CN1186250A - 色散偏移光纤 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种可有效地防止非线性光效应发生并具有适于远距离光传输的结构的色散偏移光纤。在波长为1,550nm时,该色散偏移光纤具有以下各种性能:色散度的绝对值为1.0至4.5ps/nm/km,色散梯度的绝对值不大于0.13ps/nm²/km,有效芯截面积不小于70μm²,及相对于波段为1.55μm的光的传输损耗不大于0.25dB/km。

Description

色散偏移光纤

本发明涉及一种在光通信或类似领域的光传输中所采用的单一模式的光纤(以下称作S-模式光纤)，尤其是涉及一种适用于波长复用传输的色散偏移光纤。

一般地，采用S-模式的光纤作为其传输线的光通信系统经常采用1.3μm或1.55μm波段的光作为传输用信号光。近来，为了降低传输线中的传输损耗，越来越多地采用1.55μm波段的光。在这种1.55μm波段的光的传输线中所采用的S-模式光纤(以下称作1.55-μm S-模式光纤)被设计成使其波长色散(由于光传播速度随波长而改变从而产生脉冲波分散的现象)为零(即得到一种色散偏移光纤，其零色散波长是1.55μm)。例如，作为这类色散偏移光纤，日本专利公告第3-18161号公开了一种具有双重芯型折射率分布的色散偏移光纤，其中芯部是由一个内芯层和一个具有低于内芯层的折射率的外芯层构成。此外，已公开的日本专利申请第63-43107号和第2-141704号提出一种具有凹下的包层/双重芯型折射率分布的色散偏移光纤，其中，除了上面提到的双芯结构以外，包层是由一个内包层和一个具有高于内包层的折射率的外包层构成的。

另一方面，近来随着波分多路复用(WDM)传输以及光放大器的出现而使得长距离传输成为可能。然而，在这种情况下，不可忽视非线性光效应的影响。因此，为消除非线性光效应，已有人提出改变上述折射率公布，进而使零色散波长向其信号波段中更短或更长的波长方向移动(日本已公开专利申请第7-168046号和美国专利第5,483,612号)。这里，非线性光效应是一种现象，其中信号光脉冲与光强的密度或类似量成比例地失真。这种现象成为限制传输速度以及中继传播系统中的中继距离的一个因素。

对上述现有技术研究后，本发明人发现了以下问题。也就是说，在用于波分多路复用传输的上述色散偏移光纤中，零色散波长被设置在一个与信号波段的波长量级不同的波长量级上以便防止出现非线性光效应，其有效芯截面积A_eff被设为约55μm²量级。尽管用于波分多路复用传输的传统的色散偏移光纤对于传统的应用已足够，但是对于现有技术来说，可能很难在传输变得更为复杂而波长复用将有进一步发展的情况下，在传统的传输距离内保证适宜的传输质量。

这里，如已公开的日本专利申请第8-248251号所公开的，有效芯截面积A_eff由下式给出： $A_{\mathrm{eff}}=2\mathrm{\π}\left[{{\∫}_0}^{\∞}{E}^2\mathrm{rdr}\right]/\left[{{\∫}_0}^{\∞}{E}^4\mathrm{rdr}\right]$ 其中E为传播光伴生的一个电场，r为由芯中心度量的径向距离。

本发明的目的在于提供一种可有效地防止出现非线性光效应并适于长距离传输的色散偏移光纤。

根据本发明的色散偏移光纤为一种S-模式光纤，主要由石英玻璃制成，其零色散波长向短于或长于信号光波段的波长方面偏移。一个被传输的目标通过根据本发明的色散偏移光纤时，至少一个光分量的中心波长位于1,500到1,600nm的范围内(信号光波段)。在本说明书中，1.55μm波段的光等同于信号光波段的光，该色散偏移光纤具有的零色散波长不在1.53μm(1530nm)到1.56μm(1560nm)的波段范围内，且在波长1,550nm时具有以下各种性能：色散度的绝对值为1.0到4.5ps/nm/km，色散梯度绝对值不大于0.13ps/nm²/km，有效芯截面积A_eff70μm²或再大些，和相对于1.55μm波段内的光的传输损耗不大于0.25dB/km。

