大面积(ULA)光纤。根据本发明的一个示例实施例，提供了对微弯和品质因数(FOM)性能进行优化的辅槽光纤。该光纤包括具有纵轴的纤芯区域、围绕纤芯区域的平台区域、围绕平台区域的包层区域，所述纤芯和平台及包层区域被构造为支持并引导信号光在纤芯和平台区域中在所述轴的方向以基横模传播，包层区域包括内沟槽和外沟槽。该光纤还包括在135μm2和大约170μm2之间的纤芯有效面积(Aeff)；小于大约0.8dB的品质因数(FOM)边界距离；以及小于大约90％的微弯边界(MBF)距离。

Description

优化的超大面积光纤
相关申请
本申请涉及于____与本申请同时提交的、标题为“OptimizedUltra Large Area Optical Fibers”的申请序列No.____，该申请的全部内容在此引入作为参考。
本申请还涉及于____与本申请同时提交的、标题为“OptimizedUltra Large Area Optical Fibers”的申请序列No.____，该申请的全部内容在此引入作为参考。
技术领域
本发明总体上涉及光纤，并且尤其涉及优化的超大面积光纤。
背景技术
超大面积(ULA)光纤通常用在长距离传输应用中，例如，以便减少在发射机和接收机之间固定距离所需的光学放大器的数目和/或以便增加在固定的放大器间距下所支持的光学放大器的数目。通过把具有增加的光功率的信号注入到光纤中，需要更少的光放大，并且因此更少的噪声被添加到信号中。但是，非线性效应，包括自相位调制、交叉相位调制、交叉偏振调制、四波混频等，可能会作为所发射的光功率密度的函数而增加。通过对给定的发射光功率量提供更低的功率密度，ULA光纤的大有效面积可帮助减小非线性效应。但是，弯曲损耗(其可衰减信号)可能随着增加的有效面积而增加。因此，已经利用特殊的纤芯和包层折射率分布，并且利用可以帮助降低微弯和宏弯损耗的材料来设计光纤。
多种多样的光纤都被制造成在光纤纤芯外且在光纤包层内具有凹陷折射率的环或沟槽区域。这种光纤可以改进包括色散和弯曲损耗的传输性质。沟槽光纤设计最初由Reed在于1987年4月2日提交的美国专利No.4,852,968中公开。在Gibson的美国专利申请公开No.2007/0003198中，公开了通过控制中央纤芯以及中央纤芯和沟槽之间的环形区域中的功率分布来降低损耗的辅槽光纤(trench-assistedfiber)。美国专利7,164,835公开了用于降低光纤的宏弯敏感度的辅槽设计。欧洲专利No.EP1978383A1公开了用于ULA光纤的辅槽设计，其与没有沟槽的ULA光纤相比，具有改进的宏弯敏感度。在美国专利No.7,555,187中，公开了具有非常大有效面积但具有可接受的宏弯损耗的光纤。Yamamoto(Y.Yamamoto et.al.,“OSNR-Enhancing Pure-Silica-Core Fiber with Large Effective Area and LowAttenuation”，OFC2010，paper OTuI2，March2010)公开了具有Aeff＝134μm2并且1550nm损耗＝0.169dB/km的光纤。这种光纤被设计成具有凹陷的包层折射率分布和大于标准单模光纤100倍的微弯敏感度。Bigot-Astruc(M.Bigot-Astruc et.al.,“125μm glassdiameter single mode fiber with Aeff of155μm2”，OFC2011，paperOTuJ2，March2011)公开了具有155μm2的Aeff并且微弯敏感度为标准单模光纤的大约10倍的辅槽光纤，但是这种光纤具有0.183dB/km的1550nm衰减。Bickham(Bickham，“Ultimate Limits ofEffective Area and Attenuation for High Data Rate Fibers”，OFC2011，paper OWA5，March2011)公开了具有大约139μm2的Aeff但微弯敏感度高并且需要特殊的低模量覆层材料以便在光纤放到普通线轴上时实现低衰减的辅槽光纤。
现有技术已经提供了关于如何使用辅槽光纤设计来制造具有降低的损耗或宏弯敏感度的光纤以及如何产生具有极大有效面积的ULA光纤的大量信息。但是，现有技术没有认识到或者教导如何制造在几个关键性能度量(metric)上同时提供最优性能特性的辅槽ULA光纤。
发明内容
以上需求中的一些或全部可以通过本发明的某些实施例来解决。本发明的某些实施例可以包括优化的超大面积光纤。
根据本发明的一个示例实施例，提供了对微弯和品质因数(FOM)性能进行优化的辅槽光纤。光纤包括具有纵轴的纤芯区域、围绕所述纤芯区域的平台(shelf)区域、围绕所述平台区域的包层区域，所述纤芯和平台和包层区域被构造为支持并引导信号光在所述纤芯和平台区域中沿所述轴的方向以基横模传播，包层区域包括内沟槽和外沟槽。光纤还包括：在大约5.5μm和大约7.0μm之间的纤芯半径；在大约0.13％和大约0.23％之间的纤芯Δ；在大约5μm2％至大约9μm2％之间的纤芯体积；在大约4μm和大约8μm之间的平台宽度；在大约10μm和大约14μm之间的沟槽内半径；在大约1μm和大约5μm之间的沟槽宽度；小于大约-0.25％的沟槽Δ；在大约-70μm2％和大约-15μm2％之间的沟槽体积；在135μm2和大约170μm2之间的纤芯有效面积(Aeff)；大于大约0.08％的相对有效折射率差(Neff)；在1550nm小于0.185dB/km的损耗；小于大约0.8dB的品质因数(FOM)边界距离；以及小于大约90％的微弯边界(MBF)距离。
根据另一个示例实施例，提供了对微弯和品质因数(FOM)性能进行优化的辅槽光纤。光纤包括具有纵轴的纤芯区域、围绕所述纤芯区域的平台区域、围绕所述平台区域的包层区域，所述纤芯和平台和包层区域被构造为支持并引导信号光在所述纤芯和平台区域中沿所述轴的方向以基横模传播，包层区域包括内沟槽和外沟槽。光纤还包括：在大约0.13％和大约0.23％之间的纤芯Δ；在大约4μm和大约8μm之间的平台宽度；小于大约-0.25％的沟槽Δ；在135μm2和大约170μm2之间的纤芯有效面积(Aeff)；大于大约0.08％的相对有效折射率差(Neff)；在1550nm小于0.185dB/km的损耗；小于大约90％的微弯边界(MBF)距离；小于大约0.8dB的品质因数(FOM)边界距离；在大约0μm和大约25μm之间的外沟槽宽度；以及在大约-0.33％和大约0％之间的外沟槽Δ。
本发明的其它实施例及方面在本文中具体描述并且被认为是要求保护的发明的一部分。其它实施例和方面可以参考以下具体描述、附图和权利要求来理解。
附图说明
现在将参考所附的图表和图，这些不一定是按比例绘制的，并且其中：
图1是对于许多示例辅槽光纤设计，微弯敏感度作为有效面积的函数的图表。
图2是对于许多示例辅槽光纤设计，品质因数(FOM)vs微弯敏感度的图表。
图3是根据本发明的一个示例实施例，说明性光纤折射率分布作为光纤半径的函数的图。
图4根据本发明的示例实施例绘出了在品质因数边界距离的0.5dB回归预测内选择的并且在微弯边界距离的1000％内拟合的说明性光纤设计。
图5根据本发明的示例实施例绘出了利用边界距离vs微弯敏感度绘制的选定的说明性光纤设计。
图6根据本发明的示例实施例绘出了利用边界距离vs纤芯半径绘制的选定的说明性光纤设计。
图7根据本发明的示例实施例绘出了利用边界距离vs平台宽度绘制的选定的说明性光纤设计。
图8根据本发明的示例实施例绘出了利用边界距离vs沟槽内半径绘制的选定的说明性光纤设计。
