CN1205493C - 具有正色散的光纤中用于线内补偿色散的光纤 - Google Patents

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Abstract

公开了一种光纤，在波长1550nm处该光纤的色散为从-12ps/(nm.km)至-4ps/(nm.km)，并且色散与色散斜率的比率为从250nm至370nm。其折射率分布曲线包含带有凹槽形和环形的长方形或梯形。光纤传输系统使用这种光纤补偿在波长1550nm处色散为从5ps/(nm.km)至11ps/(nm.km)并且色散与色散斜率的比率为从250nm至370nm的线路光纤中的累积色散。

Description

具有正色散的光纤中用于线内补偿色散的光纤
交叉引用
本申请是基于2000年10月26日提出的第0013724号法国专利申.请，其所公开的全部内容以参考的方式被引用在本发明中，并且由此根据35U.S.C§119要求其优先权。
技术领域
本发明涉及光纤传送，更具体地说涉及在光纤传输系统中色散和色散斜率(slope)的补偿。
背景技术
光纤的折射率分布曲线(index profile)通常由将光纤的折射率与其半径相关联的函数图形来描述。常规上是在横轴上画出距该光纤的中心的距离r，在纵轴上画出该折射率和该光纤的包层的折射率的差。因此对于分别为阶跃型、梯型和三角型的图形分别使用了术语“阶跃”折射率分布曲线、“梯型”折射率分布曲线和“三角型”折射率分布曲线。这些曲线通常表示光纤的理论或设定点分布，并且因光纤制造上的局限可能产生极为不同的分布。
在新的高比特率波分复用传输网络中对色散进行管理是很有益的，特别是对大于或等于40Gbit/s或160Gbit/s的比特率来说更是如此。目的是，为了限制脉冲变宽，对所有复用的波长通过链接基本上获得累积的零色散。几十ps/nm的累积色散值通常是可以接收的。同时在该系统中所使用的波长的附近避免本地(local)色散为零值也是有益的，因为对其来说非线性影响是最强的。而且，对该复用的一定范围内的累积色散斜率进行限制以防止或限制复用信道之间的失真也是有益的。色散斜率常规上是色散对波长的导数。
阶跃折射率光纤，也称为单模光纤(SMF)，以往在光纤传输系统用作线路(line)光纤。申请人的ASMF200阶跃折射率单模光纤具有的色散相消(cancellation)波长λ0从1300至1320nm，在1285至1330nm的范围内，色散小于或等于3.5ps/(nm.km)，并且在1550nm处的级(order)为17ps/(nm.km)。在1550nm处色散斜率的级为0.06ps/(nm2.km)。
此外，也已经有了色散位移光纤(DSF)。在其所被使用的传输波长处，色散基本为零，该波长通常与硅(silica)色散基本为零的1.3μm的波长不相同。换句话说，硅的非零色散通过增加光纤纤芯和包层之间的折射率差Δn被补偿—由此使用了术语“位移”。该折射率差使获得零色散处的波长偏移；它是在制造母材(preform)时，利用例如业内所公知的MCVD通过将参杂剂引入到母材中实现的，这里不对其进行更详细的描述。
非零色散位移光纤(NZ-DSF+)为在其被使用的一般为大约1550nm波长处具有正非零色散的色散位移光纤。在这些波长处这些光纤具有较低的色散，一般小于11ps/(nm.km)，并且在1550nm处色散斜率为从0.04至0.1ps/(nm2.km)。
文献FR-A2 790107提出了一种特别适用于利用每一信道比特率为10Gbit/s的100Ghz或小于100Ghz的信道间隔进行密集波分复用传输的线路光纤，该光纤有效表面积大于或等于60μm2，色散为从6至10ps/(nm.km)，并且色散斜率小于0.07ps/(nm2.km)。
翻译过来题为“用于波分复用光纤传输网络的展示光缆内单模特性的光纤”的2000年2月24日提交的第00/02316号法国专利申请，提出了一种线路光纤，其在波长1550nm处色散为从5至11ps/(nm.km)，色散与色散斜率的比率为从250至370nm，并且有效表面积的平方与色散斜率的比率大于8×104μm2.nm2.km/ps。该线路光纤使用范围从1300至1625nm。在上述申请中所描述的一个示例中，其色散由具有-100ps/(nm.km)的色散和色散与色散斜率的比率为260nm的色散补偿光纤补偿。
在用作线路光纤的SMF或NZ-DSF+中使用短长度色散补偿光纤(DCF)来补偿色散和色散斜率在业内已是公知的。在OFC’96技术文摘ThA1中M.Nishimura等人的“色散补偿光纤及其应用”中描述了传输系统的一个示例，在该示例中SMF线路光纤中的色散通过使用DCF被补偿。在OFC’98技术文摘TuD5中L.Gruner-Nielsen等人的“色散补偿光纤的大规模生产”中也提及了这种色散补偿光纤的使用。而这类光纤的缺点在于其高成本和对PMD以及包含在光缆中太敏感。