在这里，当色散度绝对值小于1.0ps/nm/km时，在超过20km或更长的长距离传输中，由四-波混合，不稳定的调制和类似原因导致的波形失真是不能被忽略的。当色散度绝对值大于4.5ps/nm/km时，与之相反，在超过20km或更长的长距离传输中，由波长色散和自身相位调制所导致的波形失真是不能被忽略的。

在根据本发明的色散偏移光纤中，色散梯度的绝对值不大于0.13ps/nm²/km。因此，传输因色散波长产生的波形失真总量的变化被有效降低的信号光成为可能。

所产生的非线性光效应的大小与非线性光效应常数(N₂/A_eff)成正比。因此，在相同的传播光的条件下，使非线性光效应常数(N₂/A_eff)减小能有效地防止非线性光效应的发生。另一方面，由于非线性折射率N₂基本上是由光纤的主要材料所决定的，对于由相同的主要材料制成的光纤很难由传统的量级改变其非线性折射率N₂的值以防止非线性光效应的发生。

因此，根据本发明的色散偏移光纤，其有效芯截面积A_eff增加到70μm²或更大些，于是，所产生的非线性光效应的总量较传统的色散偏移光纤减少了至少20％。

图1为一种具有典型结构的色散偏移光纤中有效芯截面积A_eff和非线性光效应常数(N₂/A_eff)之间的关系曲线。由图1可以看出，在有效芯截面积A_eff为55μm²时，非线性光常数(N₂/A_eff)为5.8×10^-10(1/W)，在有效芯面积A_eff为70μm²时变为4.6×10^-10(1/W)，从而减少了约20％。因此，与传统的色散偏移光纤相比，根据本发明的色散偏移光纤可增加信号光中波长复用的程度。

通常，介质的折射率N在强光下根据光的强度而变化。因此，对折射率(N)的最低阶的影响可表示为：

N＝N₀+N₂·E²其中N₀为线性折射率，N₂为非线性折射率，而E为光电场波幅。即，在强光下，介质的折射率N为N₀和一个与光电场波幅E的平方成正比的增量之和。特别是第二项中的比例常数N₂(单位：m²/v²)被认为是非线性折射率。因为在各非线性折射率中，光信号脉冲的失真主要是受第二项非线性折射率的影响，所以在本说明中的非线性折射率主要指该第二阶非线性折射率。

此外，在根据本发明的色散偏移光纤中，因其入射信号光功率与传统的色散偏移光纤相比可提高约20％(约1dB)，在传输损耗假定为0.2dB/km的情况下，信号光传输的距离比传统光纤长5km。因此，例如在传统的中继站间距为50km的情况下，中继站的数目可减少约10％。

再有，根据本发明的色散偏移光纤在弯曲直径为32mm时的弯曲损耗为0.5dB/圈或更小些。这里，弯曲损耗是这样测量的，即将被测量的光纤缠绕在一个直径为32mm的芯棒上，并得到一测量出代表每一圈的损耗值。

通常，有效芯截面积A_eff越大，其外圆周表面上的光强密度就越大，从而产生更大的弯曲损耗。具有较大弯曲损耗的光纤会因光缆分编阶段，放缆阶段，连接时超长部分的处理以及类似情况所导致的不可避免的弯曲而产生较大的光损耗。因此，根据本发明的色散偏移光纤在弯曲直径为32mm时弯曲损耗为0.5dB/圈或更小，从而抑制了在光缆分编阶段或类似情况产生的弯曲所引起的光损耗。

优选地，在根据本发明的色散偏移光纤中，色散梯度的绝对值为0.09ps/nm²/km或更高。色散梯度越小，因信号光中波长色散产生的波形失真总量的变化也越小。另一方面，色散梯度越小，就越可能满足产生非线性光学现象之一的四-波混合的相位匹配条件。因此，在根据本发明的色散偏移光纤中，色散梯度的绝对值优选地至少为0.09ps/nm²/km但不高于0.13ps/nm²/km，从而，在传输信号光时，防止了由波长色散引起的波形失真总量的变化，并避免四-波混合的发生。

