CN1126965C - 色散补偿光纤 - Google Patents

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Abstract

揭示一种色散补偿光纤，包括一纤芯，周围围绕折射率nCL的包层。纤芯包括至少三个径向相邻区，即中心纤芯区，折射率nM的壕区，该折射率比nCL足够地低从而ΔM≤-0.4%，和环区。由于环区在离开壕区外侧边缘足够长的距离处呈现足够高的高折射率，光纤能够以低的负色散值呈现低的负色散斜率值，光纤还呈现良好的弯曲损耗。这个环区还能够赋予光纤相当高的截止波长，使得本发明尤其适用于L波段系统。一个特定的合适的光纤具有这样的折射率分布，其中在壕区与环区之间过渡的这部分环区具有这样的折射率，其德尔塔值接近于0。此外还揭示一种形成本发明光纤的方法。

Description

色散补偿光纤
                            发明背景
1.发明领域
本发明涉及适合于波分复用(WDM)系统使用的色散补偿光纤，以及尤其适合于在比1565nm更长的波长上工作的L波段系统使用的色散补偿光纤。本发明还涉及利用这种色散补偿光纤的色散补偿链路，以及制备色散补偿光纤的方法。
2.技术背景
目前使用的电信系统包括单模光纤，它们在1300nm附近波长处呈现零色散，这里把这种光纤称为“SMF”。在这种系统内以约1300nm波长发送的信号保持相对无畸变。为了能够实现更低的损耗以及利用在1550nm窗口中工作的有效且可靠的掺铒光纤放大器，信号能够在这种系统中以约1550nm的波长发送。
在过去的几年里，电信系统已经从2.5Gbs单信道系统升级到10Gbs WDM系统。增大的每信道的比特率已经使得这些系统色散受到限制。在SMF上以1550nm的传输引入约+17ps/nm·km的色散；因此这种光纤被限制于以10Gbs的约60公里非中断传输。为对抗这种情况而提出的办法一直是以有规则的间隔进行色散补偿。例如，在1550nm具有+17ps/nm·km色散的单模光纤要求每60公里1020ps/nm的色散补偿。因此，含有色散补偿(DC)光纤的色散补偿模件不得不在每个放大级上插入到系统中，这说明约有1000ps/nm累积色散。由于这个长度DC光纤并未说明任何真实传输距离，需要保持这一长度尽可能短。这意味着必须使DC光纤的负色散最大化。然而，经过增大波导色散所起的作用使得色散负数更大，光纤变得对弯曲更加敏感以及光纤的基本衰减增大。因此，通过使色散(D)最大化同时保持衰减(Attn)尽可能低，可取得最大值。因此，比率|D/Attn|(称为优值)必须最大化而不单是色散最大化。
直到最近，系统和DC光纤设计人员一直仅仅考虑一个信道(1550nm)。即DC光纤只在一个波长上被用于补偿色散，因此光纤的色散斜率是不重要的。然而，随着对WDM技术的最新重视，变得需要在掺铒光纤放大器窗口内所有传输波长上提供色散补偿。这意味着设计人员现在被限制到具有最差补偿的信道。对于上述困惑的一种显而易见解决办法是设计一种DC光纤，在所有波长上同时补偿色散。因此，有了满足所谓色散斜率的附加判据。对于要利用DC光纤的所有波长，必须将优值维持在较大的值上。由于弯曲边缘在较长的波长上引起衰减增大，具有低弯曲边缘的DC光纤一直被限制使用在C波段波长(最高达到1565nm)上，在这个波长上基本上不受这一效应影响。
为了研究色散斜率对系统的影响，假设系统采用上述SMF光纤，它在1550nm具有+17ps/nm·km的色散和+0.056ps/nm2·km的色散斜率。考虑五个不同DC光纤对系统的影响。五种光纤的色散和色散斜率特性示于表1中，其中，色散D以ps/nm·km为单位表示，D斜率以ps/nm2·km为单位表示。
                              表1DC              D      未补偿的色散     未补偿的色散     距离(km)     距离(km)光纤     D      斜率    @1530/1000km     @1565/1000km     @10Gbs       @40Gbs1      -85     -0.186    -400               300          ～1200       ～752      -102    -0.186    -540               405          ～88         ～553      -85     -0.28      0                 0            ＞10000      ＞10004      -102    -0.28     -200               150          ～2400       ～1505      -85               -1200              900          ～400        ～25
具有-85和-102ps/nm·km色散的DC光纤被选作了这种理论上例子，因为具有-85ps/nm·km色散的DC光纤的长度L将补偿具有17ps/nm·km色散的SMF光纤的长度5L，而具有-102ps/nm·km色散的DC光纤的长度L将补偿该SMF光纤的长度6L。
利用SMF光纤和DC光纤的特性，能够计算出铒C波段窗口的端信道(1530nm和1565nm)上的未补偿色散，假设所有DC光纤是为完成1550nm上的补偿而设计的。算出的值在表1的4和5列中给出。如果假设系统是脉冲谱宽度限制的，那么色散、比特率和总长度之间的关系由方程式1给出：
B(|β2|L)1/2＜1/4              (1)
这里B是比特率，β2＝(Dλ2)/2πc，L是长度。
方程式1可以以比特率和在给定长度内累积的总色散来重写。基于上述关系，给定比特率和平均累积色散，便能够确定在色散变为限制因子前系统的总长度，对于10和40Gbs的比特率，在表1的6和7列中给出了这个长度。DC光纤1、2、3和4是理论上的光纤的例子，这里用它们来演示不同色散和色散斜率对系统长度的影响。DC光纤5是商用光纤，仅仅在一个波长，例如1550nm上补偿了色散。对于DC光纤5，表中未列出色散斜率，因为对于打算在单个波长上工作的DC光纤而言，不指定色散斜率，色散斜率可以在约-0.5和+0.5ps/nm2·km之间变化，不会对系统工作带来不利影响。注意，DC光纤1、2、3和4适合于在10Gbs系统中使用，它们使用在这种系统中能够在至少600km的距离上进行信号传输。在列出的五个光纤当中，只有DC光纤3适合于40Gbs系统使用。