各种专利也对DCF进行了描述。在1550nm波长附近其具有负色散以补偿线路光纤中的累积色散，并且其也能够具有负色散斜率以补偿线路光纤的正色散斜率。
文献US-A-5 568 583和US-A-5 3611 319提出了一种用于在1550nm处具有色散级为17ps/(nm.km)的SMF中补偿色散的DCF。
文献WO-A-99 13366提出了一种色散补偿光纤，该光纤旨在用于补偿模块(module)中以补偿Lucent“实波(true wave)”光纤的色散和色散斜率；该光纤的色散为从1.5至4ps/(nm.km)，并且色散斜率为0.07ps/(nm2.km)。所提出的色散补偿光纤的一个实施例的色散为-27ps/(nm.km)，并且色散斜率为-1.25ps/(nm2.km)。
EP-A-0 674 193提出了一种色散为从-85至20ps/(nm.km)的色散补偿光纤；在图中提出了色散值从-20至0ps/(nm.km)的各分布曲线的比较示例；对这些示例来说其色散斜率为正或略为负。
US-A-5 838 867提出了一种旨在在色散位移线路光纤中进行线内或模块内色散补偿的色散补偿光纤。
1997年9月22-25日召开的ECOC97的会议出版物No.448中由K.Mukasa等人编著的“结合1.3μm零色散单模光纤对1.55μm处的色散进行管理的新型网络光纤”提出了一种反(reverse)色散光纤(RDF)，该光纤具有与SMF线路光纤下相反的色散和色散斜率特性。在1550nm处该光纤的色散为-15.6ps/(nm.km)，色散斜率为-0.046ps/(nm2.km)，并且色散与色散斜率的比率的级为340nm。其具有W型折射率分布曲线，峰值在其中心处，被一个与包层相比具有较低折射率的槽(trench)所包围。在上述公开文献中RDF与SMF交替被用作线路光纤：在SMF部分中的累积色散和色散斜率由下一RDF部分中的传播补偿。该方法在FR-A-2 761 483中也有详细描述。在该申请中提供的各示例均为阶跃折射率分布曲线，其中多数都具有嵌入的包层。
本发明提出了一种可以用于补偿在先前引用的申请No.00/02316中提出的光纤中的色散的新的光纤。与在Mukasa的文章中提出的光纤相比，该光纤具有低衰减和大的有效表面积；在传输系统中它能更容易地被用作线路光纤。此外，本发明的光纤可以使用在比Mukasa的文章中提出的光纤更宽的波段上。
发明内容
一种光纤，其包括中心部分，其折射率基本恒定并且大于或者等于包层的折射率；外环部分，其折射率小于或者等于包层的折射率，该光纤在波长1550nm处该光纤的色散为从-12ps/(nm.km)至-4ps/(nm.km)，并且色散与色散斜率的比率为从250nm至370nm。
本发明的光纤可具有如下有益的传播特性：
-在波长1550nm处，有效表面积大于20μm2，最好大于或等于30μm2；
-在1300nm至1620nm波长范围内，并且最好在1300nm至1650nm波长范围内，在绕半径为30mm的心轴缠绕100周后，弯曲损耗小于或等于0.05dB，并且最好小于或等于0.001dB；
-在1300nm至1620nm波长范围内，并且最好在1300nm至1650nm波长范围内，对于10mm的弯曲半径，弯曲损耗小于或等于100dB/m；
-在1300nm至1620nm波长范围内，并且最好在1300nm至1650nm波长范围内，微弯敏感度小于或等于1，并且最好小于或等于0.5；
-在1300nm至1620nm波长范围内，并且最好在1300nm至1650nm波长范围内，衰减小于或等于0.30dB/km，并且最好小于或等于0.25dB/km；
-光缆内截止波长小于或等于1400nm，并且最好小于或等于1300nm；
-偏振模式色散小于或等于0.1ps.km-1/2。
本发明也提出在波分复用光纤传输系统中使用上述的这种光纤作为色散补偿光纤。该光纤可以包含在光缆中并用作线路光纤。
一种光纤，其在波长1550nm处该光纤的色散为从-12ps/(nm.km)至-4ps/(nm.km)，并且色散与色散斜率的比率为从250nm至370nm，其折射率分布曲线包含带有凹槽形和环形的长方形或梯形。该折射率分布曲线可具有下述特点：
-所述光纤的长方形或梯形中心部分的折射率相对于包层的折射率的差为从9.5×10-3至11.6×10-3，并且其折射率比所述包层的折射率高的所述光纤的中心部分的半径为从2.4μm至2.9μm；
-所述凹槽形的折射率相对于包层的折射率的差为从-6.9×10-3至-3.1×10-3，并且所述凹槽形的外半径为从4.8μm至6.9μm；
-所述环形的折射率相对于包层的折射率的差为从1.5×10-3至8.4×10-3，并且所述环形的外半径为从7.5μm至10.2μm。
在折射率分布曲线具有梯形中心部分的情况下，所述梯形的短基底半径与梯形的长基底半径的比率最好是从0.8至1。