图9根据本发明的示例实施例绘出了利用边界距离vs沟槽体积绘制的选定的说明性光纤设计。
图10根据本发明的示例实施例绘出了利用微弯边界(MBF)距离vs纤芯Δ绘制的说明性超大面积光纤设计。
图11是对于几种所制造的光纤，实测出的和计算出的参数的表。
图12是对于许多示例辅槽光纤设计，微弯敏感度作为有效面积的函数的图表。
图13根据本发明的一个示例实施例绘出了作为光纤半径的函数的实测光纤折射率分布。
具体实施方式
本发明的实施例将在下文中参考附图更完全地描述，附图中示出了本发明的实施例。但是，本发明可以在许多不同形式中体现并且不应当被认为限定到本文所述的实施例；更确切地说，这些实施例的提供是为了使本公开更透彻和完整，并且将把本发明的范围完全传达给本领域技术人员。在所有的图中，相同的标号指相同的元件。
本发明的示例实施例提供了用于超大面积(ULA)光纤的参数，该光纤具有同时对几个关键性能度量进行优化的性能特性。现有技术的焦点在于降低宏弯敏感度。但是，维持ULA光纤的可接受的性能水平是非常实际的现实问题。“微弯边界(microbend frontier)”的概念在本文中被用于量化特定的设计实现有多接近有效面积和微弯敏感度的最佳组合。
利用这里给出的概念，计算并发现了同时给出低微弯、低宏弯、可接受的截止点(cutoff)、并且跨一定范围的Aeff最大化性能品质因数的许多辅槽光纤分布。这种计算可以只间接地把折射率分布参数关联到性能参数。
在第一步，计算以折射率分布参数开始，用于直接计算由该折射率分布形成的波导的结合电磁模式(bound electromagnetic mode)的电场和传播常数。这是通过求解标量Helmholtz方程以找出本征值和本征矢量而实现的。作为第二步，通过一系列附加计算从电场和传播常数计算与折射率分布关联的性能度量，以找出光学损耗、Aeff、截止点、宏弯、微弯等。
本公开中给出的示例分布与现有技术不同。但是，沟槽分布设计具有多个参数，这些参数共同影响性质和度量。因而，通过彼此独立的分布参数的范围来定义希望的分布是不够的。宽范围的独立规定的分布参数既捕捉到希望的解也捕捉到不希望的解。
所提出的是一种利用项的透明数学和的方法，其中的项包括从分布参数直接预测关键性能度量的折射率分布参数的幂的乘积。这使得能够规定给出最优解的那些分布。根据本发明的示例实施例，这些方程捕捉将发明性解与现有技术以及可能类似于发明性解的不希望的解区分开所必需的分布参数之间的交互。
辅槽ULA光纤的一个度量或性质是微弯敏感度。光纤的微弯敏感度可以定义为当光纤暴露于布缆环境中可能出现的典型应力时对光纤损耗响应的衡量。由K.Petermann提出的一种模型提供了用于比较不同光纤波导的微弯性能的方法。[Teory of Microbending Loss inMonomode Fibres with Arbitrary Refractive Index Profile,Archiv fürElektronik undübertragungstechnik,vol.30,no.9(1976),pp.337-342]。Petermann模型提供了用于对给定的折射率分布估计微弯敏感度的方法。根据示例实施例，Petermann微弯敏感度被规格化，使得值1对应于原始AT&T凹陷包层光纤设计(其具有5.5:1的凹陷与纤芯比)。利用匹配的包层折射率分布制造的并且满足ITU-T G.652.D规范的标准单模光纤典型地具有大约3.5的规格化Petermann微弯敏感度。
图1示出了，对于具有变化的折射率分布的大量辅槽超大面积(ULA)光纤设计，Petermann微弯敏感度vs有效面积的图表100。对于具有从大约100μm2至大约160μm2的有效面积的光纤绘制了来自大约64000种不同光纤设计的解(由“+”号表示)。根据本发明的一个示例实施例，图1还绘出了在所考虑的ULA光纤设计系列中代表ULA光纤设计的最小微弯敏感度和有效面积Aeff的微弯边界(MBF)曲线102。给定光纤的LP01导模的有效面积Aeff可以通过其折射率分布来确定。本发明的示例实施例部分地利用微弯边界曲线102来量化可以得到其微弯敏感度接近MBF曲线102的光纤的光纤设计。
根据一个示例实施例，用于光纤设计的微弯边界距离可以是该光纤设计的微弯敏感度与具有相同有效面积但具有最低可能微弯敏感度的光纤设计的微弯敏感度的规格化差值。因此，根据示例实施例，微弯边界距离可以是光纤位于微弯边界曲线102上方的垂直距离。
微弯边界，例如图1中所示出的，作为曲线102可以如下确定：为中心在整数值Aeff、具有1μm2有效面积(Aeff)带的光纤设计的每个子集找出Petermann微弯敏感度(PMS)的最低值。在感兴趣的范围上(例如，如图1中所示，从100μm2到155μm2)为整数值Aeff找出该PMS最小值。最小Aeff带的跨度为从99.5到100.5的Aeff值。在一个示例实施例中，4阶多项式拟合到PMS-Aeff平面中的61个点(在期望的Aeff范围上在整数Aeff值处的最小PMS)并且该拟合被定义为如图1中所示的微弯边界曲线102。因此，在这个例子中，微弯边界曲线102代表从100μm2到155μm2的每个Aeff处的最小PMS值。微弯边界曲线可以针对其它感兴趣的范围而计算，例如，针对从80μm2到180μm2的Aeff。
根据示例实施例，微弯边界曲线102可以用于确定微弯边界距离，这个距离可以被定义为距微弯边界曲线102的规格化(垂直)距离，并且可以用作衡量给定设计相对于最优值的微弯敏感度性能的度量。例如，对于有效面积Aeff＝A并且在给定有效面积下的Petermann微弯敏感度＝m(A)的光纤，微弯边界距离可以定义为：
微弯边界距离＝(m(A)–minimum{m(A)})/minimum{m(A)}
根据示例实施例，图1还绘出了由空心圆表示的几个示例光纤104、106、108、110、112、114，并且对于这些光纤，预测的损耗<0.185dB/km、有效折射率>0.08％、FOM边界距离小于0.5dB并且微弯边界距离小于25％。示例光纤104、106、108、110、112、114也在图5和图12中绘出，并且代表在图11中的表1100中行1-3和5-7(从底部开始)中列出的光纤设计。
图2示出了大量ULA光纤设计200，其中以dB为单位的光信噪比(OSNR)的品质因数(FOM)作为Petermann微弯敏感度的函数。根据示例实施例，跨距OSNR中FOM的改进被定义为：
FOM＝10log10(Aeff/Aeff ref)+(光纤损耗ref–光纤损耗)*跨距长度+10log10(n2ref/n2)
