CN1573380A - 大有效面积反色散补偿光纤及使用该光纤的传输线 - Google Patents

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Abstract

一种具有大有效面积的反色散光纤(10)以及使用该光纤来补偿传输光纤(3)中的色散和色散斜率的传输系统。大有效面积反色散光纤(IDF)(10)具有负的色散和负的色散斜率。有效面积Aeff优选地在大约1550nm的传输波长处大于大约31平方微米。大有效面积IDF(10)适用于和超大有效面积(SLA)传输光纤(3)一起使用以补偿SLA传输光纤中的色散，同时减小波长通道之间的非线性效应和光缆损耗。这样，光纤有效面积的增大降低了非线性相互作用，增大了带宽容量并限制了信号退化。此外，本发明的大有效面积IDF(10)具有非常令人满意的传输特性。本发明还给出包含至少一根本发明的大有效面积IDF光纤(10)的传输系统(1)。

Description

大有效面积反色散补偿光纤 及使用该光纤的传输线
技术领域
本发明涉及反色散补偿光纤。更特定地，本发明涉及大有效面积反色散补偿光纤，它相对于传统反色散光纤来说具有相对较低的光损耗，适用于大有效面积正色散光纤的色散补偿。
背景技术
光纤是玻璃或塑料的细束，能够在长距离上以相对较小的衰减传输含有相对较大量信息的光信号。通常，光纤通过加热并拉制光纤预制胚来制成，预制胚包含折射芯区，被由玻璃或其它合适材料制成的保护包层区包围。从预制胚拉制出的光纤通常进一步用涂在包层区上的一层或多层涂层来进行保护。
光纤传输的优点使得光纤具有极大的带宽容量。这样的带宽使得可以在头发丝那么细的光纤中同时传输数千路电话和数百个电视频道。光纤的传输容量在波分复用(WDM)系统中得到了增大，在波分复用系统中，在单根光纤中复用多个通道，每个通道工作在不同波长。然而，在WDM系统中，通道之间会发生非线性相互作用，例如4光子混频，会极大降低系统容量。这一问题在很大程度上被U.S.No.5,327.516(’516专利)解决了，该专利由本申请的受让人所有。’516专利公开了一种光纤，它通过在工作波长处引入少量色散而减小了这些非线性相互作用。随着单根光纤中要传输的WDM通道数量的增大，光纤所携带的光功率也相应增大。随着光功率增大，通道之间的相互作用所导致的非线性效应也相应增大。因此，对于光纤来说需要对每个WDM通道给出少量色散，以减小通道之间的非线性相互作用，尤其是从不断增长的带宽需求来看更是这样。然而，为了能够在传输链路之后复原信号，重要的是不同WDM通道中所引入的色散变化得尽可能小。
用于制作光纤的材料的质量已经有了重大进展。在1970年，玻璃光纤可接受的损耗在20dB/km范围内，而如今损耗通常都小于大约0.25dB/km。基于二氧化硅的光纤的理论最小损耗为大约0.15dB/km，出现在大约1550纳米(nm)波长处。玻璃光纤中的色散导致包括一段波长的脉冲发生脉冲展宽，这是由于光在玻璃光纤中的速度是光的传输波长的函数。脉冲展宽是光纤色散、光纤长度和光源谱宽的函数。单独光纤的色散通常用曲线图(未示出)来表示，纵轴表示色散(单位皮秒(ps)每纳米(nm)，或ps/nm)或ps/nm-km(千米)，横轴为波长。存在正常和反色散，因此纵轴的范围可以是，例如，-250到+25ps/nm km。横轴上色散为零的波长相应于光纤最大带宽。然而，这一波长通常与光纤以最小衰减传输光的波长不一致。
例如，典型的单模光纤通常在大约1550nm处传输最好(即，衰减最小)，而同一光纤的色散在1310nm处接近于零。此外，前述光纤理论最小损耗发生在大约1550nm的传输波长处。由于最小衰减优先于零色散，一般用于在这种光纤中传输的波长通常为1550nm。此外，掺铒放大器——当前最常用的光放大器，用于放大光纤中承载的光信号——工作在1530至1565nm范围。由于这种光纤的色散一般在1310nm波长处最接近于零而不是在1550nm的最佳传输波长处，因此一直以来都在尝试改善传输路径上的色散补偿以给出最好的整体系统性能(即低的光损耗和低的色散)。