DC光纤的κ值这里定义为：
     κ＝(DDC)/(D斜率DC)       (2)
式中DDC和D斜率DC是DC光纤的色散和色散斜率。相对色散斜率(RDS)，κ的倒数有时用于表征色散与色散斜率的比率。SMF光纤的色散与色散斜率的比率约为303。DC光纤3是唯一的，因为DC光纤的色散和色散斜率是这样的，能够在所有波长上实现基本完全补偿。换句话说，DC光纤3的κ值也是303。这一判据被定义为完全补偿。图2的线20称为完全补偿的线，因为其斜率是303。DC光纤3由线20上的一点表示，该点上色散为-85ps/nm·km，色散斜率为-0.28ps/nm2·km。其他的光纤落在线20上，例如具有-102ps/nm·km色散和-0.336ps/nm2·km色散斜率的一个光纤也提供完全补偿。
尽管对于10Gbs系统DC光纤3胜过DC光纤1、2和4，它并不增加值，因为陆上系统主要设计为约600km的最大距离。因此，并不提供完全补偿的一定的DC光纤适合于DC模件使用，如果这些DC光纤比提供完全补偿的光纤更容易产生，它们则是较好的。DC光纤1、2和4的κ值分别是457、548和380。比DC光纤1、2和4的κ值低且接近于303值的κ值对应于增强的色散特性，因此对应于更长的传输距离。DC光纤4和1是任意选择的，表示在图2中，这里它们分别由线21和22表示。线21与22之间的阴影区23代表一组提供可接受的色散和色散斜率的DC光纤，此外，它们能够用在比1000km更长的10GbsWDM系统中。具有线20与21之间色散特性的DC光纤，甚至具有线20之下和接近于其的色散特性的DC光纤则适合于用在DC模件中，但是它不必在10Gbs系统中使用具有这么低κ值的光纤。
仅仅具有在线20上或非常接近线20的色散特性的这些DC光纤才适合于在40Gbs系统中使用。
目前正在发展的掺铒光纤放大器将工作在L波段，这包括比1565nm当前极限更长的波长。目前提供使用的DC光纤(它们提供可接受的色散特性)不适合于在这些更长的波长上使用，因为它们的弯曲边缘波长是足够低的，以致于在比1565nm更长的波长上的损耗是不能接受的。随着截止波长(λC0)减小以及随着模场直径(MFD)增大，弯曲边缘向更短波长移动。在任何一种情况中，光被非常弱地引导。因此，为了推进弯曲边缘向更高的波长，λC0必须增大，和/或MFD必须减小。
如果MFD太小，诸如交叉相位调制和自相位调制的非线性效应增大，接头损耗增大。因此，MFD应当大于4μm，较佳地大于4.5μm。
为了提供所需的低的负色散和负色散斜率值，现有的DC光纤设计导致了截止波长低于约1000nm，有些低于800nm。在呈现所需色散特性的DC光纤中对于超过1565nm的弯曲边缘波长，截止波长应当高于1000nm，较好地高于1300nm。采用目前的DC光纤设计，在呈现色散斜率小于-0.2ps/nm2·km的光纤中，很难达到截止波长长于1000nm。截止波长应当比最低工作波长短得多，较佳地约短40nm-50nm，以避免衰减增大。对于在掺铒放大器波段工作的系统，λC0应当比约1500nm要短。
现有色散补偿光纤设计
由于在1300nm上以1550nm传输累积的大的正色散，零D光纤对于长距离信号传输已经不能接受，在这种1550nm系统中已经采用色散补偿光纤。这种色散补偿光纤呈现大的负色散，也可以呈现负的色散斜率。图1A和1B示出两种类型的以前采用的DC光纤的折射率分布，这些光纤提供合适的色散值(D≤-80ps/nm·km)和色散斜率值(D斜率≤-0.15ps/nm2·km)以及呈现适合于C波段系统(在高达1565nm的波长上工作)的弯曲边缘波长。在这种光纤中能够实现更大的色散和色散斜率负值；然而，诸如弯曲损耗的其他特性带来不利影响。
图1A所示的W型三层折射率分布包括一中心纤芯1、第二芯层或壕层2和包层3。由图1A表示的这种类型的光纤在美国专利5,361,319中作了揭示。芯1和壕2的直径分别是a和b。芯1和壕2相对于包层3的归一化折射率分别是Δ+和Δ-。具有折射率nX的芯层的Δ由(nX 2-nCL 2)/2nX 2给出，这里nCL是包层的折射率。比率a/b以及前面所述的芯特性能够被最佳化，以实现大的色散负值伴随负色散斜率。已经认识到，使负色散和负色散斜率最佳化的设计会承受弯曲损耗、光传播问题等。这些W型光纤的截止波长低于1000nm，弯曲边缘波长低于1700nm。
图1B示出另一种类型DC光纤的折射率分布，该光纤包括一个附加纤芯特征，即直接邻接壕的正德尔塔环，用于改善光传播特性。包括邻接壕区的环的光纤在美国专利5,361,319中也作了揭示。
图1B所示的光纤包括中心纤芯11，周围环绕壕区12，它周围又环绕环区13。中心纤芯11、壕12和环13相对于包层3的归一化折射率分别是ΔC、ΔM和ΔR，这里ΔC等于(nC 2-nCL 2)/2nC 2，ΔM等于-(nM 2-nCL 2)/2nM 2，ΔR等于(nR 2-nCL 2)/2nR 2，这里nC、nR和nCL分别是中心纤芯区、环和包层的峰折射率，nM是壕的最小折射率，中心纤芯11、壕12和环1 3的外半径分别是rC、rM和rR。
图2的曲线24是特定类型图1B光纤分布的色散对色散斜率的曲线。-80ps/nm·km的负色散的光纤特性是：ΔC＝～1.9％、ΔM-0.52％和ΔR＝0.25％、rC＝1.65μm、rM＝3.6μm和rR＝3.95μm。曲线图中的每个数据点代表图1B所示分布的给定纤芯半径的光学特性。具有不同外径和不同纤芯半径的光纤是拉制而成的，折射率分布是测量的并输入到计算机模型，产生光纤色散特性。不同纤芯直径是通过初始形成多个相同DC光纤纤芯预制件从给定分布获得的；提供的每个预制件具有不同的外包层厚度。当将最终拉制坯料拉制到预定外直径时，纤芯半径是不同的。在曲线最右侧的数据点(这里色散约为-42ps/nm·km)代表最大直径，纤芯直径在位于左侧的数据点上减小，这里色散是更大的负数。采用具有约-85ps/nm·km色散的曲线24类型光纤一直认为是较佳的，因为它们比呈现更大负数色散的光纤对弯曲更不敏感。
正如前面指出的，600km10Gbs C波段系统并不需要完全补偿解决办法(由图2中线20表示)。落在图2中阴影区23中的适当解决办法满足10Gbs系统的要求，同时提供某一误差边界。一些目前可供使用的DC光纤满足这些要求。此外，有些目前可供使用的DC光纤具有落在图2中线20上或附近的特性，由此它们则适合于在小于1565nm波长上工作的40Gbs C波段系统使用。