其中Aeff ref是设置为106μm2的有效面积参考，参考损耗设置为0.186dB/km，参考非线性折射率n2ref设置为2.16x10^-20m^2/W[Y.Namihira,"ITU-T Round Robin Measurement forNonlinear Coefficient(n2/Aeff)of various Single Mode OpticalFibers]，并且FOM用dB表示。使用了100km的跨距长度，因为这个值对于许多超长长途传输系统是期望的。但是，在考虑不同传输系统中的光纤性能时，FOM也可以利用各种跨距长度值来计算。根据示例实施例，某一设计的光纤损耗是利用当用标准石英玻璃成型和光纤拉制做法来制造时预测光纤设计的LP01模式的预期损耗的经验模型来估计的。该模型通过计算模式功率与形成波导所需的锗和/或氟掺杂浓度之积对光纤横截面的积分来预测预期的光纤损耗。掺杂浓度与预期损耗之间的关系是从所发表的文献[M.Ohashi,et.al.,"Optical Loss Property of Silica-Based Single-Mode Fibers,"J.ofLightwave Tech.,vol10,no5,May1992"]获得的。这些积分已经对许多具有已知掺杂浓度和实测衰减的实际光纤进行了计算。损耗预测方程已经拟合到这些经验数据，并且它可以用于估计在假设光纤是利用标准做法制造的情况下给定光纤设计的预期损耗。以类似的方式，对于每种光纤设计的非线性折射率的预期值是利用掺杂浓度和所发表的关于掺杂浓度和n2之间关系的经验数据[K.Nakajima,et.al.,"Dopant Dependence of Effective Nonlinear Refractive Index inGe02-and F-Doped Core Single-Mode Fibers,"IEEE Photonics Tech.Letters,Vol14,No4,April2002]的功率加权积分来估计的。根据一个示例实施例，对于Petermann微弯敏感度的每个值，FOM边界曲线202可以被定义为FOM的最大值。
根据示例实施例，FOM边界曲线202可以按与以上对微弯边界曲线102的描述相似的方式确定。例如，可以对在PMS值的多个窄带的每一个中具有Petermann微弯敏感度(PMS)的所有光纤设计找出FOM的最大值。在一个示例实施例中，这些PMS带的中心为从5到99的PMS整数值，带宽为1。例如，最低PMS带的PMS值的跨度从4.5到5.5。根据一个示例实施例，多项(例如，7项)的多项式可以拟合到FOM值的这些最大值，并且该拟合可以被定义为FOM边界曲线202。FOM边界曲线202代表FOM的最高值，即，对于从5到99的每个PMS值，系统光信噪比(OSNR)的预测改进。
根据示例实施例，可以确定FOM边界距离。FOM边界距离可以在本文中被定义为任何给定光纤落在FOM边界曲线202下方的垂直距离的度量。FOM边界距离可以用dB为单位表示并且光纤n的FOM边界距离被定义为：
光纤n在PMS的FOM边界–光纤n的FOM
根据示例实施例，可以分析多种光纤设计，以确定每种光纤设计的微弯敏感度和品质因数，如前面所描述的。对于微弯敏感度和品质因数两者的边界曲线都可以被确定，并且可以基于距边界曲线的距离和/或其它因素选择某些光纤设计。根据示例实施例，用于选定的光纤的设计可以在关键性能度量方面提供有利的性能特性。这些设计可以被检查并量化，以提供用于优化光纤折射率分布的指导，以便产生具有接近微弯敏感度边界的微弯敏感度以及接近品质因数边界的品质因数的光纤。
图3根据示例实施例绘出了说明性光纤折射率302分布的示例图，该分布作为光纤半径304的函数变化。折射率302分布可以表示为相对折射率百分比，Δ(r)％＝100(n(r)2-nc 2)/2n(r)2，其中n(r)是在半径r处的折射率，而nc是最外层包层区域的平均折射率。在一个示例实施例中，纤芯Δ312可以定义为纤芯区域中的最大Δ，并且沟槽Δ320可以定义为沟槽区域中的平均Δ值。平台区域中Δ的值在图3中示为零，因为，在一种近似中，这将是导致在分布的该区域中行进的光的最低瑞利散射的理想值。但是，实施例不要求平台中的Δ为零。对于平台区域中在-0.05％和+0.05％之间的Δ，存在具有从135μm2直到大于170μm2的Aeff与低PMS和高FOM的满意组合的光纤。
根据示例实施例，光纤可以设计成具有特定形状308和半径310的纤芯，并且纤芯可以具有纤芯折射率Δ312。纤芯可以具有纤芯Δ上限范围330和纤芯半径上限范围332。描述纤芯形状的一种途径是把形状表示为幂律，其中α作为指数。例如，纤芯Δ作为半径位置的函数可以表示为：
Δ(r)＝Δ(l-(r/a)α)
其中a是纤芯半径，Δ是r＝0处的规格化的折射率差，而α是形状参数。从某些α设置得出的形状的例子包括理想阶跃折射率形状(α＝无穷大)；抛物线形状(α＝2)，这常常用在多模光纤中；以及三角形状(α＝1)，这常常用在早期的色散位移光纤中。
在示例实施例中，纤芯面积可以定义为2*∫Δ(r)r dr，其中积分是从r＝0至r＝a求值的，其中a是纤芯半径，而Δ(r)表示为百分比。以这种方式表示的纤芯面积具有单位μm-％。纤芯可以被从纤芯延伸到沟槽内半径316的具有平台宽度314的平台区域所围绕。沟槽可以具有沟槽宽度318和沟槽折射率Δ320。
在一个示例实施例中，沟槽还可以被定义为具有沟槽体积，沟槽体积被定义为100*(沟槽Δ)*(沟槽宽度)*(2*沟槽内半径+沟槽宽度)。围绕沟槽的可以是具有外沟槽宽度322和外沟槽Δ324的外沟槽。根据一个示例实施例，外沟槽可以具有在大约-0.12％+/-0.04％范围内的Δ324。对改进大弯曲直径处的宏弯曲敏感度可能有用的外沟槽Δ324的范围可以浅至大约-0.04％到深至大约-0.33％。在某些示例实施例中，外沟槽Δ324可以规定为小于大约-0.12％，以降低与预制棒相关联的成本。在理想化的折射率分布的情况下，平台区域和沟槽区域之间以及沟槽区域和外沟槽之间的过渡作为阶跃函数来考虑。但是，在制造的光纤中，过渡更加缓和，并且在这种情况下，常见的是区域之间的边界定义为该处折射率的值等于与两个相邻区域关联的折射率的平均值的半径。
根据某些示例实施例，宏弯敏感度(尤其是在较大直径的弯曲处)可以通过增加外沟槽宽度322来改进。但是，截止波长趋于随着增加的外沟槽宽度322而增加。因此，在设置外沟槽尺寸时可以涉及设计折中。外沟槽的外半径328通常受实践/经济问题影响，并且大部分开发原型都是利用使得外沟槽区域的外半径328大约为25μm的管子制造的。根据某些示例实施例，外沟槽区域可以被设计为具有小至大约11μm的外沟槽外半径328。根据其它示例实施例，外沟槽区域可以被设计为具有小至大约15μm的外沟槽外半径328。在某些示例实施例中，外沟槽区域可以被设计为具有高达大约24μm的外半径328。在其它示例实施例中，外沟槽区域可以被设计为具有高达大约35μm的外半径328，尤其是对于需要改进宏弯敏感度的设计。在某些示例实施例中，外沟槽Δ324可以被设计为在从大约-0.33％至大约0.0％的范围内。在其它示例实施例中，外沟槽Δ324可以被设计为在从大约-0.1％至大约-0.05％的优选范围内。根据示例实施例，沟槽外半径326可以被设计为在大约11μm至大约24μm的范围内。
根据示例实施例，外沟槽宽度322可以被定义为外沟槽外半径328与沟槽外半径326之差。根据某些示例实施例，外沟槽宽度322可以从大约0μm到大约25μm。
应当指出，在Gibson的美国专利申请公开No.2007/0003198中称为内纤芯的分布区域在本说明书中简单地称为纤芯。被Gibson称为外纤芯或第二纤芯区域的分布区域在本说明书中简单地称为平台。Gibson的术语认识到，当被足够负折射率的沟槽包围时，正掺杂内纤芯和轻微掺杂或未掺杂外纤芯区域一起扮演传统阶跃折射率光纤中纤芯的角色。虽然本说明书不使用内纤芯和外纤芯的术语，但是示例实施例应当被理解为通过利用稍有不同的术语使用相同的概念。
