CN1504784A - 微结构光纤和光学模块 - Google Patents

Abstract

一种微结构光纤，由一芯区域和围绕该芯区域的多个包层区域构成。色散在宽波长范围上相当平坦，且具有小的有效面积，不必要空气孔为不可接受的那样小。通过有选择地关闭最内包层中的孔获得增大的有效芯面积，该孔与其它区域中的孔相比较小且易于关闭。

Description

微结构光纤和光学模块

发明领域

本发明涉及微结构光纤，更准确地说，涉及实现平坦色散和有效芯面积小的光纤。

背景技术

高折射率的芯区域被具有石英和空气混合物的包层围绕的微结构光纤的最新发展，依靠玻璃与空气之间存在的大折射率反差，提供了新的光纤特性。适当设计的微结构光纤可实现平坦的色散特性。例如，如Ferrando等人在“Designing the properties of dispersion-flattenedphotonic crystal fibers”，OPTICS EXPRESS pp.687-697(2001)中所述，有可能获得满足下式的色散特性D(λ)，在Ω＝{λ|λ|≤λ₂}波长范围内，其中λ₁

13[μm]，λ₂

1.8[μm]，λ₂-λ₁＝523[nm]，ΔD＝2[ps/nm/km]且D₀＝0[ps/nm/km]：

$\underset{\mathrm{\&lambda;}\&Element;\mathrm{\&Omega;}}{\max }\left[D\left(\mathrm{\&lambda;}\right)\right]-\underset{\mathrm{\&lambda;}\&Element;\mathrm{\&Omega;}}{\min }\left[D\left(\mathrm{\&lambda;}\right)\right]\&le;\mathrm{\&Delta;D},$ 且 $\underset{\mathrm{\&lambda;}\&Element;\mathrm{\&Omega;}}{\min }\left[D\left(\mathrm{\&lambda;}\right)\right]<D_0<\underset{\mathrm{\&lambda;}\&Element;\mathrm{\&Omega;}}{\max }\left[D\left(\mathrm{\&lambda;}\right)\right]$

在空气孔的半径和间距分别为0.316μm和2.62μm的结构中实现这种特性。

T.A.Birks等人在题为“Photonic Crystal Fibres：An EndlessVariety”，IEICE Trans.Electron.，V.E84-C，pp.585-592(2001)的文章中描述了沿光纤长度方向具有若干空气孔延伸的光纤，称为“多孔光纤”或“光子晶体光纤”。在PCT国际申请WO 02/39161中也公开了这类光纤。横向偏离光纤几何轴至少半个芯半径的距离设置色散调节孔。可以使用这种附加色散调节孔的构造来独立于其他模式特性，如模形状、模式场直径以及有效芯面积，调节光纤色散。在一个实施例中，色散调节孔的横截面宽度小于预定波长的大约十分之一或六分之一。

对于诸如超连续光发生、光脉冲整形和光参量放大的应用，需要具有平坦色散和有效芯面积小的光纤。在光通信中，当光信号脉冲在光纤和元件上传播时，衰减、失真和定时抖动施加于该光信号脉冲上。超连续光发生是一种非线性光学现象，其中具有相当高能量，并且持续时间相当短的光脉冲入射到非线性介质中，并且由于非线性光学现象和色散，该脉冲的光谱被展宽，如S.Taccheo和P.Vavassori在“Dispersion-flattened fiber.for efficient supercontinuum generation”，OFC 2002，ThY5(2002)中所述。光参量放大是一种由高阶(通常为三阶)非线性极化率(nonlinear susceptibility)产生，并且在参与该过程的光波之间满足相位匹配条件时发生的光放大，如M.E.Marhic等人在“Broadtband fiber optical parametric amplifiers”，Opt.Lett.V.21，pp.573-575(1996)中所述。在光通信中，当光信号脉冲在光纤和元件上传播时，衰减、失真和定时抖动施加于该光信号脉冲上。消除衰减、失真和定时抖动影响的操作分别称为再生、整形和重新定时，如M.Matsumoto在“Anlysis of Optical Regeneration UtilizingSelf-Phase Modulation in a Highly Nonlinear Fiber”，Photon.Tech.Lett.V.14，pp.319-321(2002)中所述。