在图1B所示的目前DC分布上进行灵敏度分析和光学空间映射，以提供所需的色散特性，同时改善其他光纤特性。仅仅给出了这种分析的基本结果。由于这些被分析的分布的κ值大于303，κ的降低代表色散特性上的改善。
本发明的DC光纤提供在10或更大Gbs下工作的WDM系统用于补偿色散所需的必要的负色散和负色散斜率，较佳地具有在L波段工作的能力。
                          发明概要
本发明的一个方面是一种色散补偿光纤，其分布是这样的，截止波长是足够长的，从而使光纤能够使用在L波段中，同时维持所需的色散和色散斜率值。另一个方面是一种色散补偿光纤，具有负色散和色散斜率特性，适合于在以至少10Gbs比特率工作的基于SMF的WDM系统中使用。再一个方面是一种色散补偿光纤，呈现大的负色散和负色散斜率值以及还不被弯曲灵敏度牵制。本发明的另一个方面是一种光学传输系统，包括至少40km针对在1290-1330nm下低色散操作最优化的单模光纤，串联具有负色散和色散斜率特性的长度十分短的色散补偿光纤，后者适合于使用在以至少10Gbs的比特率在大于1520nm的波长上，较佳地在大于1570nm的波长上工作的WDM系统中。再一个方面是制造色散补偿光纤的方法，使得含有易于扩散掺杂物的区域能够位于未掺杂区域附近。
本发明的一个实施例涉及一种透明材料的色散补偿光纤纤芯，周围围绕折射率nCL的透明材料的包层。纤芯包括具有最大折射率nC的中心纤芯，使得ΔC大于+1.2％，周围环绕具有最小折射率nM的壕区，使得ΔM≤-0.4％，其周围环绕一环区，该环区包括折射率随半径增大而增大到折射率至少nR的区段，使得ΔR≥+0.15％。该区段位于壕区之外至少0.3μm的半径处。光纤的折射率分布是这样的，光纤的色散斜率在约1550nm波长处小于-0.15ps/nm2·km，光纤的色散斜率较佳地在约1550nm波长处小于-0.2ps/nm2·km，而在该波长处的色散较佳地小于-80ps/nm·km。
环区可以包括分别具有最大折射率ΔR1和ΔR2的内侧部分和外侧部分，所述折射率均大于nCL。内侧环区部分和外侧环区部分被折射率为nS的中间环区分开，所述折射率小于nR1和nR2或者内环部分可以直接位于邻接外环部分。折射率分布是这样的，ΔR1可以等于0、小于0或大于0。
环区的外侧部分可以包括具有最大折射率n2的峰，使得ΔR2≥+0.15％。峰的最大折射率可以位于离开壕区外侧边缘0.3μm与3μm之间，较佳地位于离开壕区外侧边缘1μm与2.5μm之间。
光纤的包层可以有掺有折射率增大剂的硅石组成，壕区可以由掺有折射率减小剂，例如但不限于氟的硅石形成。
按照再一个实施例，色散补偿光纤包括：透明材料的纤芯，周围围绕折射率nCL的透明材料的包层。纤芯包括三个径向相邻区，按照半径的增大依次称为：(a)具有最大折射率nC的中心纤芯，(b)具有最小折射率nM的壕区，和(c)包括具有最大折射率nR1和nR2的相异的内侧部分和外侧部分的环区，其中nC＞nR1＞nCL＞nM和nC＞nR2＞nCL＞nM。光纤的径向折射率曲线的特征在于，环区外侧一半曲线下的面积大于环区内侧一半曲线下的面积。光纤的中心纤芯区较佳地具有最大折射率nC，使得ΔC大于+1.2％，以及壕区较佳地具有最小折射率nM，使得ΔM≤-0.4％。
本发明的再一个实施例涉及一种色散补偿光纤，包括透明材料的纤芯，周围围绕折射率nCL的透明材料的包层。纤芯包括具有最大折射率nC的中心纤芯区，使得ΔC大于+1.2％，周围环绕具有最小折射率nM的壕区，使得ΔM≤-0.4％。壕区周围环绕一环区，该环区包括具有折射率分别为nR1和nR2的内侧部分和外侧部分，所述折射率均大于nCL，由此ΔR1和ΔR2是正的。光纤的折射率分布是这样的，截止波长大于1000nm，色散斜率在约1550nm波长处小于-0.2ps/nm2·km。
另一个实施例涉及一种色散补偿光学传输链路，包括至少40km标准单模传输光纤(针对在1290-1330nm之间的范围某一波长上低色散操作最优化)与色散补偿光纤的串联组合，后者包括透明材料的纤芯，周围围绕具有折射率nCL的透明材料包层。纤芯包括具有最大折射率nC的中心纤芯，使得ΔC大于+1.2％，周围环绕具有最小折射率nM的壕区，使得ΔM≤-0.4％。壕区周围环绕一环区，该环区包括折射率随半径增大而增大到折射率至少nR的区段，使得ΔR≥+0.15％。该区段位于壕区之外至少0.3μm的半径处。光纤的折射率分布是这样的，光纤的色散斜率在约1550nm波长处小于-0.15ps/nm2·km，由此系统能够在大于1520nm的波长上以至少10Gbs的比特率工作。
本发明还涉及一种形成光学器件的方法。在一个模心上沉积基本玻璃微粒第一涂层，以及在该第一涂层的外表面上沉积玻璃微粒的第二涂层，第二涂层由基本玻璃和至少一种掺杂物形成的。从产生的多孔玻璃预制件上取出模心，形成一个纵向通孔。使所述预制件干燥并对其进行烧结，形成具有内部区的固体玻璃管，所述内部区基本上没有所述至少一种掺杂物。沉积第一涂层的步骤包括：以第一密度在模心上沉积第一层基本玻璃微粒，在第一层上沉积过渡层基本玻璃微粒，使得过渡层的密度从第一层上的第一密度改变到过渡层外表面上的第二密度，第二密度比第一密度低至少30％，以及以第二密度在过渡层上沉积第三层基本玻璃微粒。
沉积第一涂层的步骤包括可以包括以第一速率将第一反应剂馈送到燃烧器，从火焰产生一束基本玻璃微粒流。将该玻璃流射在模心上，在模心上沉积第一层。使第一反应剂的流动速率从第一流动速率逐步增大到第二流动速率，以形成过渡层。以第二速率将第一反应剂馈送到燃烧器，以形成第三层。第一流动速率较佳地小于第二流速速率的70％。此外，火焰在第一层的沉积过程期间比其在第二层的沉积过程期间更热。
在一个实施例中，其中基本玻璃是SiO2，掺杂物是GeO2，以及其中第一反应剂是SiCl4，在形成第一层的过程期间SiCl4的流动速率较佳地小于在形成第三层的过程期间SiCl4的流动速率的70％。此外，在烧结步骤期间通过将至少75％sccm氯流入到纵向孔径中可降低GeO2扩散和沉积在玻璃管内侧区中的趋势。
本发明的再一个方面涉及形成含氯的玻璃制品的方法。该方法包括形成多孔的含氟的玻璃预制件和将多孔预制件加热到第一温度，对预制件进行烧结的步骤。然后将经烧结的预制件暴露于至少1000℃的温度，该温度低于第一温度。
应当理解，以上的一般描述和以下的详细描述均仅仅是本发明的示例，期望为理解所主张的本发明的本质和特征提供一个概述或框架。包含的附图提供对本发明的进一步理解，这里引入并构成说明书的一部分。附图说明本发明的各个实施例，结合描述起说明本发明原理和工作的作用。
