CN1299977A - 光纤 - Google Patents

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Abstract

一种能够充分抑制四波混合的产生并且能够增大信号光波长的带宽的光纤。本发明的光纤具有(a)在1.55μm波长处的色散绝对值不低于8PS·nm－1·km－1且不高于15 ps·nm－1·km－1以及(b)在1.55μm波长处的色散斜率绝对值不高于0.05 ps·nm－2·km－1。该光纤具有(a)在1.55μm波长处的色散绝对值不低于8ps·nm－1·km－1且不高于12 ps·nm－1·km－1,(b)在1.55μm波长处的色散斜率绝对值不高于0.03ps·nm－2·km－1,(c)在1.45和1.65μm之间波长的色散绝对值不低于5ps·nm－1·km－1。

Description

光纤
本发明涉及适用于波分复用(WDM)传输系统中的光学传输线的一种光纤。
WDM传输系统通过使用在1.55μm波段上具有多个波长的信号光，能够以高速率传输大容量的信息。在一个WDM传输系统中，重要的是增大光学传输线的色散的绝对值，以抑制非线性光学现象，尤其是四波混合的产生，以及减小光学传输线的色散斜率的绝对值，以增大信号光波长的带宽。
用于WDM传输系统中光学传输线的光纤的一个例子是ITU G 652标准中规定的单模光纤。该单模光纤在1.55μm波长处的色散相当于大约17ps·nm-1·km-1那样大，使其能够抑制四波混合的产生。但是该光纤在1.55μm波长处的色散斜率相当于大约0.056 ps·nm-2·km-1那样大，使其信号光波长的带宽不够宽。
作为其它的例子，美国专利5,684,909以及公开的欧洲专利申请EP0 883 002A1公开了在1.55μm波长处具有减小的色散斜率的色散平坦光纤。该色散平坦光纤在1.55μm波长处具有所需的小至不高于0.05ps·nm-2·km-1的色散斜率。但是，该光纤在1.55μm波长处的色散小至大约1ps·nm-1·km-1，使其无法充分抑制四波混合的产生。
本发明的一个目的是提供能够充分抑制四波混合的产生以及能够增大信号光波长的带宽的一种光纤。
为了达到该目的及其它目的，本发明提供了一种光纤，其在1.55μm波长处的色散绝对值不低于8ps·nm-1·km-1且不高于15ps·nm-1·km-1，并且在1.55μm波长处的色散斜率绝对值不高于0.05ps·nm-2·km-1。
在一个实施例中，本发明的光纤包括以下区：
(a)第一芯区，包括光学中心轴并且具有第一折射率；
(b)第二芯区，包围第一芯区并且具有小于第一折射率的第二折射率；
(c)第三芯区，包围第二芯区并且具有大于第二折射率的第三折射率；以及
(d)一个包层区，包围第三芯区并且具有小于第三折射率的第四折射率。
以下描述，与附图一起，给出了对本发明的前述目的及新型特征的详细解释。应当理解到附图是用于说明本发明，而不是限制本发明的应用范围。
在图中：
图1是一个曲线图，显示在本发明的光纤中色散与波长之间的关系；
图2是一个图解，显示用于本发明的光纤的所需的折射率曲线的一个例子；
图3是一个图解，显示用于本发明的光纤的所需的折射率曲线的另一个例子；以及
图4是一个曲线图，显示在本发明的例3和例7的光纤中色散与波长之间的关系。
以下参考附图描述本发明的理想实施例。在图2和图3中，相同的参考字母和数字被用于光纤的相同区，使得不必重复解释。在这些图中，高度及宽度被部分夸大，不必对应实际的折射率和尺寸。
如图1所示，本发明的光纤在1.55μm波长处的色散绝对值不低于8ps·nm-1·km-1且不高于15ps·nm-1·km-1。色散绝对值不低于8ps·nm- 1·km-1能够抑制四波混合的产生。色散绝对值不高于15ps·nm-1·km-1能够抑制由非线性光学现象与累积色散之间的相互作用造成的波形衰减。尤其在比特率大于40Gb·s-1的光学传输系统中，波形衰减的限制变得更严格。因此，更要求色散绝对值不高于12ps·nm-1·km-1。
最好是本发明的光纤在1.55μm波长处的色散斜率绝对值不高于0.05ps·nm-2·km-1，更好是不高于0.03ps·nm-2·km-1。色散斜率绝对值不高于0.05ps·nm-2·km-1能够增大信号光波长的带宽。
最好是本发明的光纤在1.45和1.65μm之间的波长处的色散绝对值不低于5ps·nm-1·km-1。该波长范围包括1.45和1.53μm之间的S波段、1.53和1.56μm之间的C波段及1.56和1.65μm之间的L波段。在这样一个宽波长范围的前述大色散绝对值能够在信号光波长的整个宽带宽上抑制四波混合的产生，由此实现大容量的光学通信。
为了抑制四波混合的产生，最好是本发明的光纤在1.55μm波长处的有效面积不小于45μm2，更好是不小于50μm2。
本发明的光纤被要求在信号光的波长带宽上为单模类型。小的弯曲损耗对于制缆时抑制损耗的增加同样重要。因此，最好是截止波长按照两米截止波长λc而言不低于1.40μm，更好是不低于1.60μm。截止波长随传输线长度的增加而减小。因此，当一个传输线具有几百米或更大的长度时，即使大约2.0μm的两米截止波长λc，它比信号光波长长，满足信号光的波长带宽中的单模条件，不会造成实际问题。术语“两米截止波长λc”是指在一个LP11模式中当一个两米长的光纤绕半径140mm的一整圈且未受应力时的截止波长。
图2是一个图解，显示用于本实施例的光纤的所需的折射率曲线的一个例子。该光纤包括以下区：