从而现有技术需要在微结构光纤中同时实现平坦色散和小的有效芯面积。虽然在上面参考的Ferrando文章中披露了平坦色散，不过在孔半径为0.316μm，间距为2.62μm的结构中计算出的有效芯面积为36μm²。虽然所参考的现有技术公开了独立于有效芯面积的调节色散的方法，不过没有公开实现平坦色散和小的有效芯面积的可能性。

在所参考的现有技术结构中，难以实现低传输损耗，高耐UV光性，以及在光纤拉制过程中实现高生产率。为了拉制具有稳定质量的微结构光纤，必须保持熔炉温度较低，或者等效于牵引张力较高，这是因为可引起孔收缩的表面张力的影响随温度的降低而降低。不过，用高牵引力拉制光纤常常导致拉制光程中光纤断裂，或者导致所拉制光纤的玻璃中的结构缺陷。光纤断裂的情况降低了生产率。玻璃结构缺陷导致在UV波长中的额外损失，从而暴露于UV光导致的损耗增大。由于表面张力影响与空气孔曲率半径的倒数成正比地增大，故空气孔越小，则张力必须越高。在现有技术公开中，其中色散调节孔为波长的1/6到1/10那样小，或者更小，需要极高的牵引张力，导致耐UV光性较低，生产率较低。

发明概述

通过提供其色散在宽波长范围上平坦、具有小有效面积的光纤，无需难以接受的小空气孔，本发明可满足上述光纤特性要求，同时至少部分地克服现有技术的缺点。另外，通过有选择地关闭第一包层中的孔，这些孔与其它区域中的孔相比更小且更易于关闭，本发明可提供增大的有效芯面积。

定义下列术语，帮助说明微结构光纤的性质。

主介质是能独立构成光纤的介质。另一方面，副介质不必能独立构成光纤。例如，玻璃和聚合物可以用作主介质或副介质，而液体、气体和真空可以用作副介质，但不能用作主介质。

用下式定义由若干介质i(i＝1...M)组成的区域的平均折射率：

其中n[i]和f[i]分别为介质i的折射率和体积。

根据下面仅通过本发明最佳实施方式说明的详细描述，本发明的优点将是显而易见的。本发明可以有其他不同的实施例，且可在不偏离本发明的条件下，针对多个明显的方面对其数个细节进行修改。因此，附图和说明实际上是说明性而非限定性的。

附图简要描述

通过但不限于附图中的例子说明本发明，在附图中相同附图标记表示相同元件，其中：

图1为根据本发明垂直于微结构光纤的光纤轴作出的横截面。

图2表示图1中所示光纤的基模的色散。

图3表示图1中所示光纤的基模的有效芯面积。

图4为根据本发明另一实施例垂直于微结构先纤的光纤轴作出的横截面。

图5为表示图4中所示光纤的基模的色散的曲线。

图6表示图4中所示光纤的基模的有效芯面积。

图7为根据本发明沿微结构光纤的光纤轴作出的横截面。

图8表示使用根据本发明的光纤进行超连续发生的光学模块。

图9表示使用根据本发明的光纤进行光脉冲整形的光学模块。

图10表示使用根据本发明的光纤进行光参量放大的光学模块。

图11为表示本发明实施例的光纤在1550nm波长下的弯曲损耗的曲线。

本发明详细描述

图1表示根据本发明垂直于微结构光纤的光纤轴作出的横截面。其中在作为主介质的石英玻璃2中设置有多个作为副介质的孔3。石英玻璃一般没有杂质。不过将诸如锗、氟、氯、硼、铝和钛掺杂物加入石英玻璃，在光纤横截面中形成折射率分布也是有利的。结果，有可能在即使孔破裂时也能保持波导功能。在将光纤接头与其它光学元件熔合在一起时常常发生这种破裂，通过波导折射率分布能抑制熔合接头处的光损耗。并且，通过将锗加入石英玻璃中，并将该光纤暴露于UV光下，有可能形成光纤光栅，并获得光学滤波器和光功率均衡器。此外，通过加入诸如锗、磷、氮掺杂物，有可能增强玻璃的非线性，从而减小超连续发生所需的光功率，或者改变拉曼增益光谱，从而获得适合于在宽光谱范围上进行拉曼放大的光增益介质。而且，通过加入诸如铒、镱、钕和镨掺杂物，有可能实现光放大特性。另一方面，孔中一般填充有预定压力的惰性气体，如氮气、氩气、氖气和氦气。不过，还可能通过用诸如氢气的活性气体填充孔而实现光放大特性。