                         附图简述
图1A和1B是现有技术色散补偿光纤的两种常用类型的折射率分布。
图2是表明图1B所示光纤的光纤外径不同值的色散与色散斜率之间的关系曲线，它附加地示出了适合于在高比特率系统中使用的DC光纤的色散和色散斜率的可接受区。
图3是本发明的色散补偿光纤一个方面的理想折射率分布。
图4是本发明色散补偿光纤一个实施例的折射率分布。
图5A、5B和5C是本发明的进一步实施例的折射率分布。
图6示出表示包层的上掺杂的多个折射率分布。
图7是以表4表明的光纤分布的色散和色散斜率之间的关系曲线。
图8是以表4表明的DC光纤分布的色散与色散斜率之比作为色散的函数的关系曲线。
图9示意地示出采用色散补偿光纤的光学传输系统。
图10示意地示出玻璃微粒的沉积，以形成在制造本发明的色散补偿光纤中使用的多孔玻璃预制件。
图11是一截面图，表明将多孔的预制件固结到玻璃棒中，以形成在制造色散补偿光纤中使用的预制件。
                     较佳实施例的详细描述
在本发明范围内的一组折射率分布提供优良的负色散和负色散斜率，改善了光纤特性，如弯曲灵敏度。按照本发明的DC光纤呈现一个“环区”，该环区包括折射率增大的区段，这里折射率随半径增大而增大到至少nR，使得ΔR≥+0.15％。环区的折射率增大区段位于壕区以外至少0.3μm的半径上。
为了本讨论目的，壕的外侧边缘可以作如下限定。对于图4类型分布，这里壕的外侧边缘的斜率在曲线达到0德尔塔之前几乎没有经历变化，曲线上处于0德尔塔的点是壕的外侧边缘。对于图5B类型分布，这里壕的外侧边缘的斜率在曲线达到0德尔塔之前经历突变，曲线上发生突变的点是壕的外侧边。
按照本发明的DC光纤的环区通常具有相异的内侧部分和外侧部分，考虑到以下实施例，其特性变得明显的。“相异”意指环区不是象图1B环区13那样的折射率分布的单个基本对称区，这里最大折射率出现在环的中心上或附近。而是，环区的内侧区和外侧区是相异的，其中它们两个分离间隔开或未间隔开的环或部分，它们具有相同或不同的折射率。
结合图3、4、5A、5B、5C和6描述环区的各个实施例。在多数实施例中，环区的最大折射率出现在环区的半径上而不是在其半径中心上。在较佳实施例中，光纤的径向折射率分布特征在于，在环区外侧一半曲线下的面积大于环区内侧一半曲线下的面积。图5C是一种例外，其中光纤的环区是单个对称折射率峰，其最大折射率出现在环区的中心上。
本发明的一个突出特征是其环区，该环区使得光纤能够呈现大的负色散和合适的负色散斜率，而没有出现不适当的弯曲灵敏度，即弯曲边缘向更长的波长移动。适当的负色散斜率是指斜率负数足够大到满足特定系统的要求。在小于1565nm上工作的窄带系统可能仅仅要求小的负色散斜率，例如约-0.15ps/nm2·km和色散D≤-80ps/nm·km。WDM系统可能要求在工作波长上色散斜率D斜率≤-0.2ps/nm2·km或者甚至≤-0.3ps/nm2·km。可以使各种纤芯参数最优化，以实现所需的色散特性，通过适当设计环区能够补偿在现有技术光纤中一直产生的不利结果。例如，能够将ΔC降低到1.5％或更小，能够将ΔM降低到负数比-0.4％更大的值，能够使截止波长维持在约1000nm的波长。本发明还包括这些DC光纤，它们具有良好的色散特性和具有小于约1000nm的截止波长、弯曲边缘波长足够长到能够在C波段系统中使用。
本发明的DC光纤一个方面的折射率分布示于图3中。光纤分布包括中心纤芯31，周围围绕壕区32，它周围又围绕第一和第二环区33和34，它们包括环区41。在较佳实施例中，中心纤芯31具有梯度折射率分布，由此其折射率按照方程式n(r)＝nC[1-(r/a)α]降低，这里α是在1与∞之间的一个数，较佳地在约1.5与2之间。中心纤芯31、壕32、环33、环34和环之间区35、36、37相对于硅石包层38的归一化折射率分别是ΔC、ΔM、ΔR1、ΔR2和ΔS，其中ΔR1等于(nR1 2-nCL 2)/2nR1 2，ΔR2等于(nR2 2-nCL 2)/2nR2 2，ΔS等于(nS2-nCL 2)/2nS 2；其中nR1nR2和nS分别是第一环区、第二环区和环间间隔的峰折射率。ΔC、ΔM、nC、nM和nCL的定义如以上设定。中心纤芯31、壕32和环33和34的半径分别是rC、rM、rR1和rR2其余的德尔塔值和折射率均在图1B的说明中述及。壕区位于紧邻中心纤芯31和第1环33处。
在图1B类型分布中，ΔC不得不维持相对较大，即约1.8％到2％，以防止DC光纤是弯曲敏感的，在本发明的光纤中nC的值可以是这样的，使得ΔC≤1.8％，在某些情况中，nC较佳地要足够低，使得ΔC≤1.5％，这种光纤不会显露过大的弯曲灵敏度。
壕区32的深度随半径增大而减小。获得这种类型分布的一种方法是对多孔管状预制件进行掺杂，通过让含氟的气体流入到管状预制件的中心并通过预制件孔向外流出而形成壕区。壕区分布39和40可以通过让掺杂物气体，较佳地是CF4沿管状预制件的外表面流动以及在掺杂步骤期间流入到其中心而获得。尽管壕区32的ΔM值比区39的低，但是二者分布对光纤特性具有相似影响。尽管壕区32和40具有相同的最大深度，壕区40对色散斜率具有更大的影响，因为壕区40的低ΔM通过其整个半径延伸。然而，为了提供适当的色散特性，-0.7％≤ΔM≤-0.4％，为了光纤制备的便利，当采用特定光纤制备工艺方法时，ΔM≥-0.65％。
图3的环33和34可以用0德尔塔的区(线35)分开，或者它们可以用正或负的德尔塔的区分开，正如分别用虚线36和37表示的。另一方面，环可以彼此直接相邻，由此间隔为0。环区的内侧和外侧部分的峰折射率较佳地是不同的，折射率较佳地是这样，ΔR1＜ΔR2较低的ΔR1值趋向于提供更小负色散斜率值。然而，有效面积减小，弯曲性能变差。
图3示出包层处于外环34以外的半径处，分布可以包括环34与包层38之间的正和/或负德尔塔的附加区，其作用是改善色散特性或其他光纤特性。
图3是希望仅仅说明本发明的理想折射率分布，当基于该图的光纤在实际制造时，象壕32边缘的方形边缘将由于诸如掺杂物扩散的工艺条件而变圆或者别的改动。折射率分布的圆形部分在图4中是明显的，该图是纤芯预制件的折射率分布，它的环区分别包括分开的内外环33’和34’，其中ΔR1＜ΔR2和ΔS＞0。