为实现上述性能，本发明的色散偏移光纤可通过双重芯型折射率分布或分段芯型折射率分布来实现，这两种折射率分布都为凹下的包层结构。

本发明的色散偏移光纤的第一实施例具有凹下的包层/双重芯折射率分布。该色散偏移光纤的第一实施例包括：一具有给定折射率和外径为2a的内芯；一环绕内芯外表面配置并具有比内芯低的折射率且外径为2b的外芯；一环绕外芯外表面配置并具有比外芯低的折射率的内包层；及一环绕内包层的外表面配置并具有比内包层高的折射率的外包层。即，根据本发明的色散偏移光纤，为具有凹下的包层/双重芯型折射率分布的色散偏移光纤。

根据本发明人研究的结果发现，在一个具有简单双重芯型折射率分布而不具有凹下的包层结构的色散偏移光纤中，即非凹下的包层/双重芯型折射率分布，当在其色散的绝对值在波长1550nm时设置在1.0至4.5ps/nm/km的状态下，其有效芯截面积A_eff增加时，其截断波长变短，从而增加了弯曲损耗。甚至在调整折射率分布以增加截断波长从而减少弯曲损耗时，由于截断波长不能超过信号光波长，弯曲损耗也不能充分地得到改善。

同时，根据发明人的发现，具有包层/双重芯型折射率分布的色散偏移光纤，其弯曲损耗小于具有简单双重芯型折射率分布的色散偏移光纤。于是，采用上述结构的光纤(具有凹下的包层/双重芯型折射率分布)利于实现前述的各种性能，并将弯曲损耗抑制在一个预定的水平或更低。

优选地，根据本发明第一实施例的色散偏移光纤满足以下关系式：

a/b≤0.15                             (1)

0.8％≤Δn₁≤1.2％                   (2)

0.12％≤Δn₂≤0.30％                 (3)

Δn₃/Δn₂≤0.95                     (4)其中Δn₁为内芯相对于内包层的折射率的相对差值，Δn₂为外芯相对于内包层的折射率的相对差值，和Δn₃为外包层相对于内包层的折射率的相对差值。

满足这些关系式的色散偏移光纤可以很好地实现前述的各种性能，并使其色散梯度的绝对值至少是0.09ps/nm²/km但不高于0.13ps/nm²/km。

这里，内芯相对于内包层的折射率相对差值Δn₁，外芯相对于内包层的折射率相对差值Δn₂，和外包层相对于内包层的折射率相对差值Δn₃分别定义如下：

Δn₁＝(n₁ ²-n₃ ²)/(2n₁ ²)    (5)

Δn₂＝(n₂ ²-n₃ ²)/(2n₂ ²)    (6)

Δn₃＝(n₄ ²-n₃ ²)/(2n₄ ²)    (7)其中n₁为内芯的折射率，n₂为外芯的折射率，n₃为内包层的折射率，和n₄为外包层的折射率。在本说明中，每个折射率相对差值是用百分率表示的。

优选地，根据本发明第一实施例的色散偏移光纤还满足下面的关系式：

1.2≤c/b≤3.5                       (8)

其中2c为内包层的外径。

以上关系式是基于这样的事实，即：在第一实施例的色散偏移光纤中，因内包层的存在而产生的弯曲损耗降低效应，在内包层过薄时将不会充分地显示出来。另一方面，在内包层过厚时，其作用可能和常规的包层相同，从而不能产生凹下的包层型折射率的截断波长缩短效应。当色散偏移光纤满足关系式c/b≥1.2时，在弯曲直径为32mm的情况下，弯曲损耗可变成0.5dB/圈或更小。

另一方面，本发明第一实施例的色散偏移光纤满足关系式c/b≤3.5时，其截断波长可很好地被缩短，从而可以容易地获得进行单一模式传输的信号光的一个波长范围。

其次，本发明第二实施例的色散偏移光纤具有凹下的包层/分段芯型折射率分布。第二实施例的色散偏移光纤包括：一具有给定折射率和外径2a的内芯；一环绕内芯外表面设置并具有比内芯低的折射率且外径为2b的中芯；一环绕中芯芯外表面设置并具有比中芯高的折射率且外径为2c的外芯；一环绕外芯的外表面设置并具有比外芯低的折射率的内包层；及一环绕内包层的外表面设置并具有比内包层高的折射率的外包层。