在图1中所示光纤的横截面中，芯区域10是不包含孔的圆形区域。第一包层区域11是围绕该芯区域并且包括四个孔的环形区域。第二包层区域12是围绕第一包层区域并且不包含孔的环形区域。第三包层区域13是围绕第二包层区域并包括68个孔的环形区域。第四包层区域14是围绕第三包层区域并且不包括孔的环形区域。第四包层区域的外边界是光纤玻璃区域的外边界。不过，也可以用涂层介质如聚合物覆盖第四包层区域的外表面，从而改善光纤的机械强度。芯与第一到第四包层区域的中心与光纤中心重合。

在第一包层区域中，在以光纤中心为中心半径为0.85μm的圆周上等距离地设置四个孔。每个孔直径为0.41μm，或者面积为0.13μm²。在第三包层中，在以光纤中心为中心半径分别为1.85μm、3.19μm、4.53μm和5.88μm的圆周上等间距设置8，14，20和26个孔。每个孔直径为1.13μm。并且，由于这种设置，第一包层中与第三包层最内层中孔的排列具有四阶旋转对称性。结果，可减小双折射和偏振模色散。

芯区域、第一、第二和第三包层区域的外边界为以光纤中心为中心半径分别为0.65μm、1.06μm、1.29μm和6.45μm的圆周。结果，芯N[0]和第k包层区域N[k](k＝1...4)的平均折射率为N[0]＝1.444，N[1]＝1.351，N[2]＝1.444，N[3]＝1.221，N[4]＝1.444，从而满足下列条件：

N[0]＞N[1]＜N[2]＞N[3]

石英玻璃和孔的折射率分别为1.444和1。除非另外声明，否则折射率为1550nm波长下定义的值。

图2表示图1中所示光纤的基模的色散。在1200nm波长下的色散为-4.1ps/nm/km，在1700nm下为+4.1ps/nm/km。在1200nm到1700nm波长范围上的平均、标准偏差、最大和最小色散分别为+2.7ps/nm/km，3.0ps/nm/km，+5.7ps/nm/km和-4.1ps/nm/km，从而最大绝对色散为5.7ps/nm/km。而且，在1500nm下的色散为+5.0ps/nm/km，在1600nm下的色散为+5.6ps/nm/km。在1500nm到1600nm波长范围上的平均、标准偏差、最大和最小色散分别为+5.4ps/nm/km，0.2ps/nm/km，+5.7ps/nm/km和+5.0ps/nm/km，从而最大绝对色散为5.7ps/nm/km。

图3表示图1中所示光纤的基模的有效芯面积。在1200nm波长下有效芯面积为2.9μm^2，在1700nm下为4.0μm^2。在1200nm到1700nm波长范围上的平均、标准偏差、最大和最小有效芯面积分别为3.4μm²，0.3μm²，4.0μm²和2.9μm²。并且，1500nm下有效芯面积为3.6μm²，1600nm下为3.8μm²。在1500nm到1600nm波长范围上的平均、标准偏差、最大和最小有效芯面积分别为3.7μm²，0.1μm²，3.8μm²和3.6μm²。

因为色散特性绝对值较小，并且在较宽波长范围上可以忽略波长依赖性，故可以使用该光纤实现宽波长范围上具有高相干性的超连续发生，具有小脉冲失真的光脉冲整形，以及宽波长范围上的光参量放大。