作为由环区外侧部分中折射率分布提供的色散特性上改善的一个例子，形成具有相似折射率分布的DC光纤。第一光纤具有图1B类型分别，第二光纤的不同之处在于它包含第二环34’，如图4所示。对于这两种光纤，ΔC、ΔM、ΔR1的值分别约为1.9％、-0.52％、0.25％。图4分布的环的中心之间的间隔s约为1.15μm。ΔR2的值约为0.42％，ΔS的值约为0.16％。
图1B类型光纤在约1550nm的测量波长上呈现-85ps/nm.km的色散和-0.17ps/nm2·km的色散斜率。图4类型光纤在相同测量波长上呈现-120ps/nm·km的色散和-0.2ps/nm2·km的色散斜率。增加第二环34’较大地增大了截止波长，还使光纤在更大的色散负数下更加稳定。这一新设计的另一个很需要的属性极大地改善了弯曲灵敏度。第二光纤的弯曲边缘约为1700nm，而图1B所示光纤的弯曲边缘在约1600nm的波长上。
图5A、5B和5C的分布呈现了良好的色散特性。在图5A中，内环部分44具有相对较小的德尔塔，而外环部分45的德尔塔比内环部分的要大得多。减小内侧部分的德尔塔导致κ的减小，其值的范围在300至425是易于达到的。环的内侧部分的德尔塔以ΔI表征，这是在光纤的壕区与环部分之间界面43上的折射率德尔塔。ΔI的值应当小于0.15％，较佳地为0或接近于0。环区的外侧部分45以折射率德尔塔ΔR和半高环宽度wR来表征。环的外侧部分的另一个重要特性是环峰半径相对于壕外侧边缘的位置(rR-rM)。(rR-rM)的值应当在0.3μm与3μm之间，较佳地在1μm与2.5μm之间。
制造图5A所示光纤的工艺(它利用掺杂物SiF4)导致德尔塔随半径增大变为负数更小的壕。这种分布的壕德尔塔以表2B，最大壕％德尔塔ΔM-MAX、最小壕％德尔塔ΔM-MIN和平均壕％德尔塔ΔAVG来表征。
制造图5B所示光纤的工艺(它利用掺杂物CF4)导致这样的折射率分布，壕46呈现随半径增大德尔塔是相对恒量。这种分布的壕德尔塔以表2B平均壕％德尔塔ΔAVG来表征。
表2A和2B列出DC光纤F和G以及DC光纤H的物理特性，前者具有图5A所示类型的折射率分布，后者具有如图5B所示类型的折射率分布。DC光纤F、G和H的光学特性列于表3A和3B中。
                          表2A
DC   光纤直径   纤芯半径   壕半径    壕宽度  环峰半径  半高度环宽
光纤  (μm)     (μm)rC   (μm)rM (μm)wM (μm)rR  (μm)wR
F      125      1.74       4.19       2.45    5.55      0.61
G      125      1.75       3.88       2.13    5.74      0.49
H      128      1.75       3.89       2.14    5.84      0.51
                        表2B
DC     纤芯Δ％   环区Δ％   界面Δ％   最大壕区    最小壕区     平均壕区
光纤    ΔC       ΔR       Δ1     Δ％ΔM-MAX Δ％ΔM-MIN Δ％ΔM-AVG
F      1.96       0.45        0.04      -0.63        -0.44        -0.52
G      1.93       0.58        0.00      -0.69        -0.42        -0.52
H      1.88       0.51       -0.08                                -0.50
                                 表3A
                                    弯曲针脚     弯曲针脚     在PA＝5dB
DC     PK Attn       PK Attn        阵列1550     阵列1620     /km的波长
光纤   1550(dB/km)   1620(dB/km)    (dB/km)      (dB/km)        (nm)
F      0.53          0.45           0.83          8.21          1610
G      0.50          0.43           0.13          1.80          1660
H      0.45          0.41           0.08          0.87          1690
                                表3B
DC         色散       色散      百分比      MFD       截止        κ
光纤      1545nm      斜率      补偿        1550      波长        值
F         -90.6       -0.30     99％        4.64      1096       304.32
G         -89.5       -0.24     80％        4.66      1423       373.33
H         -86.9       -0.19     67％        4.75      1507       450.67
为了确定表2B中列出的德尔塔值，在光纤预制件上沉积外包层之前在York分布分析仪上对光纤预制件进行测量。由于预制件组份不会引起ΔI是负的，认为York分布引起DC光纤H的ΔI的人为现象是-0.08％。
DC光纤可以是这样形成的，光纤折射率分布如图5B所示。在这种光纤中，环区的内部部分47的折射率是这样的，ΔI为负。内部部分47可以通过对硅石掺杂而形成，用诸如氟的折射率减小掺杂物形成该区。如果其他分布特性保持相同，由于使ΔI变为更小的负数，色散特性改善，但是光纤弯曲灵敏度变差。图5B示出，在半径rM的壕的外侧边缘出现在折射率分布曲线上曲线斜率发生突变的点上。