该光纤的折射率分布曲线也可以包含带有凹槽形和环形的梯形，所述梯形的短基底半径与梯形的长基底半径的比率最好是从0.6至0.8。在这种情况下，该折射率分布曲线可具有下述特点：
-所述光纤的梯形中心部分的折射率相对于包层的折射率的差为从9.8×10-3至11.6×10-3，并且其折射率比所述包层的折射率高的所述光纤的中心部分的半径为从2.5μm至2.9μm；
-所述凹槽形的折射率相对于包层的折射率的差为从-7.0×10-3至-3.2×10-3，并且所述凹槽形的外半径为从4.7μm至7.0μm；
-所述环形的折射率相对于包层的折射率的差为从1.5×10-3至8.5×10-3，并且所述环形的外半径为从7.5μm至10.2μm。
本发明最后提出了一种波分复用光纤传输系统，该系统包括第一部分线路光纤和第二部分线路光纤，其中第二部分线路光纤包括：中心部分，其折射率基本恒定并且大于或者等于包层的折射率；外环部分，其折射率小于或者等于包层的折射率；其中在波长1550nm处该光纤的色散为从-12ps/(nm.km)至-4ps/(nm.km)，并且色散与色散斜率的比率为从250nm至370nm；光纤的折射率分布曲线包括带有凹槽形和环形的长方形或梯形；所述光纤的长方形或梯形中心部分的折射率相对于包层的折射率的差为从9.5×10-3至11.6×10-3，并且其中其折射率比所述包层的折射率高的所述光纤的中心部分的半径为从2.4μm至2.9μm；所述凹槽形的折射率相对于包层的折射率的差为从-6.9×10-3至-3.1×10-3，并且其中所述凹槽形的外半径为从4.8μm至6.9μm；以及所述环形的折射率相对于包层的折射率的差为从1.5×10-3至8.4×10-3，并且其中所述环形的外半径为从7.5μm至10.2μm。
其优点是，在波长1550nm处所述第一部分的所述线路光纤的色散为5至11ps/(nm.km)，色散斜率为0.01ps/(nm2.km)至0.04ps/(nm2.km)，有效表面积为50μm2至70μm2，并且/或者色散与色散斜率的比率为250至370nm。
所述第一部分的长度与所述第二部分的长度的比率最好基本是所述第一和第二部分的所述光纤在1550nm的波长处的色散的比率的绝对值的倒数。
在该系统的一个实施例中，对平均100km以上的传输，在1450nm至1620nm波长范围内并且最好是在1450nm至1650nm波长范围内的累积色散小于100ps/nm，并且最好是小于50ps/nm。
通过阅读下面对本发明各实施例的描述，本发明的其它特点和优点将会变得更加明显，该描述是通过示例的方式和参照附图给出的。
附图说明
图1是根据本发明的传输系统的图示；
图2是根据本发明的光纤的第一实施例的设定点折射率的图示；
图3是根据本发明的光纤的第二实施例的设定点折射率的图示。
具体实施方式
本发明提出了一种光纤，在波长1550nm处该光纤的色散为从-12ps/(nm.km)至-4ps/(nm.km)，并且色散与色散斜率的比率为从250nm至370nm。
本发明的光纤可以在传输系统中用作线路光纤；在先前引用的第00/02316号申请中提出的光纤中，该光纤补偿色散和色散斜率，即光纤在1550nm波长处：
-色散为从5ps/(nm.km)至11ps/(nm.km)；
-色散与色散斜率的比率为从250nm至370nm；
-色散斜率为从0.01至0.04ps/(nm2.km)；并且
-有效表面积为从50μm2至70μm2。
在这种系统中，本发明的光纤基本上代表该线路光纤的一半，该线路光纤的另一半为以上所描述的光纤。
图1是波分复用传输系统的图示，其中本发明的光纤被用作线路光纤。图2表示该传输系统的发射机TX1和接收机RX2，该线路光纤位于两者之间。该线路光纤由部分31至3n构成，31至3n由中继器(repeater)41至4n隔开；该中继器的结构对本发明没有影响，因此在这里不作详细描述。在两个相邻的中继器4i-1至4i之间，线路光纤的部分3i包含先前引用的法国专利申请中描述的该种光纤的第一部分6i和根据本发明的光纤的第二部分7i。
在一个示例中，第一部分的光纤在波长1550nm处的色散为7.8ps/(nm.km)，色散斜率为0.023ps/(nm2.km)。第二部分的光纤为下面的表1、表2和表3中列出的第3号光纤，并在复用的波长范围内补偿光纤的第一部分中的累积色散。在这种情况下，第一部分的光纤的色散与色散斜率的比率为340nm，并且第二部分的光纤的色散与色散斜率的比率为340nm。
对第一部分和第二部分的光纤的各自长度L1和L2的比率进行选择以使在该链路上的累积色散最小，并且在该示例中，可以为级1，即接近色散C1和C2的比率的倒数的相反值。
对总长度为100km的不同的传输波段给出了各长度的示例。对在C波段中使用该传输系统，第一光纤部分长度L1可以考虑为51.38km，第二光纤部分长度L2可以考虑为46.82km，包含按照本发明所述的光纤，并且该复用的1550nm信道的累积色散接近0ps/nm。在整个C波段，由第一和第二部分组成的总共100km的范围内，每一信道的累积色散的绝对值小于1ps/nm。