图3的实线代表得到根据示例实施例的光纤的折射率分布系列，当利用本领域技术人员众所周知并且通常用于描述光纤分布设计的标准数学描述很容易理解的理想化分布，根据本说明书的教导来选择分布参数时，这些光纤具有从135μm2直到大于160μm2的宽范围的Aeff，并且具有优异的微弯和FOM性能。由图3实线说明的理想化的折射率分布形状以及与该理想化分布关联的离散参数集合，例如纤芯半径、纤芯Δ、平台宽度、沟槽Δ等，是表征给定光纤设计的折射率分布的方便途径。折射率分布的参数集合和简单数学描述常常用作预测沿光纤传播的光学模式性质的仿真的输入。折射率分布的这种参数化描述在研究改变折射率分布形状对光纤传输性质的影响时并且对于设计具有某些有利特性的光纤是有用的。与这些基本上相似的分布形状可以通过等离子化学气相沉积(PCVD)或改进的化学气相沉积(MCVD)方法来实现。(通常称为烧去(burnoff)的折射率降低可以在r＝0附近发生。)
但是，本领域技术人员还应当理解，由于用于沉积烟灰的气炬和喷灯之间的偏差、脱水和烟灰烧结过程中掺杂剂的扩散等等，有些光纤制造方法产生与理想化形状的偏离。虚线曲线(图3中的340)示出了光纤340的一种所实现的实施例的例子，该实施例利用气相轴向沉积(VAD)方法来制造分布的纤芯和平台区域，与通过MCVD形成的沟槽配对。通过每个气炬的温度、速度和浓度分布，确定纤芯的精确形状，其中SiCl4和GeCl4在O2和H2中燃烧，以产生SiO2和GeO2烟灰。在分布的平台区域中所实现的光纤340的形状具有GeO2掺杂剂的扩散拖尾的特征，导致倾斜的正折射率，而不是平坦并等于未掺杂二氧化硅的折射率(0％折射率)的折射率。这是由于在高温下用Cl2脱水的过程中来自纤芯的GeCl4和GeCl2扩散到平台区域中而造成的。类似的特征可以在外部气相沉积(OVD)中观察到，其中烧去也可以在OVD中发生。
由于可用处理技术的限制以及不可避免的物理过程(诸如固态扩散)的影响，导致实际制造的光纤的折射率分布总是理想化折射率分布的近似。但是，实际制造的光纤的传输性质可以与具有利用仔细设计制造的理想化形状的期望波导的那些性质匹配。所实现的光纤340的形状示出了一个示例光纤的实测折射率分布，其中纤芯和平台区域是利用气相-轴向沉积方法制造的。所实现的光纤340的纤芯和平台区域的形状使得纤芯和平台区域之间的过渡对于最初的检查不是立即显而易见的，而且纤芯区域的折射率分布不遵循容易通过简单的数学公式描述的形状。但是，在R.Black,and C.Pask,"EquivalentOptical Waveguides,"Journal of Lightwave Tech.,Vol.2,No3,June1984,p268-276中概述的等效光波导的理论允许确定其传输性质近似等于具有不规则形状的所制造光纤的传输性质的等效理想化折射率分布。因此，根据示例实施例，可以为制造的光纤确定等效的理想化折射率分布形状，使得该理想化折射率分布和实际制造的折射率分布的传输性质在相当准确的程度上相同。此外，平台区域的Δ可以被指定为纤芯和沟槽之间Δ的平均值。因而，根据一个示例实施例，可以利用数学公式和等效理想化折射率分布的参数集合及其传输性质来表征制造的光纤。
根据示例实施例，FOM边界距离度量给出了给定光纤设计相对于具有相同微弯敏感度的最佳执行的光纤设计的性能衡量。因此，这种度量对于识别最佳光纤设计是有用的。但是，常常需要复杂的计算来确定对于给定光纤的FOM边界距离。根据一个示例实施例，我们确定折射率分布参数的一个简单代数函数，用于为给定的光纤设计估计FOM边界距离。品质因数边界距离估计量基于把折射率分布参数的多项式函数拟合到在微弯边界(如图1的曲线102中)的1000％内的所有光纤设计(例如，图1和2中所示出的那些)的品质因数边界距离的回归模型。离微弯边界非常远(即，MBF距离>100)的光纤设计在回归中不使用。
多变量、非线性最小二乘法误差最小化技术被用于执行回归分析并确定估计量模型。FOM边界距离估计量函数解释实际FOM边界距离中69％的变差，如由0.687的回归倍数R2值所指示的。拟合的残余标准误差是0.062，表明估计量模型在预测FOM边界距离时的误差平均而言是低的。这种估计量模型简化了识别接近FOM边界的光纤设计的过程，因为只需要进行涉及折射率分布参数的简单代数计算来估计FOM边界距离。图4绘出了利用品质因数边界距离402vs品质因数边界距离的估计404而绘制的说明性光纤400。虽然绘制为黑圈408的点降至接近Y＝X线，如由低残余标准误差和大倍数R2值暗示的，但是存在与估计量的预测相关联的某种不确定性。这种不确定性通过利用图4中较浅色的X406绘制的点来说明。X406是FOM边界距离估计量<0.5dB的光纤设计(如由线410所指示的)。虽然X406中的许多都降至接近或低于y＝x线，表明FOM边界距离等于或小于估计量函数的预测，但是存在降至高于y＝x线的X。对于这些光纤设计，估计量过低预测了FOM边界距离；但是，最差情况下的误差也小于大约0.25dB。根据一个示例实施例，某些光纤400可以选择成在品质因数边界距离的0.5dB回归预测410以内(如图2的曲线202中)。
在回归分析中，平台Δ保持在0％，因为它对于在改变所有分布参数的同时执行PMS和FOM两者的全局优化在计算上是很难的。
在一种近似中，这将是用于最小化损耗的理想值，因为包括平台的玻璃的瑞利散射被最小化。但是，存在其它具有介于大约-0.05％和+0.05％之间的Δ的合意的解决方案。不过，利用Δ＝0％获得的回归公式是本文所述的光纤分布系列中的合理近似。
图5根据示例实施例绘出了利用品质因数502vs微弯敏感度504绘制的说明性光纤500。图5示出了选定的光纤508和未选的光纤510，以及与图2中所示相似的品质因数边界曲线506。根据示例实施例，选定的光纤508在品质因数边界距离的0.5dB回归预测之内并且在微弯边界距离的1000％之内。示例实施例可以包括在微弯边界距离的90％之内的光纤。示例实施例可以包括在微弯边界距离的50％之内的光纤。示例实施例可以包括在微弯边界距离的25％之内的光纤。如图1中所示出的，用于示例光纤104、106、108、110、112、114的参数也在图5中绘出，并且将参考图11和12另外讨论。
图6、7、8和9绘出了光纤被选择成(较浅的“x”符号)在品质因数边界距离的0.5dB回归预测之内并且在微弯边界距离的1000％之内拟合的多个光纤设计600、700、800、900。图表绘出了光纤品质因数边界距离对照于其它各个参数，诸如纤芯半径(如图3的半径316)、平台宽度(如图3的宽度314)、沟槽内半径(如图3的半径316)以及沟槽体积，其中沟槽体积定义为100*(沟槽Δ)*(沟槽宽度)*(2*沟槽内半径+沟槽宽度)。根据示例实施例，图6、7、8和9还示出了进一步选择的括号，以缩小提供期望特性的光纤设计的范围。
例如，图6示出了对照纤芯半径604绘制了品质因数边界距离602的多个光纤设计600。光纤可以进一步选择成在某个品质因数边界距离范围606内和某个纤芯半径范围608内。例如，根据示例实施例，可以选择光纤设计600，例如组608，以使得纤芯半径(如图3的半径310)在大约5.5μm和大约7.0μm的范围内。示例实施例可以包括具有小于大约6.8μm的纤芯半径310的光纤设计。根据示例实施例，可以进一步选择光纤设计600，例如在组606中，以便具有小于大约0.8dB的品质因数(FOM)边界距离。根据其它示例实施例，可以进一步选择光纤设计900，例如在组906中，以便具有小于大约0.5dB的品质因数(FOM)边界距离。
图7示出了对照平台宽度314绘制了品质因数边界距离702的多个光纤设计700。光纤可以进一步选择成在某个品质因数边界距离范围706内和某个平台宽度范围708内。例如，根据示例实施例，可以选择光纤设计700，例如在组708中，以使得平台宽度314在大约4μm和大约8μm的范围内。示例实施例可以包括具有小于大约6μm的平台宽度314的光纤设计。根据示例实施例，可以进一步选择光纤设计700，例如在组706中，以便具有小于大约0.8dB的品质因数(FOM)边界距离。根据其它示例实施例，可以进一步选择光纤设计900，例如在组906中，以便具有小于大约0.5dB的品质因数(FOM)边界距离。