图4为根据本发明另一实施例垂直于微结构光纤的光纤轴作出的横截面。在作为主介质的石英玻璃2中设置有作为副介质的孔3。正如在第一实施例中，虽然石英玻璃通常没有杂质，不过也可以将诸如锗、氟、氯、硼、铝、钛、磷、氮、铋、铒、镱、钕和镨的掺杂物加入石英玻璃。而且，尽管孔中通常填充有惰性气体，如空气、氮气、氩气、氖气和氦气，不过也可以用诸如氢气的活性气体填充孔。

在图4所示的横截面中，芯区域10是不包含孔的圆形区域。第一包层区域11是围绕芯区域且包括16个孔的环形区域。第二包层区域12是围绕第一包层区域且不包括孔的环形区域。第三包层区域13是围绕第二包层且包括68个孔的环形区域。第四包层区域14是围绕第三包层区域且不包括孔的环形区域。第四包层区域的外边界为光纤玻璃区域的外边界。不过，也可以用诸如聚合物的涂层材料覆盖第四包层区域的外表面，从而改善光纤的机械强度。芯和第一到第四包层区域的中心与光纤中心重合。

在第一包层区域中，在以光纤中心为中心半径为1.24μm的圆周上等距离地设置16个孔。每个孔直径为0.31μm，或者相当于面积为0.08μm²。在第三包层区域中，在以光纤中心为中心半径分别为2.52μm、4.34μm、6.17μm和8.00μm的圆周上等间距地设置8，14，20和26个孔。每个孔直径为1.54μm。并且，由于这种设置，第一包层中与第三包层区域最内层中孔的排列具有四阶旋转对称性。

芯与第一到第三包层区域的外边界为以光纤中心为中心半径分别为1.08μm、1.39μm、1.75μm和8.77μm的圆周。结果，芯N[0]和第k包层区域N[k](k＝1...4)的平均折射率分别为N[0]＝1.444，N[1]＝1.242，N[2]＝1.444，N[3]＝1.221和N[4]＝1.444，从而满足上述公式的条件。石英玻璃和孔的折射率分别为1.444和1。除非另外声明，否则折射率为1550nm波长下定义的值。

图5表示图4中所示光纤的基模的色散。在1200nm波长下的色散为+14.3ps/nm/km，在1700nm下为+2.9ps/nm/km。在1200nm到1700nm波长范围上的平均、标准偏差、最大和最小色散分别为+5.5ps/nm/km，3.9ps/nm/km，+14.3ps/nm/km和+1.9ps/nm/km，从而最大绝对色散为14.3ps/nm/km。而且，在1500nm下的色散为+2.6ps/nm/km，在1600nm下为+2.0ps/nm/km。在1500nm到1600nm波长范围上的平均、标准偏差、最大和最小色散分别为+2.2ps/nm/km，0.2ps/nm/km，+2.6ps/nm/km和+2.0ps/nm/km，从而最大绝对色散为2.6ps/nm/km。

图6(2a)表示图4中所示光纤的基模的有效芯面积。在1200nm波长下的有效芯面积为3.3μm²，在1700nm下为4.7μm²。在1200nm到1700nm波长范围上的平均、标准偏差、最大和最小有效芯面积分别为3.9μm²，0.4μm²，4.7μm²和3.3μm²。并且，在1500nm下的有效芯面积为4.1μm²，1600nm下为4.4μm²。在1500nm到1600nm波长范围上的平均、标准偏差、最大和最小有效芯面积分别为4.2μm²，0.1μm²，4.4μm²和4.1μm²。

因为此色散特性绝对值较小，并且在较宽波长范围上可以忽略波长依赖性，故可以使用该光纤实现宽波长范围上具有高相干性的超连续发生，具有小脉冲失真的光脉冲整形，以及宽波长范围上的光参量放大。

图6(2b)表示图4中所示光纤在用石英玻璃代替孔时的有效芯面积。代替之后与代替之前的有效芯面积比在1200nm下为2.0，在1550nm下为1.6。并且，在图4所示光纤中，第一包层区域中孔的直径小于第三包层区域中的孔，从而具有更高表面张力。结果，通过将光纤保持在仅在第一包层中发生表面张力导致的孔收缩的温度下，有可能有选择地使第一包层中的孔破裂。这种选择性破裂是有利的，因为有效芯面积增大，同时不发生弱限制导致的泄漏损耗增大。特别是，通过形成其中第一包层区域中的孔破裂的部分21，和其中第一包层中孔的直径沿光纤长度方向逐渐改变的部分22，有可能增大光纤端部中的有效面积，如图7所示。