(a)第一芯区，包括光学中心轴并且具有折射率n1；
(b)第二芯区，包围第一芯区并且具有折射率n2；
(c)第三芯区，包围第二芯区并且具有折射率n3；以及
(d)一个包层区，包围第三芯区并且具有折射率n4。
这些折射率之间的大小关系为n1＞n2,n2＜n3,n3＞n4。在图2中，第一芯区的外径用2a表示，第二芯区的外径用2b表示，第三芯区的外径用2c表示。包层区的折射率n4作为参考基准，第一芯区的相对折射率差用△n1表示，第二芯区的相对折射率差用△n2表示，第三芯区的相对折射率差用△n3表示。
图3是一个图解，显示用于本实施例的光纤的所需的折射率曲线的另一个例子。该光纤包括以下区：
(a)第一芯区，包括光学中心轴并且具有折射率n1；
(b)第二芯区，包围第一芯区并且具有折射率n2；
(c)第三芯区，包围第二芯区并且具有折射率n3；
(d)一个内包层区，包围第三芯区并且具有折射率n4；
以及
(e)一个外包层区，包围内包层区并且具有折射率n5。
这些折射率之间的大小关系为n1＞n2,n2＜n3,n3＞n4,n4＜n5。在图3中，第一芯区的外径用2a表示，第二芯区的外径用2b表示，第三芯区的外径用2c表示，内包层区的外径用2d表示。外包层区的折射率n5作为参考基准，第一芯区的相对折射率差用△n1表示，第二芯区的相对折射率差用△n2表示，第三芯区的相对折射率差用△n3表示，内包层区的相对折射率差用△n4表示。
本实施例中光纤的例子解释如下。表1总结了各个实施例的光纤的尺寸及特征。
表1
    例号  1     2     3     4     5     6     7     8
    Δn1(％) 0.44  0.40  0.45  0.46  0.44  0.44  0.58  0.44
    Δn2(％) 0.00  -0.05  -0.10  -0.20  -0.08  -0.10  -0.10  -0.10
    Δn3(％) 0.13  0.15  0.19  0.26  0.18  0.18  0.22  0.16
    Δn4(％) -  -0.05  -0.10  -0.20  -0.08  -0.10  -0.10  -0.10
    2a(μm) 7.0  7.6  6.7  6.4  7.0  6.8  5.1  6.8
    2b(μm) 20.8  16.3  18.9  22.7  18.7  17.8  14.0  17.8
    2c(μm) 32.0  25.5  29.5  32.4  29.2  29.9  23.5  26.8
    2d(μm) -  38.0  44.0  48.4  43.6  44.6  35.0  44.6
零色散波长λo(nm) 1329  1330  1331  1316  1327  1339  1700  1333
色散(ps·nm- 1.km-1)  1450nm处 8.2  7.5  6.8  8.4  7.4  5.6  -13.4  6.6
 1550nm处 13.5  12.5  10.5  11.9  11.6  8.4  -12.4  10.3
 1650nm处 18.0  17.1  12.6  10.6  14.5  9.7  -5.6  12.7
    色散斜率(ps·nm-2·km-1) (1) 0.048  0.047  0.027  0.015  0.034  0.018  0.037  0.029
有效面积(μm2)(1) 63.4  69.2  54.1  45.5  57.3  57.2  55.2  55.8
弯曲损耗(dB)(2) 0.003  0.020  0.050  0.470  0.020  0.007  0.150  0.060
λc(nm) 1780  1430  1730  1820  1710  1850  1720  1630
注(1)：在1550nm处。
注(2)：在1550nm处，具有直径32mm的一整圈。
例1的光纤具有图2所示的折射率分布曲线；例2至8的光纤具有图3所示的折射率分布曲线。
例1至8的所有光纤具有以下特征：
(a)在1.55μm波长处的色散绝对值不低于8ps·nm-1·km-1且不高于15ps·nm-1·km-1；
(b)在1.55μm波长处的色散斜率绝对值不高于0.05 ps·nm-2·km-1；
(c)在1.45～1.65μm之间波长的色散绝对值不低于5ps·nm-1·km-1；
(d)在1.55μm波长处的有效面积不小于45μm2；以及
(e)两米截止波长λc不低于1.40μm。
表1还显示了以下结果：
(a)例3至6及8的光纤在1.55μm波长处的色散绝对值在8和12ps·nm-1·km-1之间。
(b)例3、4、6及8的光纤在1.55μm波长处的色散斜率绝对值不高于0.03ps·nm-2·km-1。
(c)例1至3及5至8的光纤在1.55μm波长处的有效面积不小于50μm2。
(d)例1及3至8的光纤的两米截止波长λc不低于1.60μm。
如图4所示，例3和7的光纤在1.55μm波长处的色散符号相反。这两种光纤的组合能够在总体上减小平均色散的绝对值，由此减小累积色散的绝对值。此外，本发明的两种光纤在1.55μm波长处的色散符号相反并且在1.55μm波长处的色散斜率符号相反，其组合能够在总体上减小一个较宽的波长带宽上平均色散的绝对值，由此减小一个较宽的波长带宽上累积色散的绝对值。