图8示出了对照沟槽内半径316绘制了品质因数边界距离802的多个光纤设计800。光纤可以进一步选择成在某个品质因数边界距离范围806内和某个沟槽内半径范围808内。例如，根据示例实施例，可以选择光纤设计800，例如在组808中，以使得沟槽内半径316在大约10μm和大约14μm的范围内。示例实施例可以包括具有小于大约13μm的沟槽内半径(316)的光纤设计。根据示例实施例，可以进一步选择光纤设计800，例如在组806中，以便具有小于大约0.8dB的品质因数(FOM)边界距离。根据其它示例实施例，可以进一步选择光纤设计900，例如在组906中，以便具有小于大约0.5dB的品质因数(FOM)边界距离。
图9示出了对照沟槽体积绘制了品质因数边界距离902的多个光纤设计900。光纤可以进一步选择成在某个品质因数边界距离范围906内和某个沟槽体积范围908内。根据示例实施例，可以选择光纤设计900，例如在组908中，以使得沟槽体积在大约-70μm2％和大约-15μm2％之间。示例实施例可以包括具有大于-60μm2％的沟槽体积的光纤设计。根据示例实施例，可以进一步选择光纤设计900，例如在组906中，以便具有小于大约0.8dB的品质因数(FOM)边界距离。根据其它示例实施例，可以进一步选择光纤设计900，例如在组906中，以便具有小于大约0.5dB的品质因数(FOM)边界距离。
图10绘出了说明性超大面积光纤设计1000，其具有在130μm2和大约155μm2之间的纤芯有效面积(Aeff)；大于或等于大约0.0008的相对有效折射率差(Neff)，以及小于0.185dB/km的损耗。光纤设计1000是利用微弯边界(MBF)距离1002vs纤芯Δ百分比1004绘制的。根据一个示例实施例，光纤设计1000可以选择成包括具有小于大约80％的微弯边界(MBF)距离1006和小于大约0.20％纤芯Δ1008的设计。在其它示例实施例中，光纤设计1000可以选择成包括具有小于大约80％的微弯边界(MBF)距离1006和小于大约0.24％纤芯Δ的设计。根据一个示例实施例，较浅色的“X”符号代表具有小于大约1000％的拟合微弯边界距离和小于大约0.5dB的拟合品质因数(FOM)边界距离的设计。
图11示出了根据示例实施例的光纤分布设计的表1100。表中前五列示出了有效面积(Aeff)、Petermann微弯敏感度(P.MB)、距微弯边界的距离(MB距离)、品质因数(FOM)、以及距FOM边界的距离(FOM距离)，所有这些列都是用全波导仿真计算的。根据示例实施例，计算性能参数所依据的分布设计参数在剩余的8列中示出。从图11的表的底部开始，行1-3(分别标记为104、106和108)和行5-8(分别标记为110、112、114和1102)示出了特征在于具有α分布纤芯形状的理想化折射率分布的示例光纤设计。这些光纤设计具有从131μm2到165μm2范围内的有效面积。此外，根据示例实施例，这些光纤具有非常低的Petermann微弯敏感度、具有小于17％的微弯边界距离、具有非常高的FOM、并且具有小于0.5dB的FOM边界距离。
行4和9(从底部开始，并且分别标记为1101和1103)示出了对于利用通常在大规模光纤制造中使用的玻璃处理技术制作的两种示例制造光纤的实测出的和计算出的参数。行4和9中给出的值是从对所制造光纤的样本进行的测量而确定的。行1-3和5-8中所示的所有实施例都假设平台的Δ＝0％，如前面所解释的。
光纤是根据跨从135μm2直到165μm2的Aeff范围的示例实施例制造的，具有从0.176到0.180dB/km范围的衰减。表中的行4(并且标记为1101)示出了根据一个示例实施例的示例光纤，具有分别为142.4μm2和0.1762dB/km的Aeff和衰减值。折射近场技术用于测量随后用于计算Petermann微弯敏感度和FOM的折射率分布。如表中所列出的，这种光纤的Petermann微弯敏感度和微弯边界距离分别是41.1和26％。这种光纤还具有2.34dB的FOM和0.53dB的FOM边界距离。
表中的行9(标记为1103)示出了根据示例实施例制造的另一种示例光纤，具有分别为165.9μm2和0.176dB/km的Aeff和衰减实测值。这种光纤的Petermann微弯敏感度和微弯边界距离分别是110.6和1.8％。这种光纤还具有3.0dB的FOM和0.40dB的FOM边界距离。
图12是对于作为图1中所示光纤设计的子集的光纤设计的Petermann微弯敏感度vs有效面积的图1200。黑圈1204示出了从图1的所有点中选择的光纤，使得预测损耗<0.185dB/km，有效折射率>0.08％并且FOM边界距离小于0.5dB。浅灰色“X”1206示出了由黑圈1204表示的光纤中具有微弯边界距离小于25％的附加约束的子集。图12中所绘出的空心圆(104、106、108、1101、110、112、114)示出了在图11的表中行1-7(从底部开始)中所列出的光纤设计。
图13对于示例光纤(1101)示出了作为光纤半径1304的函数的实测折射率分布1302的图1300。用于这个示例光纤(1101)的对应参数是图11行4(从底部开始)中所示出的那些。示例光纤(1101)的有效面积vs Petermann微弯敏感度也在图12的一个空心圆(1101)中绘出。图13还包括绘出近似为8的纤芯α的示例曲线1308，该纤芯α可用于建模示例光纤(1101)的纤芯参数。
在示例实施例中，用于微弯边界距离的回归预测可以通过评估所有主要的折射率分布设计效应、变换和相互作用并且消除与微弯边界距离不相关的设计效应或相互作用来建模。在一个示例实施例中，用于微弯边界距离的回归预测可以通过以下来建模：
B1·纤芯Δ+B2·(纤芯半径)-1+B3·纤芯体积+B4·沟槽Δ+B5·(沟槽内半径)-1+B6·沟槽内半径+B7·沟槽体积+B8·沟槽体积·沟槽内半径，
其中B1近似为690；B2近似为-0.7；B3近似为-0.2；B4近似为14；B5近似为3；B6近似为0.07；B7近似为0.03；并且B8近似为-0.0016。B1近似为690；B2近似为-0.7；B3近似为-0.2；B4近似为14；B5近似为3；B6近似为0.07；B7近似为0.03；并且B8近似为-0.0016。
根据示例实施例，用于微弯边界距离的拟合模型具有0.991的R平方值和6.6％的残余标准误差。大的R平方值暗示该模型在解释趋势方面是准确的。残余标准误差(6.6％)表明微弯边界距离的任何单个预测的95％置信区间是该值的+/-2.5倍，或者近似在17％内。
在示例实施例中，用于微弯品质因数边界距离的回归预测可以建模为：
(A0+A1·纤芯Δ0.5+A2·纤芯α+A3·平台宽度+A4·沟槽Δ+A5·沟槽体积+A6·外沟槽宽度+A7·外沟槽Δ+A8·沟槽Δ·沟槽宽度+A9·沟槽Δ·外沟槽宽度+A10·沟槽Δ·外沟槽Δ)2，
其中A0近似为-0.9；A1近似为35；A2近似为-0.0008；A3近似为0.035；A4近似为270；A5近似为-0.02；A6近似为0.007；A7近似为-150；A8近似为50；A9近似为-15；并且A10近似为8500。
根据示例实施例，用于FOM边界距离的拟合模型具有0.6866的R平方值和6.2％的残余标准误差。大的R平方值暗示该模型在解释趋势方面是准确的。残余标准误差(6.2％)表明FOM边界距离的任何单个预测的95％置信区间是该值的+/-2.5倍，或者近似在16％内。