由于传统单模光纤在1550nm波长下具有10以上直到80μm²的有效芯面积，故在传统单模光纤与1550nm波长下有效芯面积小于5μm²的光纤之间进行光耦合时，难以实现高耦合效率。不过，通过采用本发明的光纤，并如图7所示通过有选择地使第一包层中的孔破裂而增大光纤端部中的有效芯面积，在与传统单模光纤进行光耦合时，易于实现高耦合效率。并且，通过在光纤端部增大有效芯面积的本发明，在与外部光学元件进行光耦合时也易于实现高耦合效率，这是因为放松了对定位精度的要求。

虽然图1和4实施例的光纤大体上具有围绕光纤中心的四阶旋转对称性，还可能通过使设置在圆周上的孔之间的间隔不均匀而使旋转对称阶次小于三，从而增强光纤的双折射，改善偏振保持特性。结果，有可能通过使泵浦和信号光波的偏振状态稳定，并实现长相互作用长度，而提高光参量放大器的效率。

可以如下所述制造上述实施例的光纤。首先，通过在直径为60mm的烧结玻璃柱中钻孔形成4(或16)个直径为1.5mm的孔和68个直径为4.2mm(或7.5mm)的孔。第二，将该玻璃柱拉长到直径为6mm。第三，将拉长的玻璃柱插入内径大约为6mm外径为39mm的玻璃管中，并与之熔合，产生光纤预制棒。最后，将该预制棒拉制成直径为106μm(或80μm)的光纤。在这种方法中，在由钻孔形成孔之后，通过蚀刻孔的内表面，有可能降低由于杂质吸收和表面粗糙度散射导致的光纤的光损耗。与上述现有技术中直径小于1/6到1/10波长(在1550nm波长下小于0.16μm到0.26μm)的孔相比，本发明的孔为0.31μm到0.41μm那样大。结果，虽然现有技术在光纤拉制过程中必须保持低温以便控制孔直径，本发明中有可能提高拉制温度，从而实现低的光损耗、高耐UV光性和在光纤拉制过程中实现高生产率。现有技术没有公开本发明的优良特性，即平坦色散和小的有效芯面积。

图8表示使用本发明任一实施例的光纤进行超连续发生的光学模块。该模块具有一缠绕成直径10mm到150mm的光纤1。在光纤端部31和32，通过如图7所示使第一包层区域中的孔破裂而增大有效芯面积。在光纤端部31，来自脉冲光源33的光脉冲被耦合到该光纤。在光纤端部31耦合的光脉冲具有1200nm到1700nm范围的中心波长，峰值功率高于10mW，且持续时间小于1μs。结果，由于该光纤中的非线性光学效应，故此脉冲的光谱被扩展，并且从光纤端部32发射出超连续辐射。由于该光纤具有在宽波长范围上可忽略波长依赖性的小绝对色散，以及小有效芯面积，故有可能在宽波长范围上产生超连续辐射并且具有高相干性。此外，由于光纤端部的耦合效率较高，故光功率的效率较高。

图9表示用于光脉冲整形的光学模块。该模块具有一本发明缠绕成直径10mm到150mm的光纤1。在光纤端部31和32，通过如图7所示使第一包层区域中的孔破裂，增大有效芯面积。在光纤端部31，光信号脉冲输入光纤。该输入信号脉冲具有1200nm到1700nm范围的中心波长，峰值功率高于10mW，且脉冲持续时间小于1μs。虽然光信号脉冲伴随有噪声，但在该信号入射到该模块之前滤掉了该信号带宽外面的噪声。由于该光纤中的非线性光学效应，该信号脉冲的频谱被展宽，然后该信号通过中心波长不同于该输入信号的带通滤波器35。结果，从该信号中去除掉噪声，信号脉冲得到整形。因为光纤具有在宽波长范围上可忽略波长依赖性的绝对值较小的色散，并且具有小的有效芯面积，所以有可能实现由调制不稳定性和其它非线性效应导致的脉冲失真较小的光脉冲整形。而且，由于光纤端部的耦合效率较高，故光功率的效率较高。