优选地，第二实施例的色散偏移光纤满足下列关系式：

a/c≤0.42                           (9)

b/c≤0.60                           (10)

0.5％≤Δn₁≤1.1％                 (11)

0.2％≤Δn₃-Δn₂≤0.7％               (12)

Δn₄/Δn₃≤0.95                       (13)

其中，Δn₁为内芯相对于内包层的折射率相对差值，Δn₂为中芯相对于内包层折射率相对差值，Δn₃为外芯相对于内包层的折射率相对差值，以及Δn₄为外包层相对于内包层的折射率相对差值。

上述关系式(9)和(10)是满足有效芯截面积A_eff为70μm²的条件。内芯相对于内包层的折射率的相对差值Δn₁最好为0.5％或更大以满足色散度的绝对值降至1.0到4.5 ps/nm/km的条件。此外，当折射率相对差值Δn₁为1.1％或更小时，色散梯度的绝对值降至0.09到0.13ps/nm²/km的范围内。(Δn₃-Δn₂)的值应为0.2％或更大以满足弯曲直径为32mm时的弯曲损耗为0.5dB/圈或更小的条件，并且(Δn₃-Δn₂)的值应为0.7或更小以使长度为2m的截断波长为2.2μm或更小。关系式(13)限制对应1.55μm波段的光的传输损耗不超过0.25dB/km。

此外，第二实施例的色散偏移光纤满足下列关系式：

1.2≤d/c≤3.5                      (14)

其中，2d是内包层的外直径。

当(d/c)小于1.2时，弯曲直径为32mm时的弯曲损耗变为0.5dB/圈或更小，并且当(d/c)超过3.5时，截断波长的缩短效应达到饱和。

由以下给出的详细的描述和附图，将会对本发明有更为全面的理解，这些说明仅是为了说明而不是作为对本发明的限制。

本发明的进一步的适用范围由下面的详细描述将变得非常明显。然而，应该理解，在陈述本发明的优选实施例同时所作的详细说明和给出特定的例子，仅仅是说明性的，因为对于熟悉本专业的人员来讲，根据这些详细的说明，在本发明的精神与范围内的各种改变和修改是很明显的。