通过实验已知，DC光纤在1550nm的衰减主要是由弯曲边缘占主导。可以采用针脚阵列(Pin Array)测试来提供过大的衰减值，它们是对DC光纤的线圈的衰减的有用的代用品。将10个0.65μm直径针脚排列成一线性阵列，中心间的间隔5mm。采用8米的DC光纤作测试。光纤的端部在相邻针脚之间编织进出，测量光纤的衰减。从针脚阵列取出光纤，再次测量其衰减。由于针脚阵列引起的过剩损耗称为弯曲针脚阵列损耗。表3A示出，这一损耗在约1620nm的波长上比在1550nm的波长上更大。这表明，某些光纤适合于用作C波段中的色散补偿光纤，它们不适合于用作L波段。针脚阵列损耗在实验的最长波长上应当小于12dB/km，较佳地，针脚阵列损耗在该波长上应当小于5dB/km。表3A的最后一列示出弯曲针脚阵列损耗为5dB/km的波长。在给定波长，如1550nm或1620nm，更少的针脚阵列数目对应于更长的截止波长和/或更小的模场直径。
在相对更短测试长度的DC光纤上测量截止波长；测得的这些截止波长比整个几公里DC光纤的截止波长更大。整个长度的DC光纤的截止波长最高可以达到比表3B中列出的值低约100nm。
表3A和3B示出，随着环-壕间隔(rR-rM)增大，光纤呈现更低的弯曲损耗。
图5C是DC光纤的折射率分布，其环区由单个对称折射率峰48组成，即峰48在这个半径上达到ΔR最大值，该半径在界面50与环区外侧边缘49之间的中点。折射率随半径增大而增大，在壕区以外至少0.3μm的半径处折射率达到至少nR。nR的值是足够大的，以致于ΔR≥+0.15％。
采用本发明的环区的色散补偿光纤能够提供适合于在WDM系统中使用的负色散和负色散斜率，所述系统以10Gbs或更高的比特率工作同时呈现低的弯曲灵敏度。已经实现了超过300的优值。此外，这些DC光纤已经显露良好的模场直径，即直径大于约4μm。由于截止波长相对较长，以及弯曲边缘在至少1700nm的波长上，这一光纤设计在利用光纤放大器的提议系统中是有用的，该系统在1520nm至1620nm的波长上工作。
尽管通过减小ΔM能够实现更大的色散斜率负值，当ΔM值小于约-0.65％时，对于用纯硅石作包层的光纤，处理便更困难。已知用折射率增大掺杂物对包层作上掺杂将有效地提供更深的壕区。然而，具有图1A和1B所示类型的分布，当光纤截止波长低，不进行这种包层上掺杂，进行上掺杂会使截止波长更低。然而，增加第二环，可以使截止波长向更长波长(例如1300nm附近)移动，由此可以对由图3、4、5、5A、5B和5C表示的类型的光纤进行包层上掺杂，有效地获得更深的壕。
采用计算机建模技术来分析上掺杂的效应，以实现更深的壕。图6示出了双环DC光纤和上掺杂型式的分布。对于所有的分布，ΔM的值约为0.5％。考虑五种不同分布。由后缀“a”表示的分布部分表示没有上掺杂，由后缀“b”表示的分布部分表示进行上掺杂，使德尔塔增大0.1％德尔塔，由后缀“c”表示的分布部分表示进行上掺杂，使德尔塔增大0.2％德尔塔。表4中列出的所有数字代表相对于硅石的％德尔塔。
                             表4
分布     中心纤芯   壕区    第一环区    中间环区   第二环区    包层
A           2.0     -0.5      0.25         0         0.42       0
B           2.1     -0.5      0.35         0.1       0.52       0.1
C           2.2     -0.5      0.45         0.2       0.62       0.2
D           2.0     -0.5      0.25         0.1       0.42       0.1
E           2.0     -0.5      0.25         0.2       0.42       0.2
分布A代表类似于图3和4的折射率分布，其中环区包括两个隔开的环。在分布B和C中，除了壕以外的光纤所有部分被分别上掺杂0.1％德尔塔和0.2％德尔塔，与分布A相比较。如果采用例如锗石作为折射率增加掺杂物，可以将附加的锗石添加到包层和所有纤芯部分，壕区除外。分布D和E分别类似于分布B和C，不同之处是中心纤芯部分未进行上掺杂。
图7绘出了表2所有分布的色散和色散斜率之间的关系。另外，由实心菱形表示的线代表SMF光纤的完全补偿的线。图7示出，对于规定的负色散，能够实现所需的负色散斜率。箭头71指向更好色散特性的方向。因此，由空方块数据点表示的光纤分布比由黑圆表示的光纤分布显露更好的色散特性。但是箭头71也指向增大的弯曲灵敏度、较小的有效面积和较高的衰减的方向
由分布B表示的光纤呈现针脚阵列数目对于给定色散和色散斜率比由分布D表示的光纤更低，由分布C表示的光纤呈现针脚阵列数目对于给定色散和色散斜率比由分布E表示的光纤更低。
不管中心纤芯区是否与包层一起进行上掺杂，可以看到，在约1550nm的波长上能够实现-0.3至-0.4ps/nm2·km的负色散斜率，而色散约为-80至-100ps/nm·km。对于掺铒光纤放大器工作窗口中的完全补偿，-0.28至-0.34ps/nm2·km的斜率是-85至-100ps/nm·km范围色散所需要的。从图7描绘的数据点可以看到，在分布B、C、D和E当中已经实现这一要求。
在图8中，绘出了DC光纤A到E的色散/色散斜率的比率与色散的函数关系。实线是SMF光纤的色散/色散斜率值。这幅图形示出了，如果采用表2的光纤分布D，在1550nm工作窗口中对于约-90ps/nm·km的色散，应当实现完全补偿。
因此可以看到，本发明的环区能够实现相对较深的壕，而不会不利地减小光纤截止波长，由此提供高Gbs系统所需的十分大的负数色散斜率。
在由图9表示的传输系统中采用了按照本发明的DC光纤。信号的源81以大于1520nm的波长发射到传输链路中，包括在1294nm至1330nm范围内在诸如约1310nm波长上具有0色散的标准SMF光纤82。在SMF光纤82的端部，将信号耦合到掺铒光纤放大器83中。按照一个特定系统，然后将放大后的信号耦合到DC光纤84中。补偿光纤84可以位于传输链路中放大器83的任何一侧。此外，它可以位于SMF光纤82之前，使信号预先畸变，然后对其进行放大和发送。在有些系统中，可以采用DC光纤84，没有放大器，这取决于传输链路的长度。在将信号送至检测器85之前，采用带通滤波器86来滤除来自光纤放大器83的不想要的放大的自发辐射。图中未示出其他设备，如WDM组件。
结合图5A和5B说明，ΔI值接近0的DC光纤显示了十分好的色散和衰减特性。在制造这种光纤时，形成与壕区界面的多孔预制件的区域是由纯SiO2形成的，相邻的环区是由掺有折射率增大掺杂物(如GeO2)的SiO2形成的。在固结多孔预制件的过程期间，一些GeO2会扩散到相邻硅石区中，由此ΔI比0大得多，κ增大，弯曲损耗增大。导致形成图5B类型光纤的以下过程使GeO2扩散最小。