根据一个示例实施例，提供了一种对微弯和品质因数(FOM)
性能进行优化的辅槽光纤。光纤包括具有纵轴的纤芯区域、围绕所述纤芯区域的平台区域、围绕所述平台区域的包层区域，所述纤芯和平台以及包层区域被构造为支持并引导信号光在所述纤芯和平台区域中在所述轴的方向以基横模传播，包层区域包括内沟槽和外沟槽。光纤还包括在大约5.5μm和大约7.0μm之间的纤芯半径；在大约0.13％和大约0.23％之间的纤芯Δ；在大约5μm2％至大约9μm2％之间的纤芯体积；在大约4μm和大约8μm之间的平台宽度；在大约10μm和大约14μm之间的沟槽内半径；在大约1μm和大约5μm之间的沟槽宽度；小于大约-0.25％的沟槽Δ；在大约-70μm2％和大约-15μm2％之间的沟槽体积；在135μm2和大约170μm2之间的纤芯有效面积(Aeff)；大于大约0.08％的相对有效折射率差(Neff)；在1550nm小于0.185dB/km的损耗；小于大约0.8dB的品质因数(FOM)边界距离；以及小于大约90％的微弯边界(MBF)距离。
在一个示例实施例中，纤芯半径小于大约6.8μm。在一个示例实施例中，平台宽度小于大约6μm。在一个示例实施例中，沟槽内半径小于大约13μm。在一个示例实施例中，沟槽体积大于大约-60μm2％。在一个示例实施例中，微弯敏感度小于大约120。
根据示例实施例，光纤可以进一步具有定义为＝(A0+A1·纤芯Δ0.5+A3·平台宽度+A4·沟槽Δ+A5·沟槽体积+A6·外沟槽宽度+A7·外沟槽Δ+A8·沟槽Δ·沟槽宽度+A9·沟槽Δ·外沟槽宽度+A10·沟槽Δ·外沟槽Δ)2的FOM边界距离，其中：A0近似为-0.9；A1近似为35；A3近似为0.035；A4近似为270；A5近似为-0.02；A6近似为0.00；A7近似为-150；A8近似为50；A9近似为-15；并且A10近似为8500。根据示例实施例，微弯边界(MBF)距离小于大约25％并且品质因数(FOM)边界距离小于大约0.5dB，其中微弯边界(MBF)距离定义为：B1·纤芯Δ+B2·(纤芯半径)-1+B3·纤芯体积+B4·沟槽Δ+B5·(沟槽内半径)-1+B6·沟槽内半径+B7·沟槽体积+B8·沟槽体积·沟槽内半径，其中B1近似为690；B2近似为-0.7；B3近似为-0.2；B4近似为14；B5近似为3；B6近似为0.07；B7近似为0.03；并且B8近似为-0.0016。
根据另一个示例实施例，提供了对微弯和品质因数(FOM)性能进行优化的辅槽光纤。光纤包括具有纵轴的纤芯区域、围绕所述纤芯区域的平台区域、围绕所述平台区域的包层区域，所述纤芯和平台以及包层区域被构造为支持并引导信号光在所述纤芯和平台区域中在所述轴的方向以基横模传播，包层区域包括内沟槽和外沟槽。光纤还包括在大约0.13％和大约0.23％之间的纤芯Δ；在大约4μm和大约8μm之间的平台宽度；小于大约-0.25％的沟槽Δ；在135μm2和大约170μm2之间的纤芯有效面积(Aeff)；大于大约0.08％的相对有效折射率差(Neff)；在1550nm小于0.185dB/km的损耗；小于大约90％的微弯边界(MBF)距离；小于大约0.8dB的品质因数(FOM)边界距离；在大约0μm和大约25μm之间的外沟槽宽度；以及在大约-0.33％和大约0％之间的外沟槽Δ。根据一个示例实施例，平台宽度(314)小于大约6μm。
在示例实施例中，光纤可以进一步包括在大约5.5μm和大约7.0μm之间的纤芯半径；在大约5μm2％至大约9μm2％之间的纤芯体积；在大约10μm和大约14μm之间的沟槽内半径；在大约1μm和大约5μm之间的沟槽宽度；以及在大约-70μm2％至大约-15μm2％之间的沟槽体积。根据一个示例实施例，沟槽内半径小于大约13μm。根据一个示例实施例，沟槽体积大于大约-60μm2％。根据一个示例实施例，微弯敏感度小于大约120。根据一个示例实施例，FOM边界距离定义为＝(A0+A1·纤芯Δ0.5+A3·平台宽度+A4·沟槽Δ+A5·沟槽体积+A6·外沟槽宽度+A7·外沟槽Δ+A8·沟槽Δ·沟槽宽度+A9·沟槽Δ·外沟槽宽度+A10·沟槽Δ·外沟槽Δ)2，其中：A0近似为-0.9；A1近似为35；A3近似为0.035；A4近似为270；A5近似为-0.02；A6近似为0.007；A7近似为-150；A8近似为50；A9近似为-15；并且A10近似为8500。
根据示例实施例，微弯边界(MBF)距离定义为：B1·纤芯Δ+B2·(纤芯半径)-1+B3·纤芯体积+B4·沟槽Δ+B5·(沟槽内半径)-1+B6·沟槽内半径+B7·沟槽体积+B8·沟槽体积·沟槽内半径，而且其中B1近似为690；B2近似为-0.7；B3近似为-0.2；B4近似为14；B5近似为3；B6近似为0.07；B7近似为0.03；并且B8近似为-0.0016。
在示例实施例中，微弯边界(MBF)距离小于大约25％并且品质因数(FOM)边界距离小于大约0.5dB。根据一个示例实施例，在1550nm的损耗小于0.180dB/km。
根据一个示例实施例，提供了对品质因数(FOM)性能进行优化的辅槽光纤。光纤包括具有纵轴的纤芯区域、围绕所述纤芯区域的平台区域、围绕所述平台区域的包层区域，所述纤芯和平台以及包层区域被构造为支持并引导信号光在所述纤芯和平台区域中在所述轴的方向以基横模传播，包层区域包括内沟槽和外沟槽。光纤还包括在135μm2和大约170μm2之间的纤芯有效面积(Aeff)；大于大约0.08％的相对有效折射率差(Neff)；在1550nm小于0.185dB/km的损耗；以及具有小于大约0.5dB品质因数(FOM)边界距离的折射率分布。FOM边界距离定义为＝(A0+A1·纤芯Δ0.5+A3·平台宽度+A4·沟槽Δ+A5·沟槽体积+A6·外沟槽宽度+A7·外沟槽Δ+A8·沟槽Δ·沟槽宽度+A9·沟槽Δ·外沟槽宽度+A10·沟槽Δ·外沟槽Δ)2，其中：A0近似为-0.9；A1近似为35；A3近似为0.035；A4近似为270；A5近似为-0.02；A6近似为0.007；A7近似为-150；A8近似为50；A9近似为-15；并且A10近似为8500。
根据一个示例实施例，光纤可以包括以下一个或多个：小于大约6.8μm的纤芯半径；小于大约6μm的平台宽度；小于大约13μm的沟槽内半径；大于大约-60μm2％的沟槽体积；或者小于大约120的微弯敏感度。根据一个示例实施例，光纤可以包括在大约5.5μm和大约7.0μm之间的纤芯半径。在一个示例实施例中，纤芯Δ在大约0.13％和大约0.23％之间。在一个示例实施例中，在1550nm的损耗小于0.180dB/km。在一个示例实施例中，纤芯体积在大约5μm2％和大约9μm2％之间。在一个示例实施例中，平台宽度在大约4μm和大约8μm之间。在一个示例实施例中，光纤可以包括在大约10μm和大约14μm之间的沟槽内半径。在一个示例实施例中，光纤可以包括在大约1μm和大约5μm之间的沟槽宽度。在一个示例实施例中，沟槽Δ小于大约-0.25％。在一个示例实施例中，光纤可以包括在大约-70μm2％和大约-15μm2％之间的沟槽体积。根据一个示例实施例，外沟槽Δ在大约-0.33％和大约0％之间。根据一个示例实施例，外沟槽宽度在大约0μm和大约25μm之间。