图10表示用于光参量放大的光学模块。该模块具有一本发明缠绕成直径10mm到150mm的光纤。在光纤端部31和32，通过如图7所示使第一包层区域中的孔破裂而增大有效芯面积。在端口43输入1200nm到1700nm范围内预定波长的光信号。光源44产生功率高于10mW的连续波(cw)泵浦光波。在信号和泵浦光波通过组合装置45组合之后，它们入射到光纤中。在该光纤中，通过光参量过程，光功率从泵浦光转移到信号光，使信号被放大，并从光纤端部32射出。由于该光纤具有在宽波长范围上可忽略波长依赖性的小绝对值色散，并且具有小的有效芯面积，故有可能在宽波长上实现光参量放大，并且具有高效率。而且，由于光纤端部的耦合效率较高，故光功率的效率较高。

图11分别表示图1和4两个光纤实施例中光纤(1)和(2)的弯曲损耗。如图所示，本发明的光纤在30mm弯曲直径下具有低弯曲损耗，从而能最好减小光学模块的体积，而将光纤缠绕成小于30mm的小直径。

虽然结合目前认为最实际且最佳的实施例描述了本发明，不过本发明不限于所公开的实施例，而意在覆盖所附权利要求的精神和范围之内所包括的多种变型和等效设置。

Claims (13)

1.一种光纤，包括：

一芯区域和多个包层区域，一围绕该芯区域的第一包层区域，和一围绕第k包层区域的第(K+1)包层区域(k＝1，2，...)，其中该第一和第三包层区域具有多个分布在主介质中的副介质区域；

该副介质具有小于该主介质、该芯和该第k包层区域(k＝1，2，3)的折射率，并且该副介质区域沿光纤长度方向延伸；

芯区域N[0]和第k包层区域N[k](k＝1，2，3)的平均折射率满足N[0]＞N[1]＜N[2]＞N[3]；并且

在Ω＝{λ|λ1≤λ≤λ2}波长范围内，其中λ1≥1200[nm]，λ2≤1700[nm]，且λ2-λ1≥100[nm]，基模的色散D(λ)和有效芯面积A_eff(λ)满足

$\underset{\mathrm{\&lambda;}\&Element;\mathrm{\&Omega;}}{\max }\left\{D\left(\mathrm{\&lambda;}\right)\right\}-\underset{\mathrm{\&lambda;}\&Element;\mathrm{\&Omega;}}{\min }\left\{D\left(\mathrm{\&lambda;}\right)\right\}<10[\mathrm{ps}/\mathrm{nm}/\mathrm{km}],$ $\underset{\mathrm{\&lambda;}\&Element;\mathrm{\&Omega;}}{\max }\left\{\right|D\left(\mathrm{\&lambda;}\right)\left|\right\}<20[\mathrm{ps}/\mathrm{nm}/\mathrm{km}],$ 和

$\underset{\mathrm{\&lambda;}\&Element;\mathrm{\&Omega;}}{\min }\left\{A_{\mathrm{eff}}\left(\mathrm{\&lambda;}\right)\right\}<5\left[{\mathrm{\&mu;m}}^2\right].$

2.如权利要求1所述的光纤，其中该主介质包括石英玻璃，该副介质区域包括孔。

3.如权利要求1所述的光纤，其中该芯和该第二包层区域由主介质组成，没有副介质区域。

4.如权利要求2所述的光纤，其中该第一包层区域中孔的平均横截面面积大于或等于0.06μm²。

5.如权利要求4所述的光纤，其中该第一包层区域中孔的平均横截面面积大于或等于0.10μm²。

6.如权利要求2所述的光纤，其中该第一包层区域中孔的平均横截面面积小于该第三包层区域中孔的平均横截面面积，并且

在该第一包层区域中的孔被石英玻璃代替时，在所述波长范围Ω内预定波长λ下基模的有效芯面积比该第一包层区域中的孔未被石英玻璃代替时的有效芯面积大1.5倍。

7.如权利要求6所述的光纡，还包括一处于至少一个光纤端部的破裂部分，其中使该第一包层区域中的孔破裂，不使该第三包层区域中的孔破裂。

8.如权利要求4所述的光纤，还包括一围绕该第三包层区域的第四包层区域，所述第四包层区域仅包括主介质，并且其中该第三包层区域中的副介质区域被等间距地设置在以光纤中心为中心的多个圆周上。