如果该传输系统使用在C波段和L波段中，即从1530至1620nm，可以使用51.34km的长度L1和48.66km的长度L2。在这种情况下，该复用的1550nm信道的累积色散接近0ps/nm。对1590nm信道，累积色散接近-1.4ps/(nm.km)。在所考虑的整个波段，在100km的范围内累积色散的绝对值仍小于2ps/nm。
如果该传输系统使用在S、C和L波段中，即从1450至1620nm，可以使用53.04km的长度L1和46.96km的长度L2。在这种情况下，该复用的1550nm信道的累积色散接近27ps/nm。对1590nm信道，累积色散接近29ps/(nm.km)。对1475nm信道，累积色散接近-6ps/(nm.km)。在所考虑的整个波段，在100km的范围内累积色散的绝对值仍小于40ps/nm。
最后，对于使用在S、C、L和XL波段中的该传输系统，即从1450至1650nm，可以使用52.59km的长度L1和47.31km的长度L2。在这种情况下，该复用的1550nm信道的累积色散接近20ps/nm。对1590nm信道，累积色散接近21ps/(nm.km)。对1475nm信道，累积色散接近-12ps/(nm.km)。最后，对1635nm信道，累积色散接近31ps/(nm.km)。在所考虑的整个波段，在100km的范围内累积色散的绝对值仍小于40ps/nm。
在所有情况下，对整个传输波段，其结果是如上所示在100km的范围内，对每一信道，累积色散的值限为小于100ps/nm甚至50ps/nm。
因为在先前引用的专利申请中描述的光纤和本发明的光纤的良好的传播特性，本发明的单位长度的损耗可以小于0.25dB/km或甚至小于0.23dB/km；整个链接的有效表面积可以大于30μm2，这限制了非线性的影响。而且，由于该光纤的特性，容易得到较低的偏振模式色散，一般小于或等于0.1ps.km-1/2。
图1的实施例仅是一个示例，其可以进行各种变化。因而光纤的各个部分的长度的比率可以与该示例中提出的值不同。如果该比率的值在0.8至1.2的范围内是有益的。该范围内的各值确保了一方面负色散光纤的长度仍限制在正色散光纤的相同级的值内，这限制了衰减和负色散光纤的有效面积在该线路上整体的影响。另一方面，使用比DCF惯用的长度的长的补偿光纤使色散能够在较宽的波长范围内被补偿。因此考虑兼顾各方所提出的范围是有益。
在图中所示示例中，每一部分都具有一部分具有正色散的光纤随后是一部分根据本发明的具有负色散的光纤。当然可以改变这两部分的位置，或提供更多的部分。然而，在线路光纤中累积色散尽可能地在中继器附近靠近零是有益的；这对两个相邻中继器之间的正色散光纤的总的长度和负色散光纤的总的长度构成了限制。但在例如对该信号应用预补偿和后补偿的情况下，即在传输的信号调节为链接上所期望的色散的函数的情况下，这种解决方法不一定适合。因此也可以将补偿模块设置在发射机TX和接收机RX中。
更通常地说，在两个中继器之间的一种或另一种光纤的部分的数量取决于在链接上的点处的累积色散可接收的值。在图1的示例中可清楚看出在第一和第二部分的接点处的累积色散最大，并且最大累积色散基本上与第一部分的累积色散对应。用L1/2、L2/2、L1/2和L2/2这4部分长度替换长度L1和长度L2这2部分长度使该传输系统中所达到的最大累积色散减半。
最后，在上面提出的示例中所提出的累积色散值可以改变。
各示例考虑了在C波段、在C和L波段、在S、C和L波段以及在S、C、L和XL波段中的传输。其它传输波段也可以被使用，例如仅使用S波段或仅使用L波段，C波段和S波段，或者S、C、L和XL波段的任何组合。
在中继器中使用部分光纤并不是本发明的优选实施例：然而，没有理由在中继器中不设置短长度的该光纤。本发明的光纤因此可以被用于建立很高比特率的波分复用系统，并且在变化的较宽波长范围内可以实现例如N×20Gb/s和N×40Gb/s的比特率。
在描述该光纤的一个实施例之前，下面对本发明的色散补偿光纤的特性进行描述。在波长1550nm处，该光纤具有负色散和负色散斜率，并且因此能够补偿在先前引用的法国专利申请中所描述的光纤的色散和色散斜率。该色散为从-12至-4ps/(nm.km)。色散与色散斜率的比率可以从250至370nm的范围内取值。
该光纤具有一个或多个下述特性是有益的：
-光缆内截止波长为1400nm或甚至为1300nm；
-在1550nm处，有效表面积大于20μm2，甚至30μm2；
-在1300至1620nm波长范围内，甚至为在1300至1650nm波长范围内，在绕半径为30mm的心轴缠绕100周后，弯曲损耗小于0.05dB；
-在1300至1620nm波长范围内，并且最好在1300至1650nm波长范围内，对于10mm的弯曲半径，弯曲损耗小于或等于100dB/m；