根据另一个示例实施例，提供了对微弯性能进行优化的辅槽光纤。光纤包括具有纵轴的纤芯区域、围绕所述纤芯区域的平台区域、围绕所述平台区域的包层区域，所述纤芯和平台以及包层区域被构造为支持并引导信号光在所述纤芯和平台区域中在所述轴的方向以基横模传播，包层区域包括内沟槽和外沟槽。光纤还包括在135μm2和大约170μm2之间的纤芯有效面积(Aeff)；大于大约0.08％的相对有效折射率差(Neff)；在1550nm小于0.185dB/km的损耗；小于大约90％的微弯边界(MBF)距离，其中微弯边界(MBF)距离定义为：B1·纤芯Δ+B2·(纤芯半径)-1+B3·纤芯体积+B4·沟槽Δ+B5·(沟槽内半径)-1+B6·沟槽内半径+B7·沟槽体积+B8·沟槽体积·沟槽内半径，而且其中B1近似为690；B2近似为-0.7；B3近似为-0.2；B4近似为14；B5近似为3；B6近似为0.07；B7近似为0.03；并且B8近似为-0.0016。
根据一个示例实施例，纤芯Δ在大约0.13％和大约0.23％之间。根据一个示例实施例，纤芯半径在大约5.5μm和大约7.0μm之间。根据一个示例实施例，纤芯体积在大约5μm2％和大约9μm2％之间。根据一个示例实施例，沟槽Δ小于大约-0.25％。根据一个示例实施例，沟槽内半径在大约10μm和大约14μm之间。根据一个示例实施例，沟槽体积在大约-70μm2％和大约-15μm2％之间。
根据一个示例实施例，光纤还可以包括围绕内沟槽的外沟槽，并且包括：在大约4μm和大约8μm之间的平台宽度；在大约1μm和大约5μm之间的沟槽宽度；在135μm2和大约170μm2之间的纤芯有效面积(Aeff)；大于大约0.08％的相对有效折射率差(Neff)；小于大约0.8dB的品质因数(FOM)边界距离；在大约0μm和大约25μm之间的外沟槽宽度；以及在大约-0.33％和大约0％之间的外沟槽Δ。根据一个示例实施例，光纤还可以包括以下一个或多个：小于大约6.8μm的纤芯半径；小于大约6μm的平台宽度；小于大约13μm的沟槽内半径；大于大约-60μm2％的沟槽体积；或者小于大约120的微弯敏感度。
根据一个示例实施例，光纤还可以包括小于大约25％的微弯边界(MBF)距离，其中微弯边界(MBF)距离定义为：B1·纤芯Δ+B2·(纤芯半径)-1+B3·纤芯体积+B4·沟槽Δ+B5·(沟槽内半径)-1+B6·沟槽内半径+B7·沟槽体积+B8·沟槽体积·沟槽内半径，而且其中B1近似为690；B2近似为-0.7；B3近似为-0.2；B4近似为14；B5近似为3；B6近似为0.07；B7近似为0.03；并且B8近似为-0.0016。
根据一个示例实施例，光纤还可以包括围绕内沟槽的外沟槽，其中微弯边界(MBF)距离小于大约25％，并且还包括小于大约0.5dB的品质因数(FOM)边界距离，其中FOM边界距离定义为＝(A0+A1·纤芯Δ0.5+A3·平台宽度+A4·沟槽Δ+A5·沟槽体积+A6·外沟槽宽度+A7·外沟槽Δ+A8·沟槽Δ·沟槽宽度+A9·沟槽Δ·外沟槽宽度+A10·沟槽Δ·外沟槽Δ)2，其中：A0近似为-0.9；A1近似为35；A3近似为0.035；A4近似为270；A5近似为-0.02；A6近似为0.007；A7近似为-150；A8近似为50；A9近似为-15；并且A10近似为8500。根据一个示例实施例，在1550nm的损耗小于0.180dB/km。
根据一个示例实施例，提供了对品质因数(FOM)性能进行优化的辅槽光纤。光纤包括具有纵轴的纤芯区域、围绕所述纤芯区域的平台区域、围绕所述平台区域的包层区域，所述纤芯和平台以及包层区域被构造为支持并引导信号光在所述纤芯和平台区域中在所述轴的方向以基横模传播，包层区域包括内沟槽和外沟槽。光纤还包括在135μm2和大约170μm2之间的纤芯有效面积(Aeff)；大于大约0.08％的相对有效折射率差(Neff)；在1550nm小于0.185dB/km的损耗；小于大约6.8μm的纤芯半径；以及具有小于大约0.7dB品质因数(FOM)边界距离的折射率分布。FOM边界距离定义为＝(A0+A1·纤芯Δ0.5+A3·平台宽度+A4·沟槽Δ+A5·沟槽体积+A6·外沟槽宽度+A7·外沟槽Δ+A8·沟槽Δ·沟槽宽度+A9·沟槽Δ·外沟槽宽度+A10·沟槽Δ·外沟槽Δ)2，其中：A0近似为-0.9；A1近似为35；A3近似为0.035；A4近似为270；A5近似为-0.02；A6近似为0.007；A7近似为-150；A8近似为50；A9近似为-15；并且A10近似为8500。示例实施例可以包括具有小于0.8dB的FOM边界距离的光纤。示例实施例可以包括具有小于0.7dB的FOM边界距离的光纤。示例实施例可以包括具有小于0.6dB的FOM边界距离的光纤。示例实施例可以包括具有小于0.5dB的FOM边界距离的光纤。示例实施例可以包括具有小于0.4dB的FOM边界距离的光纤。
示例实施例可以包括以下一个或多个：小于大约6μm的平台宽度；小于大约13μm的沟槽内半径；大于大约-60μm2％的沟槽体积；或者小于大约120的微弯敏感度。根据一个示例实施例，纤芯Δ在大约0.13％和大约0.23％之间。根据一个示例实施例，在1550nm的损耗小于0.180dB/km。根据一个示例实施例，光纤可以包括在大约5μm2％和大约9μm2％之间的纤芯体积。根据一个示例实施例，平台宽度在大约4μm和大约8μm之间。根据示例实施例，光纤可以包括在大约10μm和大约14μm之间的沟槽内半径。根据示例实施例，光纤可以包括在大约1μm和大约5μm之间的沟槽宽度。在一个示例实施例中，沟槽Δ小于大约-0.25％。在一个示例实施例中，沟槽体积在大约-70μm2％和大约-15μm2％之间。在一个示例实施例中，外沟槽Δ在大约-0.33％和大约0％之间。在一个示例实施例中，外沟槽宽度在大约0μm和大约25μm之间。
根据另一个示例实施例，提供了对微弯性能进行优化的辅槽光纤。光纤包括具有纵轴的纤芯区域、围绕所述纤芯区域的平台区域、围绕所述平台区域的包层区域，所述纤芯和平台以及包层区域被构造为支持并引导信号光在所述纤芯和平台区域中在所述轴的方向以基横模传播，包层区域包括内沟槽和外沟槽。光纤还包括在135μm2和大约170μm2之间的纤芯有效面积(Aeff)；大于大约0.08％的相对有效折射率差(Neff)；在1550nm小于0.185dB/km的损耗；小于0.23％的纤芯Δ；以及小于大约80％的微弯边界(MBF)距离，其中微弯边界(MBF)距离定义为：B1·纤芯Δ+B2·(纤芯半径)-1+B3·纤芯体积+B4·沟槽Δ+B5·(沟槽内半径)-1+B6·沟槽内半径+B7·沟槽体积+B8·沟槽体积·沟槽内半径，而且其中B1近似为690；B2近似为-0.7；B3近似为-0.2；B4近似为14；B5近似为3；B6近似为0.07；B7近似为0.03；并且B8近似为-0.0016。在一个示例实施例中，纤芯Δ在大约0.13％和大约0.20％之间。在一个示例实施例中，纤芯半径在大约5.5μm和大约6.8μm之间。在一个示例实施例中，纤芯体积在大约5μm2％至大约9μm2％之间。在一个示例实施例中，沟槽Δ小于大约-0.25％。在一个示例实施例中，沟槽内半径在大约10μm和大约14μm之间。在一个示例实施例中，沟槽体积在大约-70μm2％和大约-15μm2％之间。