图1为表示有效芯截面积A_eff和非线性光常数(N₂/A_eff)关系曲线的一个例子的图形；

图2为表示根据本发明的色散偏移光纤的一个典型实施例的横截面结构及其折射率分布的图形(凹下的包层/双重芯型)；

图3为表示值(a/b)和有效芯截面积A_eff之间关系曲线的图形；

图4为表示折射率相对差值Δn₁和相对于波长为1.550nm的光的色散度D的绝对值|D|之间关系曲线的图形；

图5为表示折射率相对差值Δn₁和色散梯度之间关系曲线的图形；

图6为表示折射率相对差值Δn₂与弯曲直径为32mm时所产生的弯曲损耗之间关系曲线的图形；

图7为表示折射率相对差值Δn₂与参照长度为2m的截断波长之间关系曲线的图形；

图8为表示值(Δn₃/Δn₂)与传输损耗之间关系曲线的图形；

图9为表示值(c/b)与在弯曲直径为32mm时所产生的弯曲损耗之间关系曲线的图形；

图10为表示值(c/b)与参照长度为2m的截断波长之间关系曲线的图形；

图11为表示根据本发明第一实施例的色散偏移光纤的横截面结构及其折射率分布的图形(凹下的包层/双重芯型)；

图12为表示根据本发明第二实施例的色散偏移光纤的横截面结构及其折射率分布的图形(凹下的包层/分段芯型)；

图13为表示如图12所示的第二实施例的色散偏移光纤的凹下的包层/分段芯型折射率分布的第一种应用的图形；

图14为表示如图12所示的第二实施例的色散偏移光纤的凹下的包层/分段芯型折射率分布的第二种应用的图形。

下面将参照图2至11对根据本发明的色散偏移光纤进行说明。在图形的说明中，彼此相同的部分将用相同的标号或文字来表示，并且不对其进行重复的描述。

图2为表示根据本发明的色散偏移光纤的一个典型实施例的横截面结构及其折射率分布的图形。如图2所示，此色散偏移光纤100包括一具有最大折射率为n₁和外径为2a的内芯110；一环绕内芯110外表面配置并具有折射率为n₂(＜n₁)和外径为2b的外芯120；一环绕外芯120的外表面配置并具有折射率为n₃(＜n₂)和外径为2c的内包层210；和一环绕内包层210的外表面配置并具有折射率为n₄(＞n₃)的外包层220。由于具有这种结构，色散偏移光纤100实现了一个凹下的包层/双重芯型的折射率分布101。

该色散偏移光纤满足下述关系式：

a/b≤0.15                        (1)

0.8％≤Δn₁≤1.2％              (2)

0.12％≤Δn₂≤0.30％            (3)

Δn₃/Δn₂≤0.95                (4)

1.2≤c/b≤3.5                    (8)其中Δn₁为内芯110相对于内包层210的折射率相对差值，Δn₂为外芯120相对于内包层210的折射率相对差值，和Δn₃为外包层220相对于内包层210的折射率相对差值。

图3为表示内芯110的外径2a和外芯120的外径2b之比与有效芯截面积A_eff的关系曲线的图形。在图3中，当Δn₁＝1.0％和Δn₂＝0.2％时，改变内芯110的外径2a和外芯120的外径2b以得到一为1,580nm的零色散波长。由图3可见，当(a/b)≤0.15时，A_eff≥70μm²。

图4为表示内芯110相对于内包层210的折射率相对差值Δn₁与对应于具有1,550nm波长的光的色散值D的绝对值|D|的关系曲线的图形。在图4中，改变内芯110的外径2a，外芯120的外径2b，内芯110相对于内包层210的折射率相对差值Δn₁和外芯120相对于内包层210的折射率相对差值Δn₂以满足(a/b)＝0.13和A_eff＝80μm²。从图4可以看出，当Δn₁≥0.8％时，|D|≥1.0 ps/nm/km，和当Δn₁≈1.2％时，|D|≤4.5ps/nm/km。

图5为表示内芯110相对于内包层210的折射率相对差值Δn₁与色散梯度的关系曲线的图形。在图5中，改变内芯110的外径2a，外芯120的外径2b，内芯110相对于内包层210的折射率相对差值Δn_I，和外芯120相对于内包层210的折射率相对差值Δn₂以满足(a/b)＝0.13，A_eff＝80μm²，在弯曲直径为32mm时弯曲损耗＝0.1dB/圈，和零色散波长＝1,580nm。由图5可见，当Δn₁≥1.2％时，色散梯度为0.13ps/nm²/km或更大。

图6为表示外芯120相对于内包层210的折射率相对差值Δn₂与弯曲直径为32mm时所产生的弯曲损耗的关系曲线的图形。在图6中，改变内芯110的外径2a，外芯120的外径2b，和外芯120相对于内包层210的折射率相对差值Δn₂，以满足在内芯110中相对于内包层210的折射率相对差值为Δn₁＝1.0％，(a/b)＝0.13，A_eff＝80μm²和零色散波长＝1.580nm。由图6可见，当Δn₂≥0.12％时，弯曲直径为32mm时的弯曲损耗为0.5dB/圈或更小。这里，弯曲损耗是在被测光纤绕直径为32mm的芯棒缠绕预定的圈数(例如，100圈)时进行测量的，并用测量出的每一圈的弯曲损耗值来表示。

图7为表示外芯120相对于内包层210的折射率相对差值Δn₂与参考长度为2m的截断波长的关系曲线的图形。在图7中，改变内芯110的外径2a，外芯120的外径2b，外芯120相对于内包层210的折射率相对差值Δn₂，和外包层220相对于内包层210的折射率相对差值Δn₃以满足内芯110相对于内包层210的折射率相对差值Δn₁＝1.0％，(a/b)＝0.13，A_eff＝80μm²，零色散波长＝1,580nm，和Δn₃/Δn₂＝0.8。