9.如权利要求4所述的光纤，其中该第一包层区域中副介质区域的排列具有围绕该芯区域高于二阶的旋转对称性。

10.如权利要求4所述的光纤，其中该第一包层区域中副介质区域围绕该芯区域中心的排列的旋转对称阶次小于三阶。

11.一种光纤，其中在Ω＝{λ|λ1≤λ≤λ2}波长范围内，此处λ1≥1200[nm]，λ2≤1700[nm]，且λ2-λ1≥100[nm]，基模的色散D(λ)和有效芯面积A_eff(λ)满足 $\underset{\mathrm{\&lambda;}\&Element;\mathrm{\&Omega;}}{\max }\left\{D\left(\mathrm{\&lambda;}\right)\right\}-\underset{\mathrm{\&lambda;}\&Element;\mathrm{\&Omega;}}{\min }\left\{D\left(\mathrm{\&lambda;}\right)\right\}<10[\mathrm{ps}/\mathrm{nm}/\mathrm{km}],$

$\underset{\mathrm{\&lambda;}\&Element;\mathrm{\&Omega;}}{\max }\left\{\right|D\left(\mathrm{\&lambda;}\right)\left|\right\}<20[\mathrm{ps}/\mathrm{nm}/\mathrm{km}]$ 和 $\underset{\mathrm{\&lambda;}\&Element;\mathrm{\&Omega;}}{\min }\left\{A_{\mathrm{eff}}\left(\mathrm{\&lambda;}\right)\right\}<5\left[{\mathrm{\&mu;m}}^2\right].$

12.一种光学模块，包括：

一以小于150mm的预定直径缠绕成一圈或多圈的光纤；以及

一光耦合装置，其将1200nm到1700nm内预定波长范围Ω＝{λ|λ1≤λ≤λ2}中的光波耦合到该光纤的两端；其中

该光纤具有一芯区域，一围绕该芯区域的第一包层区域以及围绕第k包层区域(k＝1，2)的第(k+1)包层区域，其中该第一和第三包层区域具有处于主介质中的多个副介质区域，该副介质的折射率小于该主介质、该芯和该第k包层区域(k＝1，2，3)，并且该副介质区域沿光纤长度方向延伸；

芯区域N[0]和第k包层区域N[k](k＝1，2，3)的平均折射率满足N[0]＞N[1]＜N[2]＞N[3]；并且

在Ω＝{λ|λ1≤λ≤λ2}波长范围内，其中λ1≥1200[nm]，λ2≤1800[nm]，且λ2-λ1≥100[nm]，基模的色散D(λ)和有效芯面积A_eff(λ)满足

$\underset{\mathrm{\&lambda;}\&Element;\mathrm{\&Omega;}}{\max }\left\{D\left(\mathrm{\&lambda;}\right)\right\}-\underset{\mathrm{\&lambda;}\&Element;\mathrm{\&Omega;}}{\min }\left\{D\left(\mathrm{\&lambda;}\right)\right\}<10[\mathrm{ps}/\mathrm{nm}/\mathrm{km}],$ $\underset{\mathrm{\&lambda;}\&Element;\mathrm{\&Omega;}}{\max }\left\{\right|D\left(\mathrm{\&lambda;}\right)\left|\right\}<20[\mathrm{ps}/\mathrm{nm}/\mathrm{km}]$ 和

$\underset{\mathrm{\&lambda;}\&Element;\mathrm{\&Omega;}}{\min }\left\{A_{\mathrm{eff}}\left(\mathrm{\&lambda;}\right)\right\}<5\left[{\mathrm{\&mu;m}}^2\right].$

13.如权利要求12所述的光学模块，其中该光纤缠绕成的该预定直径小于30mm。

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