-在1300至1620nm波长范围内，并且最好在1300至1650nm波长范围内，微弯敏感度小于1；
-衰减小于或等于0.3dB/km，并且甚至0.25dB/km；
-偏振模式色散小于或等于0.1ps.km-1/2。
光缆内截止波长小于1400nm将确保波长大于1400nm时单模的性能，即光的正确的传播，例如在用于波分复用传输的S、C、L或XL波段中，在本发明的光纤中没有会极大地限制带宽的模式噪声。光缆内截止波长小于1300nm将确保波长大于1300nm时单模的性能，即在本发明的光纤中整个硅的透明(transparency)范围内光的正确的传播。此外，截止波长愈高，得到的有效表面积愈大，其它的则相同(色散、色散斜率和光缆内性能)。有效表面积的值使得本发明的光纤能够被用作线路光缆而不会有损耗或使传输系统中的非线性影响过大。
以业内公知的方式通过绕半径为30mm的心轴(former)缠绕100周并测量产生的损耗对弯曲损耗进行了估算；对弯曲损耗的限制保证了本发明的光纤经得起包含到光缆中，如图1的实施例。另一种测量方法包括将光纤绕成半径为10mm的半环并测量产生的损耗。在后一种情况下，其结果以用dB/m表示的每单位长度的损耗的形式表示。
相对于申请人的ASMF2000光纤对光纤的微弯敏感度进行了估算；可以使用将光纤挤压进两个网格(grid)之间这种本领域的技术人员所公知的方法。所提出的微弯敏感度的值也改进了该光纤的光缆内的性能。限制微弯损耗限制了光缆内光纤的衰减的增量。当该光纤包含在光缆中时，这改进了光纤的性能。
图2是根据本发明的光纤的设定点折射率的图示；在该实施例中，折射率分布曲线包含具有凹槽形和环形的长方形，并且从该光纤的中心开始具有：
-折射率大于或等于包层的折射率且折射率基本恒定的中心部分，和
-折射率小于或等于包层的折射率的外环部分，
其组合构成“具有凹槽形或空(depleted)槽的长方形”的折射率分布曲线。
在凹槽形周围，图2所示的光纤具有一个环形，即其折射率高于包层的折射率的部分，由此用“具有凹槽形和环形的长方形”表示。
图2的实施例中的折射率和半径的值在表1中列出。中心长方形的半径为r1并且其折射率和包层的折射率之间的差为Δn1。凹槽形位于半径r1和r2之间，并且其折射率和包层的折射率之间的差为Δn2。凹槽形的周围环形位于半径r2和r3之间，并且相对于包层其折射率的差为Δn3。环形的周围是光纤的包层，折射率的差是相对于该包层测量的。在表中半径的值用μm为单位，并且折射率的值乘以103。
表1
    NO.   r1   r2   r3   103×Δn1   103×Δn2   103×Δn3
    1   2.53   5.20   9.83   11.1   -4.7   1.8
    2   2.79   5.44   8.18   10.2   -6.4   4.3
    3   2.79   6.06   7.61   9.9   -5.4   8.3
在所有的情况下，相对于包层的折射率的变化从-7×10-3至12×10-3；这些选择保证了该光纤仍便于生产并且衰减是有限的。
上述值产生出一种具有如表2和表3中列出的传播特性的光纤，其中：
-λcth是以nm为单位的理论截止波长；
-Soff是以μm2为单位的在1550nm处的有效表面积；
-C是以ps/(nm.km)为单位的在1550nm处的色散；
-C’是以ps/(nm2.km)为单位的在1550nm处的色散斜率；
-C/C’是以nm表示的在1550nm处色散与色散斜率的比率；
-2W02是以μm表示的在1550nm处的模直径(mode diameter)；
-PC30C是通过绕30mm的半径以100周获得的以dB表示的在1550nm处的弯曲损耗的值；
-PC30L是通过以30mm的半径绕100周获得的以dB表示的在1620nm处的弯曲损耗的值；
-PC30XL是通过以30mm的半径绕100周获得的以dB表示的在1650nm处的弯曲损耗的值；
-PC10C是通过10mm的半径半环测试获得的以dB/m表示的在1550nm处的弯曲损耗的值；
-PC10L是通过10mm的半径半环测试获得的以dB/m表示的在1620nm处的弯曲损耗的值；
-PC10XL是通过10mm的半径半环测试获得的以dB/m表示的在1650nm处的弯曲损耗的值；
-Sμc是在1550nm处的微弯敏感度。
表2
NO.     λcthnm     Seffμm2   Cps/(mn.km) C1ps/(mn2.km)     C/C1Nm     2W02μm
1     1750     30.8   -8.0 -0.026     310     6.29
2     1750     34.2   -8.4 -0.034     250     6.53