通常，光纤的截断波长λc的测量是在2m的长度上用弯曲的方法进行的，这种方法是由CCITT-G.650所建议的。一根长度L为2m的S-模式光纤，其截断波长λc，作为允许单一模式传输的最低波长，与上述测量的结果相符。如所周知的，当长度L增加时，截断波长λc的改变服从下边的表达式(15)：

λ_c(L)＝λ_c(L₀＝2 m)-0.184×log₁₀(L/L₀)         (15)

(见TKato等，OECC′96 Technical Digest，1966.7，Makuhari Messe，pp.160-161)。

另一方面，假定本发明的色散偏移光纤在20km或更长的距离内传输波长在0.55μm波段内的信号光。于是，长度为2m的截断波长λc(L₀)须满足下面的表达式(16)：

λ_c(L)＜1.5+0.732[μm]＝2.2μm    (16)

由图7可以看出，当Δn₂≤0.30％时，长度为2m的截断波长λc(L₀)≤2.2μm。

图8为表示比值(Δn₃/Δn₂)与传输损耗的关系曲线的图形。在图8中，在下列条件下改变外包层220相对于内包层210的折射率相对差值Δn₃。

由图8可见，在(Δn₃/Δn₂)＞0.95时传输损耗急剧增加超出0.25dB/km。

折射率相对差值Δn₁=1.0％；

折射率相对差值Δn₂＝0.20％；及

(a/b)＝0.13

图9为表示比值(c/b)与弯曲直径为32mm时所产生的弯曲损耗的关系曲线的图形。在图9中，在下列情况下改变内包层210的外径2c：

折射率相对差值Δn₁＝1.0％；

折射率相对差值Δn₂＝0.20％；

折射率相对差值Δn₃＝0.12％；

半径a＝2.1μm；及

半径b＝16.0μm

由图9可以看出，在直径为32mm时弯曲所产生的弯曲损耗，当(c/b)不大于1.2时急剧增加并超过0.5dB/圈。

图10为表示比值(c/b)与长度为2m时的截断波长的关系曲线的图形。在图10中，在下列条件下改变内包层210的外径2c：

折射率相对差值Δn₁＝1.0％；

折射率相对差值Δn₂＝0.20％；

折射率相对差值Δn₃＝0.12％；

半径a＝2.1μm；及

半径b＝16.0μm

由图10可以看出，当(c/b)不大于3.5时，降低截断波长的效果已达到饱和的程度。

即，当根据本发明的色散偏移光纤具有凹下的包层/双重芯型折射率分布时，其满足以下关系式：

a/b≤0.15                        (1)

0.8％≤Δn₁≤1.2％              (2)

0.12％≤Δn₂≤0.30％            (3)

Δn₃/Δn₂≤0.95               (4)

1.2≤c/b≤3.5                    (8)

因此，它在波长1，550nm时很好地满足了各种性能：色散值的绝对值为1.0到4.5ps/nm/km，色散梯度的绝对值不大于0.13ps/nm²/km，有效芯截面积A_eff为70μm²或更大，相对于波段1.55μm内的光的传输损耗不大于0.25dB/km，和在弯曲直径为32mm时的弯曲损耗为0.5dB/圈或更少。

因此，很好地得到了一种可以有效地防止了非线性光效应的发生并适于长距离光传输的色散偏移光纤。

另一方面，并不局限于上述具有凹下的包层/双重芯型折射率分布的色散偏移光纤，本发明可以各种方式实施。例如，该色散偏移光纤可应用于如下所述的具有分段芯型折射率分布的色散偏移光纤。

具有分段芯型折射率分布的色散偏移光纤包括：一具有预定折射率和外径2a的内芯；一环绕内芯外表面设置并具有低于内芯的折射率且外径为2b的中芯；一环绕中芯外表面设置并具有比中芯高的折射率且外径为2c的外芯；一环绕外芯的外表面设置，并具有比外芯低的折射率且外径为2d的内包层；及一环绕内包层的外表面设置并具有比内包层高的折射率的外包层。