为了改善1550nm传输波长处的色散补偿，已知可以将传输光纤——一般是正色散光纤(PDF)——与反色散光纤(IDF)耦合。正色散光纤通常包含单模光纤，其中引入了色散以减小波长通道之间的非线性相互作用。反色散光纤具有负色散和负色散斜率，给出色散和色散斜率补偿，使得能够控制传输光纤的色散和色散斜率补偿。传输光纤PDF通过熔接与一定长度的IDF耦合。PDF和IDF的组合具有本征光纤损耗和熔接损耗。当然，传输链路的整体光损耗应当保持在最小。当包括长距离传输链路时，使光损耗最小化的要求变得更为重要，这是因为沿链路一般需要更多放大器以防止传输质量下降。
例如，在越洋通信系统中，使用超大有效面积(SLA)PDF与在特定波长——通常在传输带的中心——处具有匹配的相对色散斜率(RDS)的IDF的组合是有利的。光纤的RDS是光纤的色散斜率S与光纤色散D之间的比值。IDF的RDS需要匹配PDF的RDS以正确控制色散和色散斜率。然而，仅仅使传输PDF和补偿IDF的RDS匹配并不能解决所有问题。还应当考虑其它问题，例如前述非线性效应的控制、弯曲损耗以及光衰减。用于SLA传输光纤中进行色散补偿的传统IDF具有，例如，在1550nm处大约0.246db/km的中等损耗。降低传输链路总损耗的一个方法是给出比当前与SLA传输光纤一起使用的传统IDF光损耗更低的IDF。然而，当前与这些SLAPDF一起使用的传统IDF具有相对较小的有效面积，也带来一些问题。例如，IDF的小有效面积限制了沟道之间总的非线性效应和衰减损耗能够降低的总量，这限制了所能避免的系统传输性能退化的程度。当然，当系统传输性能下降时，这些系统所能承载的WDM通道数量受到了限制。
授权给Tsukitani等人的U.S.No.6,301,419B1公开了一种色散平衡光纤，它具有更低的弯曲损耗从而适用于色散补偿模块，其中该光纤缠绕在线轴上，与传输光纤熔接以从总体上降低传输链路的色散和色散斜率。Tsukitani公开了，该色散平衡光纤上任何地方都具有15至19平方微米(μm2)的有效面积，并公开，具有这些有效面积的色散平衡光纤抑制了前述非线性效应。结果，该色散平衡光纤在以20mm的直径缠绕时相对于1550nm波长具有10至50dB/m的弯曲损耗。
Tsukitani公开，需要将色散平衡光纤的长度与总的传输线长度(即色散平衡光纤长度+传输光纤长度)之比——在Tukitani的发明中将其称为DEF比——保持在25％至40％之间以抑制非线性效应。如Tsukitani的发明的图2B所示，当DEF比介于25％至40％之间时，色散平衡光纤的有效面积Aeff在大约15到大约19μm2范围内。Tsukitani公开，非线性因子可以保持在可接受的范围内，当色散平衡光纤任何地方的有效面积从大约15μm2到大约19μm2时并且当芯区直径与凹槽区直径之间的比值Ra大于大约0.6时，能够给出低的弯曲损耗。这样，在设计低弯曲损耗色散平衡光纤时不仅要考虑DEF比，还要考虑比值Ra。与凹槽区直径可变化的总量相比，芯区直径通常不会变化太多。从Tsukitani的发明的图3-9中可以看出，当有效面积Aeff在任何地方从大约15μm2到大约19μm2并且Ra大于0.6时，色散平衡光纤表现出相对较低的20mm弯曲损耗，并具有好的非线性因子。
Tsukitani所公开的色散平衡光纤的缺点之一在于，正如从Tsukitani的附图中可以看出的，有效面积Aeff和/或Rn的增大降低了光纤抑制非线性因子的能力和/或增大了弯曲损耗。需要给出具有大有效面积Aeff并能够保持前述适当传输特性——例如低衰减损耗、沟道之间更少非线性相互作用等——甚至具有小于或等于——例如0.45——的Ra的反色散光纤(IDF)。还需要给出具有能够使光缆光损耗降低的低光缆截止波长(例如低于1500nm)和弯曲损耗灵敏度的大有效面积IDF。
发明内容
本发明给出具有负色散和负色散斜率的大有效面积反色散光纤(IDF)。属于“反色散光纤”用于此处是指具有负色散和负色散斜率的色散补偿光纤。IDF的有效面积Aeff如下定义：
A eff = 2 π ∫ 0 ∞ | E ( r ) 2 rdr | 2 ∫ 0 ∞ | E ( r ) 4 rdr |