掺锗的硅石的中心芯棒是由任何一种适当的技术形成的。锗的浓度随半径减小，由此折射率按照方程式n(r)＝nC[1-(r/a)α]在径向上降低，这里α约为2，nC是棒的峰折射率，a是棒的外半径。
以传统方法通过在大直径模心上沉积硅石微粒形成掺氟的硅石管，然后取出模心，形成管状多孔预制件，它悬置在固结化炉中。在形成多孔预制件的过程期间以及在干燥/固结化过程期间采用图10所示类型的标准设备。将预制件初始加热到约1000℃足够长的时间，使其干燥，同时让氦流过马弗炉膛和让氦和氯流入预制件的中心。然后通过以足够速率降低预制件通过约1500℃的炉子热区而让氦和CF4流过马弗炉膛以及让氦、氯和CF4流入到预制件的中心，使其经受梯度固结化。
在第二次通过期间，将产生的预制件再加热到大于1000℃且小于烧结温度的温度，在掺氟管的下一步处理期间降低籽晶。这可以在氦流过马弗炉膛和氯流入管的中心时，通过以适当的速率通过1400℃的炉子热区拉制预制件来进行。这一过程形成一个固体的掺氟硅石管。
将上述的芯棒放在固体掺氟管中，通过对管子加热以及让氯流过棒与管之间的区域而影响氯清除。而后对棒与管之间的区域抽真空，对棒与管的组合端加热和再拉制，使管子坍塌在棒上，形成直径8mm中间预制件，其中管子与芯棒紧密接触。
然后从燃烧器91在模心90依次沉积未掺杂和掺杂硅石微粒层而形成多孔环预制件89，如图10所示。一个手柄(见图11)环绕模心90的一端。使模心其沉积过程期间相对于燃烧器沿其轴来回平移并绕其轴旋转。燃烧器91是普通的燃烧器，具有一个中心烟孔，周围是提供火焰气体的开口同心环，内屏氧IS和外屏氧OS。表5中列出了气体和反应剂到各个燃烧器开口的流动速率，这里所有的流动速率是以slpm为单位表示的。表5给出仅仅针对制造多孔预制件的内部稠密和过渡部分需要的这些燃烧器通过的流动速率。其余的燃烧器通过以普通方式进行。
                               表5
                                 火焰通过次数     IS       OS      O2       CH4     SiCl4     烟雾O2
1        0.75     1.5     3.5       5.0        0         0.5
2        3.0      6.0     4.2       5.0        1.3       2.0
11       3.41     5.81    5.11      6.078      1.32      2.368
12       3.41     5.81    5.11      6.078      1.32      2.368
36       3.535    5.753   5.293     6.298      2.5       2.478
在燃烧器相对于模心的第一次通过期间未发生沉积。在通过2-11期间，在形成高密度层多孔硅石的条件下在模心上沉积一层玻璃微粒，流动速率线性地从通过2时的速变为通过11时的速率。在燃烧器通过12-36期间，形成一个过渡层硅石，其中密度从高密度变为正常密度，流动速率线性地从通过12时的速率变为通过36时的速率。
预制件的其余部分是以普通方式沉积的。在通过37-156期间，沉积正常密度硅石。在通过157-201期间以普通方式沉积掺GeO2的SiO2。通过202-1201在多孔预制件上沉积纯硅石外层。
从多孔预制件89和手柄93上取出模心90，形成图11所示的空心的多孔预制件89。将长度较短的硅石毛细管95插入到与手柄93相对的预制件孔径96的端部。
给手柄93的小直径端提供多个凹陷101。在中间预制件棒99的一端上形成一个放大的端100。通过手柄93将棒99插入到预制件孔径96中，直至放大端100接触凹陷101为止。通过手柄93将复合预制件悬置在固结炉中，图中示意地示出了其炉膛94。将炉子加热到约1000℃60分钟，而让640sccm氦和66sccm氯通过手柄93流入到孔径96(箭头97)中，使预制件干燥。然后通过1500℃的炉子热区以5mm/分降低预制件，而让20slpm氦流过马弗炉膛(箭头98)和320sccm氦和90sccm氯通过手柄93流入孔径96中使预制件经受梯度固结。当背压计指示，管子95封闭，终止气体流动97。在烧结阶段期间，以5mm/分驱动产生的预制件通过1400℃热区，而让20sccm氦流过马弗炉膛。在固结过程期间，多孔预制件89坍塌在棒99上，形成固体玻璃棒，其折射率分布示于图5B中。将玻璃棒插入拉制炉中进行拉制，减小其直径，形成最终的预制件棒。
给最终的预制件棒进一步覆盖硅石微粒外包层，使其固结，形成用于拉制DC光纤的坯料。施加的外包层的量确定拉制光纤的纤芯直径，这又确定光纤的色散其他特性。正如表3A和3B所示，色散特性和诸如截止波长的光学特性也是由环峰与壕外层边缘之间的径向间隔确定的。这一径向距离是由沉积了过渡层之后沉积SiO2所采用的通过次数确定的。在上述例子的具体沉积部分中，其前36次燃烧器通过列在表5中，这一距离是由从通过37到156的120次通过确定的。
在表2A、2B、3A和3B中将产生的光纤的特性设定为DC光纤H。由于制造光纤的过程的两个特征，实现了ΔI接近于0。
第一过程特征涉及形成光纤包层环区和内区的预制件的沉积。要求DC光纤的这一区域包含很少或者不含折射率增加掺杂物(如GeO2)。为了防止GeO2扩散到SiO2内环区，尤其是到环/壕界面，形成环区的多孔预制件的第一沉积部分是以明显高于正常沉积密度的密度沉积的。为了实现这，形成SiO2的反应剂(如SiCL4)的流动以这样的流动速率降低，该流速小于在大于过渡区的半径上用以形成SiO2区的正常反应剂流动速率的70％。此外，在高密度层的沉积期间火焰温度高。在大于过渡区的半径上低密度区的密度是比预制件的第一沉积部分的密度低至少30％。而采用硅石和锗石制造以上例子的预制件，本发明的改进方法应用于任何合适的基本玻璃和折射率改进掺杂物。
第二个过程特征涉及形成光纤包层的环区和内区的预制件的固结。为了进一步防止GeO2扩散到SiO2内环区到环/壕界面，在烧结阶段期间让至少75sccm氯流入预制件孔径中。由于在预制件孔径和多孔预制件的相邻部分中的氯的高浓度，GeO2几乎不可能沉积在预制件的这个区域中。
没有这两个过程特征，GeO2则会从外环区45’扩散到内环区47(图5B)，赋予内环区足够大的ΔI正值，κ则增大，截止波长则低于所需值，因此减小弯曲边缘波长。