3     1750     36.5   -8.5 -0.025     340     6.71
表3
NO.   PC30CdB   PC30LdB     PC30XLdB     PC10CDB/m   PC10LDB/m   PC10XLDB/m Sμc
  1   ＜10-5   1×10-5     2×10-4     1.1   13   31   0.25
  2   ＜10-5   2×10-5     2×10-4     1.8   17   38   0.29
  3   ＜10-5   6×10-5     6×10-4     3.1   25   52   0.38
此外，在上述示例中，在1450nm处色散的值分别是-6.5、-5.8和-6.5ps/(nm.km)，在1650m处色散的值分别是-11.1、-11.5和-10.3ps/(nm.km)。
这里给出的截止波长为理论截止波长；它是计算出的波长，超出该波长仅基本(fundamental)模式可以传播(更多信息参见L.B.Jeunhomme的“单模光纤光学、原理和应用”，1990年版，第39至44页)。
光缆内截止波长是在20m长的光纤上测量的截止波长(更多信息参见EIA/TIA-455-170标准)。实际上，光缆内截止波长比理论截止波长小几百纳米；很明显，该光纤在希望的信号的波长范围内为有效的单模光纤。
更通常来说，通过在下面所示的范围内改变下述参数，可以得到具有本发明的特性和图2所示的设定点分布的光纤：
9.5×10-3≤Δn1≤11.6×10-3和2.4μm≤r1≤2.9μm
并且最好是：
-6.9×10-3≤Δn2≤-3.1×10-3和4.8μm≤r2≤6.9μm
并且更好是：
1.5×10-3≤Δn3≤8.4×10-3和7.5μm≤r3≤10.2μm
而且，用于获得本发明的特性的最优分布满足下面的条件，其中S、M1、M2、M3和M4由下面的方程式定义：
S = 2 ∫ 0 r 1 Δn ( r ) . r . dr
M1＝S+K1×r2，K1是以μm为单位表示的系数；
M2＝-r2 2Δn2+K2×r3，K2是以μm为单位表示的系数；
M3＝-S+K3×Δn2，K3是以μm2为单位表示的系数；
M4＝-r2 2Δn2+K4×Δn3，K4是以μm2为单位表示的系数；
63.9×10-3μm2≤S≤81.7×10-3μm2
-201×10-3μm2≤(r2)2×Δn2≤-121×10-3μm2
7.0×10-3μm≤(r3-r2)×Δn3≤-13.0×10-3
131×10-3μm2≤M1≤154×10-3μm2，其中K1＝12.3μm
291×10-3μm2≤M2≤339×10-3μm2，其中K2＝18.2μm
53.1×10-3μm2≤M3≤67.7×10-3μm2，其中K3＝2.7μm2
-156×10-3μm2≤M4≤-85.9×10-3μm2，其中K4＝8.5μm2
图3是根据本发明的光纤的第二实施例的设定点折射率分布的图示。该折射率分布曲线包括带有凹槽形和环形的梯形。该分布曲线与图2所示的分布之间的惟一的不同在于中心部分是梯形，而不是长方形，其最小半径为r1a，最大半径为r1b，并且半径r1对应于在穿过横轴的该点处的中心部分的半径。半径r1a的和高于包层的折射率的恒定折射率的中央部分也被称作“梯形的短基底”。“梯形的长基底”对应于图中的半径为r1b，并且延长到凹槽形的内半径。
具有图3类型的分布曲线的根据本发明的光纤的参数和特性在下面的表4、表5和表6中列出。各自的符号与上述表1至表3中的相同。
表4
  NO.   r1a/r1b   r1   r2   r3   103×Δn1   103×Δn2   103×Δn3
  1   0.66   2.77   4.95   9.27   11.35   -6.35   2.05
  2   0.92   2.79   5.92   7.84   10.1   -5.2   6.3
表5
NO.     λcthnm     Sefμm2     Cps/(mn.km)   C1ps/(mn2.km)     C/C1Nm     2W02μm
  1     1726     30.3     -8.3   -0.029     285     6.24
  2     1752     35.3     -7.7   -0.0245     316     6.64
表6
NO.   PC30CdB   PC30LdB     PC30XLdB     PC10CdB/m   PC10LdB/m   PC10XLdB/m Sμc
  1   ＜10-5   ＜10-5     8×10-5     0.6   8   20   0.22
  2   ＜10-5   2×10-5     2×10-4     1.6   14   31   0.31