根据示例实施例，光纤可以包括围绕内沟槽的外沟槽，并且包括：在大约4μm和大约8μm之间的平台宽度；在大约1μm和大约5μm之间的沟槽宽度；在135μm2和大约170μm2之间的纤芯有效面积(Aeff)；大于大约0.08％的相对有效折射率差(Neff)；小于大约0.8dB的品质因数(FOM)边界距离；在大约0μm和大约25μm之间的外沟槽宽度；以及在大约-0.33％和大约0％之间的外沟槽Δ，其中FOM边界距离定义为＝(A0+A1·纤芯Δ0.5+A3·平台宽度+A4·沟槽Δ+A5·沟槽体积+A6·外沟槽宽度+A7·外沟槽Δ+A8·沟槽Δ·沟槽宽度+A9·沟槽Δ·外沟槽宽度+A10·沟槽Δ·外沟槽Δ)2，其中：A0近似为-0.9；A1近似为35；A3近似为0.035；A4近似为270；A5近似为-0.02；A6近似为0.007；A7近似为-150；A8近似为50；A9近似为-15；并且A10近似为8500。在一个示例实施例中，在1550nm的光纤损耗小于0.180dB/km。
因此，示例实施例可以提供获得为了对微弯引起的损耗不敏感而优化(或者接近优化)的光纤的技术效果。示例实施例可以提供进一步技术效果，即，提供微弯敏感度接近对于有效面积在大约100和大约160μm2之间的光纤的理想极限的光纤。示例实施例可以提供进一步技术效果，即，提供对系统光信噪比(OSNR)提供预测改进的光纤。
虽然本发明已经结合目前被认为最实际的以及多样化的实施例进行了描述，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施例，相反，本发明要覆盖包括在所附权利要求范围内的各种修改和等效布置。虽然在本文中采用特定的术语，但它们仅仅是在一般性和描述性的意义上使用的，而不是为了限制。
该书面描述使用例子公开了本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员都能够实践本发明，包括制作和使用任何设备或系统并执行任何所结合的方法。本发明可作为专利的范围在权利要求中定义，并且可以包括本领域技术人员可以想到的其它例子。如果这些其它例子具有不与权利要求文字语言不同的结构性元素，或者如果它们包括具有与权利要求文字语言非本质差别的等效结构性元素，则这些其它例子要在权利要求的范围内。

Claims (22)

1.一种对微弯和品质因数(FOM)性能进行优化的辅槽光纤，包括具有纵轴的纤芯区域、围绕所述纤芯区域的平台区域、围绕所述平台区域的包层区域，所述纤芯和平台和包层区域被构造为支持并引导信号光在所述纤芯和平台区域中沿所述轴的方向以基横模传播，所述包层区域包括内沟槽和外沟槽，其中所述光纤还包括：
在大约5.5μm和大约7.0μm之间的纤芯半径；
在大约0.13％和大约0.23％之间的纤芯Δ；
在大约5μm2％至大约9μm2％之间的纤芯体积；
在大约4μm和大约8μm之间的平台宽度；
在大约10μm和大约14μm之间的沟槽内半径；
在大约1μm和大约5μm之间的沟槽宽度；
小于大约-0.25％的沟槽Δ；
在大约-70μm2％和大约-15μm2％之间的沟槽体积；
在135μm2和大约170μm2之间的纤芯有效面积(Aeff)；
大于大约0.08％的相对有效折射率差(Neff)；
在1550nm小于0.185dB/km的损耗；
小于大约0.8dB的品质因数(FOM)边界距离；及
小于大约90％的微弯边界(MBF)距离。
2.如权利要求1所述的光纤，其中纤芯半径小于大约6.8μm。
3.如权利要求1所述的光纤，其中平台宽度小于大约6μm。
4.如权利要求1所述的光纤，其中沟槽内半径小于大约13μm。
5.如权利要求1所述的光纤，其中沟槽体积大于大约-60μm2％。
6.如权利要求1所述的光纤，还包括小于大约120的微弯敏感度。
7.如权利要求1所述的光纤，其中FOM边界距离定义为＝(A0+A1·纤芯Δ0.5+A3·平台宽度+A4·沟槽Δ+A5·沟槽体积+A6·外沟槽宽度+A7·外沟槽Δ+A8·沟槽Δ·沟槽宽度+A9·沟槽Δ·外沟槽宽度+A10·沟槽Δ·外沟槽Δ)2。
8.如权利要求7所述的光纤，其中：
A0近似为-0.9；
A1近似为35；
A3近似为0.035；
A4近似为270；
A5近似为-0.02；
A6近似为0.007；
A7近似为-150；
A8近似为50；
A9近似为-15；及
A10近似为8500。
9.如权利要求1所述的光纤，其中微弯边界(MBF)距离小于大约25％并且品质因数(FOM)边界距离小于大约0.5dB。
10.如权利要求1所述的光纤，其中微弯边界(MBF)距离被定义为：B1·纤芯Δ+B2·(纤芯半径)-1+B3·纤芯体积+B4·沟槽Δ+B5·(沟槽内半径)-1+B6·沟槽内半径+B7·沟槽体积+B8·沟槽体积·沟槽内半径。
11.如权利要求10所述的光纤，其中：
B1近似为690；
B2近似为-0.7；
B3近似为-0.2；
B4近似为14；
B5近似为3；
B6近似为0.07；
B7近似为0.03；及
B8近似为-0.0016。
12.一种对微弯和品质因数(FOM)性能进行优化的辅槽光纤，包括具有纵轴的纤芯区域、围绕所述纤芯区域的平台区域、围绕所述平台区域的包层区域，所述纤芯和平台和包层区域被构造为支持并引导信号光在所述纤芯和平台区域中沿所述轴的方向以基横模传播，所述包层区域包括内沟槽和外沟槽，其中所述光纤还包括：
在大约0.13％和大约0.23％之间的纤芯Δ；
在大约4μm和大约8μm之间的平台宽度；
小于大约-0.25％的沟槽Δ；
在135μm2和大约170μm2之间的纤芯有效面积(Aeff)；
大于大约0.08％的相对有效折射率差(Neff)；
在1550nm小于0.185dB/km的损耗；
小于大约90％的微弯边界(MBF)距离；
小于大约0.8dB的品质因数(FOM)边界距离；
在大约0μm和大约25μm之间的外沟槽宽度；及
在大约-0.33％和大约0％之间的外沟槽Δ。
13.如权利要求12所述的光纤，其中平台宽度(314)小于大约6μm。
14.如权利要求12所述的光纤，还包括：
在大约5.5μm和大约7.0μm之间的纤芯半径；
在大约5μm2％至大约9μm2％之间的纤芯体积；
在大约10μm和大约14μm之间的沟槽内半径；
在大约1μm和大约5μm之间的沟槽宽度；及
在大约-70μm2％和大约-15μm2％之间的沟槽体积。
15.如权利要求14所述的光纤，其中沟槽内半径小于大约13μm。
16.如权利要求14所述的光纤，其中沟槽体积大于大约-60μm2％。
17.如权利要求12所述的光纤，还包括小于大约120的微弯敏感度。
18.如权利要求12所述的光纤，其中FOM边界距离被定义为＝(A0+A1·纤芯Δ0.5+A3·平台宽度+A4·沟槽Δ+A5·沟槽体积+A6·外沟槽宽度+A7·外沟槽Δ+A8·沟槽Δ·沟槽宽度+A9·沟槽Δ·外沟槽宽度+A10·沟槽Δ·外沟槽Δ)2。
19.如权利要求18所述的光纤，其中：
A0近似为-0.9；
A1近似为35；
A3近似为0.035；
A4近似为270；
A5近似为-0.02；
A6近似为0.007；
A7近似为-150；
A8近似为50；
A9近似为-15；及
A10近似为8500。
20.如权利要求12所述的光纤，其中微弯边界(MBF)距离被定义为：B1·纤芯Δ+B2·(纤芯半径)-1+B3·纤芯体积+B4·沟槽Δ+B5·(沟槽内半径)-1+B6·沟槽内半径+B7·沟槽体积+B8·沟槽体积·沟槽内半径，并且其中：
B1近似为690；
B2近似为-0.7；
B3近似为-0.2；
B4近似为14；
B5近似为3；
B6近似为0.07；
B7近似为0.03；及
B8近似为-0.0016。
21.如权利要求12所述的光纤，其中微弯边界(MBF)距离小于大约25％并且品质因数(FOM)边界距离小于大约0.5dB。
22.如权利要求1或12所述的光纤，其中在1550nm的损耗小于0.180dB/km。
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