其中E(r)为电场分布。本发明的大有效面积IDF的有效面积Aeff在大约1550nm的传输波长处大于大约31平方微米(μm2)。大有效面积IDF适合于与超大有效面积(SLA)传输光纤一起使用以补偿SLA传输光纤中的色散同时减小波长沟道之间的非线性效应以及光缆损耗，这在越洋和远程陆上系统中尤其有利。这些非线性效应反比于光纤有效面积(即非线性～1/Aeff)。这样，光纤有效面积的增大导致了非线性相互作用的减小，增大了带宽容量并限制了信号退化。此外，本发明大有效面积IDF具有所需的传输特性。另外，IDF芯区于IDF凹槽区的比值优选地小于或等于0.45。本发明还给出至少包含本发明的大有效面积IDF光纤之一的传输系统。
本发明的大有效面积IDF具有多种轮廓。例如，根据第一实施方案，光纤芯区的轮廓通常由形状的α(alpha)参数来定义，
n 1 = n 0 ( 1 - ( r a ) a ) - n γ ( r d ) γ
其中n1为芯区相对折射率，r为径向位置，a为芯区半径，α为形状参数，d为中心倾斜宽度，γ为倾斜形状参数，n0和nγ分别为确定芯区和中心倾斜的相对折射率差的参数。芯区具有正的折射率，被具有负的相对折射率的第一环形区(即第一凹槽区)包围。第一环形区被具有正的相对折射率的第二环形区(即第一垒区)包围。第二环形区被具有负的相对折射率的第三环形区(即第二凹槽区)包围。第三环形区被相对折射率为0的第四环形区包围。
短语“相对折射率”用于此处指的是光纤除了包层区之外的区域的折射率都以相对于包层区折射率的值给出。包层区的相对折射率为0.0％。第四环形区被具有负折射率的第五环形区(即第三凹槽区)包围。第五环形区被包层区包围，如上所述，该包层区具有折射率0，因为其它区域的折射率都相对包层区折射率进行归一化。
根据第二实施方案，光纤芯区的轮廓在形状上为非抛物线的(即，非弯曲的)。芯区具有正折射率，被具有负相对折射率的第一环形区(即第一凹槽区)包围。第一环形区被具有正相对折射率的第二环形区(即第一垒区)包围。第二环形区被具有负相对折射率的第三环形区(即第二凹槽区)包围。第三环形区被具有相对折射率为0的第四环形区包围。第四环形区可以被具有负折射率的第五环形区(即第三凹槽区)包围。第五环形区被包层区包围，如上所述，该包层区具有折射率0，因为其它区域的折射率都相对包层区折射率进行归一化。
根据第三实施方案，光纤芯区的轮廓形状在轮廓的峰值处稍有弯曲，但是在峰值两侧通常线性下降。芯区具有正折射率，被具有负相对折射率的第一环形区(即第一凹槽区)包围。第一环形区被具有正相对折射率的第二环形区(即第一垒区)包围。第二环形区被相对折射率等于包层区(即0％)的第三环形区包围。第三环形区被具有负相对折射率的第四环形区(即第二凹槽区)包围。第四环形区被包层区包围，如上所述，该包层区具有折射率0。
给定区域的折射率值由式(nregion-ncladding)/ncladding给出，其中nregion相应于特定区域的折射率而ncladding相应于包层的折射率。因此，当在此讨论光纤各区域的折射率时，应当理解，它们实际上是以相对折射率(即相对于等于0的包层区折射率)的形式来讨论的。
包层区半径从纤芯中心向外测量，大约为62.5μm，尽管它并不局限于任何特定尺寸。正如从上面给出的实施例可以看出的，每种轮廓都至少具有一个具有负相对折射率的环形区。根据本发明，确定了这些实施例轮廓和其它类似轮廓能得到具有大有效面积且具有所需传输特性的IDF。
从下面的说明、附图和权利要求可以明显看出本发明的这些和其它特征以及优点。
附图说明
图1为传输系统的框图，其中使用了本发明的大有效面积反色散光纤。
图2为图5所示的本发明的大有效面积反色散光纤的折射率轮廓曲线图。
图3为图6所示的本发明的大有效面积反色散光纤的折射率轮廓曲线图。
图4为图7所示的本发明的大有效面积反色散光纤的折射率轮廓曲线图。
图5为具有图2所示的折射率轮廓的反色散光纤的剖面端视图。
图6为具有图3所示的折射率轮廓的反色散光纤的剖面端视图。
图7为具有图4所示的折射率轮廓的反色散光纤的剖面端视图。
具体实施方式
根据本发明，给出了具有大有效面积的IDF。此外，具有大有效面积的IDF还具有所需的传输特性。特别地，大有效面积IDF优选地具有小于1500nm的光缆截止波长以及可获得低光缆损耗的弯曲损耗灵敏度。另外，为了给出这些所需的特征，该IDF同时将色散补偿到足够精确的值，以使得能够获得所需的(距离×比特率)传输容量。