单单这些过程特征中的任何一个便会导致GeO2扩散的某些降低。
对于本发明可以作出各种改进和变化，而未偏离本发明的精神和范围，这对于本领域专业技术人员而言是显然的。因此，希望本发明覆盖本发明的这些改进和变化，只要它们在所附权利要求书及其等效的范围内。

Claims (26)

1.一种色散补偿光纤，其特征在于所述光纤包括：
透明材料的纤芯，周围围绕折射率nCL的透明材料的包层，所述纤芯包括三个径向相邻区，按照半径的增大依次称为：
(a)具有最大折射率nC的中心纤芯，使得ΔC大于+1.2％，
(b)具有最小折射率nM的壕区，使得ΔM≤-0.4％，
(c)环区，包括折射率随半径增大而增大到折射率至少nR的区段，使得ΔR≥+0.15％，所述区段位于所述壕区之外至少0.3μm的半径处，所述光纤的折射率分布是这样的，所述光纤的色散斜率在约1550nm波长处小于-0.15ps/nm2.km，这里ΔC等于(nC 2-nCL 2)/2nC 2，ΔM等于(nM 2-nCL 2)/2nM 2，ΔR等于(nR 2-nCL 2)/2nR 2。
2.如权利要求1所述的光纤，其特征在于：所述环区包括分别具有大于nCL的最大折射率nR1和nR2的内侧部分和外侧部分，以及其中ΔR1＜ΔR2，这里ΔC等于(nC 2-nCL 2)/2nC 2，ΔR1等于(nR1 2-nCL 2)/2nR1 2，ΔR2等于(nR2 2-nCL 2)/2nR2 2。
3.如权利要求2所述的光纤，其特征在于：所述内侧环区部分和外侧环区部分被小于nR1和nR2的折射率nS的中间环区分开。
4.如权利要求2所述的光纤，其特征在于：所述内侧环区部分在位置上与所述外侧环区部分直接相邻。
5.如权利要求2所述的光纤，其特征在于：ΔR1≥0。
6.如权利要求2所述的光纤，其特征在于：ΔR1＜0。
7.如权利要求2所述的光纤，其特征在于：所述环区的外侧部分包括具有最大折射率n2的峰，使得ΔR2≥+0.15％，以及所述峰的最大折射率位于离开壕区外侧边缘0.3μm与3μm之间。
8.如权利要求7所述的光纤，其特征在于：所述峰的最大折射率位于离开壕区外侧边缘1μm与2.5μm之间。
9.如权利要求1所述的光纤，其特征在于：所述环区的最大折射率出现在所述环区中心半径以外的半径上。
10.如权利要求1所述的光纤，其特征在于：所述环区的最大折射率出现在所述环区的中心半径上。
11.如权利要求1所述的光纤，其特征在于：所述光纤的径向折射率曲线的特征在于，所述环区外侧一半曲线下的面积大于所述环区内侧一半曲线下的面积。
12.如权利要求1所述的光纤，其特征在于：所述包层由硅石构成，所述壕区由掺有折射率减小掺杂物的硅石形成。
13.如权利要求12所述的光纤，其特征在于：所述折射率减小掺杂物包括氟。
14.如权利要求1所述的光纤，其特征在于：所述包层由掺有折射率增大掺杂物的硅石构成，所述壕区由掺有折射率减小掺杂物的硅石形成。
15.如权利要求14所述的光纤，其特征在于：所述折射率减小掺杂物包括氟。
16.如权利要求1所述的光纤，其特征在于：ΔM≥-0.7％
17.如权利要求1所述的光纤，其特征在于：ΔC≤2％。
18.如权利要求1所述的光纤，其特征在于：ΔC≤1.8％。
19.如权利要求1所述的光纤，其特征在于：ΔC≤1.5％。
20.如权利要求1所述的光纤，其特征在于：所述光纤的折射率分布是这样的，所述色散斜率在约1550nm波长处小于-0.2ps/nm2·km，
21.如权利要求20所述的光纤，其特征在于：所述光纤的折射率分布是这样的，所述色散在约1550nm波长处小于-80ps/nm·km，
22.如权利要求1所述的光纤，其特征在于：所述区段离开所述光纤中心至少4.75μm。
23.一种色散补偿光纤，其特征在于所述光纤包括：
透明材料的纤芯，周围围绕折射率nCL的透明材料的包层，所述纤芯包括三个径向相邻区，按照半径的增大依次称为：
(a)具有最大折射率nC的中心纤芯，
(b)具有最小折射率nM的壕区
(c)环区，包括具有最大折射率nR1和nR2的相异的内侧部分和外侧部分，其中nC＞nR1＞nCL＞nM和nC＞nR2＞nCL＞nM，所述光纤的径向折射率曲线的特征在于，所述环区外侧一半曲线下的面积大于所述环区内侧一半曲线下的面积。
24.如权利要求23所述的光纤，其特征在于所述中心纤芯具有最大折射率nC，使得ΔC大于+1.2％，以及所述壕区具有最小折射率nM，使得ΔM≤-0.4％，这里ΔC等于(nC 2-nCL 2)/2nC 2，ΔM等于(nM 2-nCL 2)/2nM 2。
25.一种色散补偿光纤，其特征在于所述光纤包括：
透明材料的纤芯，周围围绕折射率nCL的透明材料的包层，所述纤芯包括三个径向相邻区，按照半径的增大依次称为：
(a)具有最大折射率nC的中心纤芯，使得ΔC大于+1.2％，
(b)具有最小折射率nM的壕区，使得ΔM≤-0.4％，
(c)环区，包括分别具有大于nCL的最大折射率nR1和nR2的相异的内侧部分和外侧部分，由此ΔR1和ΔR2为正，这里ΔC等于(nC 2-nCL 2)/2nC 2，ΔM等于(nM 2-nCL 2)/2nM 2，ΔR1等于(nR1 2-nCL 2)/2nR1 2，ΔR2等于(nR2 2-nCL 2)/2nR2 2，所述光纤的折射率分布是这样的，截止波长大于1000nm以及所述色散斜率在约1550nm波长处小于-0.2ps/nm2·km。
26.一种色散补偿光学传输链路，包括至少40km标准单模传输光纤的串联组合，所述光纤是针对在1290与1330nm范围的波长下低色散工作最佳化，所述色散补偿光纤包括透明材料的纤芯，周围围绕折射率nCL的透明材料的包层，所述纤芯包括三个径向相邻区，按照半径的增大依次称为：
(a)具有最大折射率nC的中心纤芯，使得ΔC大于+1.2％，
(b)具有最小折射率nM的壕区，使得ΔM≤-0.4％，
(c)包括折射率随半径增大而增大到折射率至少nR的区段的环区，使得ΔR≥+0.15％，所述区段位于所述壕区之外至少0.3μm的半径处，所述光纤的折射率分布是这样的，所述光纤的色散斜率在约1550nm波长处小于-0.15ps/nm2·km，由此所述系统能够在大于1520nm的波长上以至少10Gbs的比特率工作，这里ΔC等于(nC 2-nCL 2)/2nC 2，ΔM等于(nM 2-nCL 2)/2nM 2，ΔR等于(nR 2-nCL 2)/2nR 2。
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