Claims (10)

1．一种光纤，具有：
(a)在1.55μm波长处的色散绝对值不低于8ps·nm-1·km-1且不高于15ps·nm-1·km-1；以及
(b)在1.55μm波长处的色散斜率绝对值不高于0.05ps-nm-2-km-1。
2．如权利要求1所述的光纤，在1.55μm波长处的色散绝对值不低于8ps·nm-1·km-1且不高于12ps·nm-1·km-1。
3．如权利要求1所述的光纤，在1.55μm波长处的色散斜率绝对值不高于0.03ps·nm-2·km-1。
4．如权利要求1所述的光纤，在1.45和1.65μm之间的波长处的色散绝对值不低于5ps·nm-1·km-1。
5．如权利要求1所述的光纤，在1.55μm波长处的有效面积不小于45μm2。
6．如权利要求5所述的光纤，在1.55μm波长处的有效面积不小于50μm2。
7．如权利要求1所述的光纤，两米截止波长不低于1.40μm。
8．如权利要求7所述的光纤，两米截止波长不低于1.60μm。
9．如权利要求1所述的光纤，包括：
(a)第一芯区，包括光学中心轴并且具有第一折射率；
(b)第二芯区，包围第一芯区并且具有小于第一折射率的第二折射率；
(c)第三芯区，包围第二芯区并且具有大于第二折射率的第三折射率；以及
(d)一个包层区，包围第三芯区并且具有小于第三折射率的第四折射率。
10．如权利要求9所述的光纤，其中包层区包括：
(a)一个内包层区，包围第三芯区；以及
(b)一个外包层区，包围内包层区并且具有大于内包层区折射率的折射率。
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