本发明的大有效面积IDF适用于许多类型光纤中以补偿色散，例如：Sumitomo Electric Industries，Ltd.的正色散纯二氧化硅纤芯光纤，在“超低非线性低损耗纯二氧化硅纤芯光纤(Ultra Low Nonlinearity Low LossPure Silica Core Fiber)”，Electronics Letters Online No：19991094，3August 1999中进行了描述；Corning的Vascade 100光纤；Fujitsu的大有效面积光纤；以及OFS Fitel Corporation的UltraWaveTMSLA光纤。本发明的大有效面积IDF非常适用于越洋和超远程陆上传输系统，尽管它并不局限于用于任何特定传输系统。如上所述，在这样的系统中，当前所用的IDF的小有效面积限制了波长通道之间非线性相互作用所能减小的程度以及衰减损耗所能减小的程度。这些限制导致了传输系统的退化和能够承载的波分复用(WDM)通道的数量。本发明的大有效面积IDF消除了所有这些问题并保持了所需的传输特性。
图1是本发明的传输系统1的框图，包含光传输源2、至少一根传输光纤3、本发明的大有效面积IDF 10和光接收器4。传输光纤3于大有效面积光纤10在位置5处熔接。色散补偿光纤于另一光纤熔接的方法在技术中已是众所周知的。因此，这里不给出进行这一任务的方式的讨论。传输光纤可以是SLA光纤，例如，OFS Fitel Corporation制造的SLAUltraWaveTM光纤。然而，应当指出，本发明并不限制任何特定类型的光纤用作传输光纤3。
如上所述，为了进行合适的色散补偿，色散和色散斜率补偿光纤应当具有与传输光纤3的RDS匹配的相对色散斜率(RDS)。例如，SLAUltraWaveTM光纤在1550nm处具有0.0030的RDS。因此，SLAUltraWaveTM光纤用作传输光纤3，本发明的大有效面积IDF 10就应当具有接近于0.0030的RDS。注意，因为IDF和PDF色散曲线的曲率不一致，有时需要在带中心处使两种光纤的RDS稍微失配，以增大可用带宽。传输光纤3具有正色散和正色散斜率而大有效面积IDF 10具有负色散和负色散斜率。这样，两个RDS值都是正的，因为如上所述，光纤的RDS是光纤色散斜率S与光纤色散D之间的比值。IDF的有效面积Aeff优选地大于大约31平方微米(μm2)，正如本领域技术人员所知的，这对于IDF来说是非常大的。下面参考图2、3和4描述的实施例轮廓具有大于大约31μm2的有效面积和非常合适的传输特性。现在将结合它们相关的传输特性描述本发明的IDF的折射率轮廓的这些实施例。
图2的实施方案中示出的轮廓20相应于图5所示的光纤50。光纤50及其相关轮廓20将一起讨论。光纤50具有芯区51(图5)，芯区51具有与之相关的形状上通常为抛物线形(即弯曲的)轮廓部分21(图2)。芯区轮廓21具有最大正相对折射率n1，优选地从大约0.85％到大约0.9％，优选值为大约0.87％。芯区的轮廓形状由称作阿尔法(α)的形状参数确定，该参数优选地为大约1.6。芯区被具有负相对折射率n2的第一环形区(即第一凹槽区)52(图5)包围，n2优选地在大约-0.20％到-0.40％之间，优选地为大约-0.29％。
轮廓中相应于第一凹槽区52的部分用参考号22表示。芯区51的半径标为“A”，而芯区的直径标为2A。凹槽区52的半径标为B，而凹槽区52的直径标为2B。芯区51的直径与凹槽区52的直径之比Ra小于或等于大约0.45。这样，根据本发明，有可能增大IDF的有效面积而不用具有大的比值Ra。
凹槽区52被具有正相对折射率n3的第二环形区53(即第一垒区)(图5)包围，n3优选地在大约0.20％到大约0.40％之间，优选地为大约0.24％。轮廓中相应于第二环形区的部分用参考号23表示。第二环形区53被具有负相对折射率n4的第三环形区54(即第二凹槽区)(图5)包围，n4优选地在大约-0.20％到大约-0.40％之间，优选地为大约-0.33％。轮廓中相应于第三环形区54的部分用参考号24表示。