此外，在这些示例中，在1450nm处色散的值分别为-6.5和-5.9ps/(nm.km)，在1650nm处色散的值分别为-11.7和-9.8ps/(nm.km)。
下面为包含具有凹槽形和环形的长方形的图2的折射率分布曲线定义的半径和折射率的范围同样地适用于图3的折射率分布曲线(r1以上面给出的新的定义替代)。定义比率r1a/r1b的范围是上述范围的有益的补充。
0.8≤r1a/r1b≤1
其中等于1的比率对应于长方形的情况。
也可以使用具有带有更陡的侧边的梯形的分布曲线。在这种情况下，该分布曲线满足下面的规则是有益的：
0.6≤r1a/r1b≤0.8，
9.8×10-3≤Δn1≤11.6×10-3和2.5μm≤r1≤2.9μm
并且最好是：
-7.0×10-3≤Δn2≤-3.2×10-3和4.7μm≤r2≤7.0μm
并且更好是：
1.5×10-3≤Δn3≤8.5×10-3和7.5μm≤r3≤10.2μm
而且，用于获得本发明的特性的最优分布证实了下面的条件，其中S、N1、N2、N3和N4由下面的方程式定义：
S = 2 ∫ 0 r 1 Δn ( r ) . r . dr
N1＝S+Q1×r2，Q1是以μm为单位表示的系数；
N2parN2＝-r2 2Δn2+Q2×r3，Q2是以μm为单位表示的系数；
N3parN3＝S+Q3×Δn2，Q3是以μm为单位表示的系数；
N4parN4＝-r2 2Δn2+Q4×Δn3，Q4是以μm为单位表示的系数；
64.0×10-3μm2≤S≤76.0×10-3μm2
-197×10-3μm2≤(r2)2×Δn2≤-128×10-3μm2
7.1×10-3μm≤(r3-r2)×Δn3≤-13.0×10-3
104.5×10-3μm2≤N1≤121.5×10-3μm2，其中Q1＝8.0μm
292×10-3μm2≤N2≤335×10-3μm2，其中Q2＝17.6μm
49.5×10-3μm2≤N3≤60.5×10-3μm2，其中Q3＝2.45μm2
-159×10-3μm2≤N4≤-91×10-3μm2，其中Q4＝8.8μm2
本领域的技术人员可以利用诸如MCVD、OVD等业内公知的技术和其它生产光纤的常用的技术生产本发明的光纤。
当然，本发明不限于以上所述的和示出的示例和实施例，而是可以进行本领域的技术人员可以明显看出的多种变化。很显然图2和图3所示的半径和折射率的分布和示例仅是以示例的方式给出的，其它的分布也能够产生出具有本发明特性的光纤。本发明的光纤可以按图1的实施例用在具有中继器的传输系统中，也可以用在无中继器的传输系统中。

Claims (37)

1.一种光纤，其特征在于包括：
中心部分，其折射率实质上恒定并且大于或者等于包层的折射率；
外环部分，其折射率小于或者等于包层的折射率；
其中在波长1550nm处该光纤的色散为从-12ps/(nm.km)至-4ps/(nm.km)，并且色散与色散斜率的比率为从250nm至370nm；
光纤的折射率分布曲线包括带有凹槽形和环形的长方形或梯形；
所述光纤的长方形或梯形中心部分的折射率相对于包层的折射率的差为从9.5×10-3至11.6×10-3，并且其中其折射率比所述包层的折射率高的所述光纤的中心部分的半径为从2.4μm至2.9μm；
所述凹槽形的折射率相对于包层的折射率的差为从-6.9×10-3至-3.1×10-3，并且其中所述凹槽形的外半径为从4.8μm至6.9μm；以及
所述环形的折射率相对于包层的折射率的差为从1.5×10-3至8.4×10-3，并且其中所述环形的外半径为从7.5μm至10.2μm。
2.如权利要求1所述的光纤，其在波长1550nm处，有效表面积大于20μm2。
3.如权利要求2所述的光纤，其在波长1550处，有效表面积大于或等于30μm2。
4.如权利要求1所述的光纤，其在1300nm至1620nm波长范围内，在绕半径为30mm的心轴缠绕100周后，弯曲损耗小于或等于0.05dB。
5.如权利要求4所述的光纤，其在1300nm至1620nm波长范围内，在绕半径为30mm的心轴缠绕100周后，弯曲损耗小于或等于0.001dB。
6.如权利要求1所述的光纤，其在1300nm至1650nm波长范围内，在绕半径为30mm的心轴缠绕100周后，弯曲损耗小于或等于0.05dB。
7.如权利要求6所述的光纤，其在1300nm至1650nm波长范围内，在绕半径为30mm的心轴缠绕100周后，弯曲损耗小于或等于0.001dB。
8.如权利要求1所述的光纤，其在1300nm至1620nm波长范围内，对于10mm的弯曲半径，弯曲损耗小于或等于100dB/m。
9.如权利要求8所述的光纤，其在1300nm至1650nm波长范围内，对于10mm的弯曲半径，弯曲损耗小于或等于100dB/m。
10.如权利要求1所述的光纤，其在1300nm至1620nm波长范围内，微弯敏感度小于或等于1。
11.如权利要求10所述的光纤，其在1300nm至1620nm波长范围内，微弯敏感度小于或等于0.5。