因此，具有上述各种性能的色散偏移光纤应满足下列关系式：

a/c≤0.42                   (9)

b/c≤0.60                   (10)

0.5％≤Δn₁ ≤1.1％        (11)

0.2％≤Δn₃-Δn₂≤0.7％   (12)

Δn₄/Δn₃≤0.95           (13)

1.2≤d/c≤3.5               (14)

其中，Δn₁是内芯相对于内包层的折射率相对差值，Δn₂是中芯相对于内包层的折射率相对差值，Δn₃是外芯相对于内包层的折射率相对差值，及Δn₄是外包层相对于内包层的折射率相对差值，2d为内包层的外径。

这里，在分段芯型折射率分布中，每一玻璃层相对于内包层的相对折射率差值如下定义：

Δn_x＝(n_x ²-n_cld ²)/(2n_x)²

x＝1，2，3，4

其中，n₁是内芯的折射率，n₂是中芯的折射率，n₃为外芯的折射率，n₄为外包层的折射率。

图11为根据本发明的色散偏移光纤的第一个典型例子(双重芯型)的横截面结构及其折射率分布。如图11所示，该色散偏移光纤200具有凹下的包层/双重芯型折射率分布201且包括：一外径为4.2μm的内芯111；一环绕内芯111的外表面配置的外径2b为32μm的外芯121；一环绕外芯121外表面配置的外径2c为63μm的内包层211；和一环绕内包层211的外表面配置的外包层221。

同样，该色散偏移光纤200的第一实施例满足上述的关系式(1)至(4)和(8)，如下所示：

    a/b＝0.13＜0.15

    0.8％＜Δn₁＝0.98％＜1.2％

    0.12％＜Δn₂＝0.20％＜0.30％

    Δn₃＝0.12％

    Δn₃/Δn₂＝0.6＜0.95

    1.2＜c/b＝1.97＜3.5

另外，色散偏移光纤的第一实施例在波长为1,550nm时测量所得的性能如下：

零色散波长＝1,585nm；

1,550nm时的色散度＝-3.8ps/nm/km；

色散梯度＝0.111ps/nm²/km；

有效芯截面积A_eff＝78.2μm²；

截断波长＝1.59μm；

弯曲直径为32mm时，弯曲损耗＝0.1dB/圈；和

传输损耗＝0.21dB/km。

下面，图12为表示本发明的色散偏移光纤的第二实施例300的横截面结构与其折射率分布的图形。如图12所示，色散偏移光纤的第二实施例300具有分段芯型的折射率分布且包括一外径2a为7.0μm的内芯301；一环绕内芯301外表面设置且外径2b为13.4μm的中芯302；一环绕中芯302的外表面设置且外径2c为19.2μm的外芯303；一环绕外芯303的外表面设置且外径2d为38.4μm的内包层304；以及一环绕内包层304的外圆周设置的外包层305。

同时，色散偏移光纤的第二实施例300满足上述的关系式(9)到(14)，如下所示：

a/b＝0.36＜0.42                   (9)

b/c＝0.7＞0.60                    (10)

0.5％＜Δn₁＝0.72％＜1.1％       (11)

0.2％＜(Δn₃-Δn₂)=0.4％＜0.7％ (12)

Δn₄/Δn₃＝0.15＜0.95           (13)

1.2＜d/c＝2＜3.5                  (14)

此外，凹下的分段芯型折射率分布以如图13至14所示的各种方式变形。例如，图13示出在中芯302的折射率高于内包层304折射率(Δn₂＞0)的条件下，凹下的包层/分段芯型折射率分布的第一种应用；图14示了在中芯302的折射率低于内包层304(Δn₂＜0)的条件下，凹下的包层/分段芯型折射率分布的第二种应用。

色散偏移光纤的第二实施例在波长为1,550nm时测量所得的性能如下：

零色散波长＝1,567nm；

波长为1,550nm时的色散度＝-1.8ps/nm/km；

色散梯度＝0.110ps/nm²/km；

有效芯截面积Aeff＝81.8μm；

截断波长＝1.74μm；

弯曲直径为32mm时的弯曲损耗＝0.1dB/圈；及

传输损耗＝0.21dB/km。

如前面所详细描述的，在根据本发明的色散偏移光纤中，其零色散波长至少在波段1.53至1.56μm范围内是不存在的，而其有效芯截面积设置为70μm²或再大，有效地防止了非线性光效应的发生。因此，可以得到一种适于长距离离传输的色散偏移光纤，并能有效地限制非线性光效应的产生。

另外，由于根据本发明的色散偏移光纤具有凹下的包层/双重芯型或分段芯型的折射率分布的结构，它可减少弯曲损耗，并很好地实现了所要求的色散偏移光纤。

根据所描述的本发明，可以各种方式修改本发明是很明显的。这类修改不能偏离本发明的精神与范围，并且对于本领域技术人员来讲包括在所附权利要求书的范围之内的各种变形是显而易见的。

Claims (9)

1.一种色散偏移光纤，具有不在波段1.53至1.56μm内的零色散波长且在波长为1,550nm时具有以下性能：

色散度的绝对值为1.0至4.5ps/nm/km；

色散梯度的绝对值不大于0.13ps/nm²/km；

有效芯截面积不小于70μm²；和

相对于波段在1.55μm的光，传输损耗不大于0.25dB/km。

2.根据权利要求1所述的色散偏移光纤，其中，所述的色散偏移光纤在直径32mm下弯曲时相对于波段为1.55μm的光的弯曲损耗不大于0.5dB/圈。

3.根据权利要求1所述的色散偏移光纤，其中，所述的色散偏移光纤的色散梯度的绝对值在波长为1,550nm时不小于0.09ps/nm²/km。

4.根据权利要求1所述的色散偏移光纤，其中，所述的色散偏移光纤包括：

一内芯，具有预定的折射率和外径2a；

一环绕所述的内芯的外表面配置的外芯，所述的外芯具有低于所述的内芯的折射率和外径2b；

一环绕所述的外芯的外表面配置的内包层，所述的内包层具有低于所述的外芯的折射率；和

一环绕所述的内包层的外表面配置的外包层，所述的外包层具有高于所述的内包层的折射率。

5.根据权利要求4所述的色散偏移光纤，其中，所述的色散偏移光纤满足以下关系式：

a/b≤0.15

0.8％≤Δn₁≤1.2％

0.12％≤Δn₂≤0.30％

Δn₃/Δn₂≤0.95其中，Δn₁为所述的内芯相对于所述的内包层的折射率相对差值，Δn₂为所述的外芯相对于所述的内包层的折射率相对差值，和Δn₃为所述的外包层相对于所述的内包层的折射率相对差值。

6.根据权利要求5所述的色散偏移光纤，其中，所述的色散偏移光纤满足下述关系式：

1.2≤c/b≤3.5其中，2c为所述的内包层的外径。

7.根据权利要求1所述的色散偏移光纤，其中，所述的色散偏移光纤包括：

一内芯，具有预定的折射率和外径2a；

一环绕所述内芯的外表面配置的中芯，所述中芯具有低于所述内芯的折射率和外径2b；

一环径所述中芯的外表面配置的外芯，所述外芯具有低于所述中芯的折射率和外径2c；

一环绕所述外芯的外表面配置的内包层，所述内包层具有低于所述外芯的折射率；

一环绕所述内包层的外表面配置的外包层，所述外包层具有高于所述内包层的折射率。

8.根据权利要求7所述的色散偏移光纤，其中，所述的色散偏移光纤满足下列关系式：

a/c≤0.42

b/c≥0.60

0.5％≤Δn₁≤1.1％

0.2％≤Δn₃-Δn₂≤0.7％

Δn₄/Δn₃≤0.95

其中，Δn₁是所述内芯相对于所述内包层的折射率相对差值，Δn₂是所述中芯相对于所述内包层的折射率相对差值，Δn₃是所述外芯相对于所述内包层的折射率相对差值，Δn₄是所述外包层相对于所述内包层的折射率相对差值。

9根据权利要求8所述的色散偏移光纤，其中，所述的色散偏移光纤满足下述关系式：

1.2≤d/c≤3.5其中，2d为所述内包层的外径。

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