12.如权利要求1所述的光纤，其在1300nm至1650nm波长范围内，微弯敏感度小于或等于1。
13.如权利要求12所述的光纤，其在1300nm至1650nm波长范围内，微弯敏感度小于或等于0.5。
14.如权利要求1所述的光纤，其在1300nm至1620nm波长范围内，衰减小于或等于0.30dB/km。
15.如权利要求14所述的光纤，其在1300nm至1620nm波长范围内，衰减小于或等于0.25dB/km。
16.如权利要求1所述的光纤，其在1300nm至1650nm波长范围内，衰减小于或等于0.30dB/km。
17.如权利要求16所述的光纤，其在1300nm至1650nm波长范围内，衰减小于或等于0.25dB/km。
18.如权利要求1所述的光纤，其光缆内截止波长小于或等于1400nm。
19.如权利要求18所述的光纤，其光缆内截止波长小于或等于1300nm。
20.如权利要求1所述的光纤，其偏振模式色散小于或等于0.1ps.km-1/2。
21.如权利要求1所述的光纤，其具有梯形中心部分，并且其中所述梯形的短基底半径与所述梯形的长基底半径的比率是从0.8至1。
22.如权利要求1所述的光纤，该光纤的折射率分布曲线包含带有凹槽形和环形的梯形，其中所述梯形的短基底半径与所述梯形的长基底半径的比率是从0.6至0.8。
23.如权利要求22所述的光纤，其中所述光纤的梯形中心部分的折射率相对于包层的折射率的差为从9.8×10-3至11.6×10-3，并且其中其折射率比所述包层的折射率高的所述光纤的中心部分的半径为从2.5μm至2.9μm。
24.如权利要求22所述的光纤，其中所述凹槽形的折射率相对于包层的折射率的差为从-7.0×10-3至-3.2×10-3，并且所述凹槽形的外半径为从4.7μm至7.0μm。
25.如权利要求22所述的光纤，其中相对于所述环形的折射率与包层的折射率的差为从1.5×10-3至8.5×10-3，并且所述环形的外半径为从7.5μm至10.2μm。
26.如权利要求1所述的光纤在波分复用光纤传输系统中作为色散补偿光纤的使用。
27.如权利要求26所述的使用，其中所述补偿光纤包含在光缆中并用作线路光纤。
28.一种波分复用光纤传输系统，该系统包括第一部分线路光纤和第二部分线路光纤，其中第二部分线路光纤包括：
中心部分，其折射率基本恒定并且大于或者等于包层的折射率；
外环部分，其折射率小于或者等于包层的折射率；
其中在波长1550nm处该光纤的色散为从-12ps/(nm.km)至-4ps/(nm.km)，并且色散与色散斜率的比率为从250nm至370nm；
光纤的折射率分布曲线包括带有凹槽形和环形的长方形或梯形；
所述光纤的长方形或梯形中心部分的折射率相对于包层的折射率的差为从9.5×10-3至11.6×10-3，并且其中其折射率比所述包层的折射率高的所述光纤的中心部分的半径为从2.4μm至2.9μm；
所述凹槽形的折射率相对于包层的折射率的差为从-6.9×10-3至-3.1×10-3，并且其中所述凹槽形的外半径为从4.8μm至6.9μm；以及
所述环形的折射率相对于包层的折射率的差为从1.5×10-3至8.4×10-3，并且其中所述环形的外半径为从7.5μm至10.2μm。
29.如权利要求28所述的传输系统，其中在波长1550nm处所述第一部分的所述线路光纤的色散为5ps/(nm.km)至11ps/(nm.km)。
30.如权利要求28所述的传输系统，其中在波长1550nm处所述第一部分的所述线路光纤的色散斜率为0.01ps/(nm2.km)至0.04ps/(nm2.km)。
31.如权利要求28所述的传输系统，其中在波长1550nm处所述第一部分的所述线路光纤的有效表面积为50μm2至70μm2。
32.如权利要求28所述的传输系统，其中在波长1550nm处所述第一部分的所述线路光纤的色散与色散斜率的比率为250至370nm。
33.如权利要求28所述的传输系统，其中所述第一部分的长度与所述第二部分的长度的比率是所述第一和第二部分的所述光纤在1550nm处的波长的色散的比率的绝对值的倒数。
34.如权利要求28所述的传输系统，其中对平均100km以上的传输，在1450nm至1620nm波长范围内的累积色散小于100ps/nm。
35.如权利要求34所述的传输系统，其中对平均100km以上的传输，在1450nm至1620nm波长范围内的累积色散小于50ps/nm。
36.如权利要求28所述的传输系统，其中对平均100km以上的传输，在1450nm至1650nm波长范围内的累积色散小于100ps/nm。
37.如权利要求36所述的传输系统，其中对平均100km以上的传输，在1450nm至1650nm波长范围内的累积色散小于50ps/nm。
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