第三环形区54被第四环形区55(图5)包围，后者用轮廓中标以参考号25的部分来表示。区域55具有0.0％的折射率n5，与包层区57(图5)相同。第四环形区55被第五环形区56(即第三凹槽区)(图5)包围，后者用轮廓中标以参考号26的部分来表示。这一区域具有优选地为-.20％的相对折射率n6。第五环形区被相应于包层区的第六环形区包围。轮廓部分27相应于包层区，它具有0.0％的相对折射率n0。
横轴上的数字相应于从芯区中心算起的距离，单位为微米。从图2所示的轮廓曲线可以容易地确定大致半径位置处的实施例范围以及每个区域的宽度。纵轴上的数字相应于相对折射率值。应当注意本发明并不局限于这些特定半径位置和/或近似值。下面是图2所示的轮廓20所表示的实施例IDF50的传输特性。尽管在图2中没有示出，但是包层57的外边缘的半径可延伸至，例如，62.5微米。
从下面可以看出对于图2所示的实施例，下面所提出的传输特性都非常好。IDF50具有非常大的有效面积，在这一实施例中为38.38μm2。还可以看出，IDF50的RDS与SLA光纤——例如前述SLA UltraWaveTM光纤——的RDS匹配。另外，IDF50具有相对较低的弯曲损耗和相对较低的光缆截止波长。
                   IDF50的传输特性
Aeff：38.38μm2
色散：-34.66ps/nm-km
斜率：-0.103ps/nm2/km
RDS：0.003nm-1
32毫米(mm)弯曲损耗：＜0.5dB/圈
光缆截止波长：＜1530nm
当然，因为这些传输特性是互相关联的，还与折射率轮廓的形状、各区域的位置相关，因此可通过改变折射率轮廓来改变这些传输特性中的一个或更多个，如下面表1所示。
表1
Aeff(1560nm)    D(ps/km.nm)   s(ps/km.nm2)   RDS(nm-1)    32mm
     实施例1     38.38     -34.66     -0.103    0.003     1
 n2＝-0.31％     37.7     -36.07     -0.127    0.0035     1.2
 n2＝-0.26％     39.48     -32.57     -0.07    0.0022     0.8
 n1＝1.05％     31.53     -22.28     -0.088    0.004     0.1
 n1＝0.955％     41.51     -38.43     -0.088    0.0023     1.8
 alpha＝1.7     35.49     -29.21     -0.104    0.0035     0.4
 alpha＝1.5     42.94     -40.79     -0.079    0.0019     2.4
 n3＝0.264％     41.64     -40.29     -0.085    0.0021     1.2
 n3＝0.244％     36.15     -29.5     -0.102    0.0035     0.8
 r4＝1.0     37.34     -31.06     -0.087    0.0028     0.7
 r4＝0.5     39.43     -37.88     -0.114    0.003     1.3
 n4＝-0.2％     40.17     -39.73     -0.116    0.0029     1.3
 OD＝126um     36.97     -31.36     -0.11    0.0035     0.6
 OD＝128um     35.08     -25.62     -0.108    0.0042     0.3
 OD＝123um     40.74     -39.16     -0.085    0.0022     1.8
实施例1的优选轮廓参数为：
n1 r1(μm) alpha n2 r2(μm) n3 r3(μm) n4 r4(μm)
9.75E-03 2.89 1.6 -2.90E-03 3.44 2.44E-03 3.94 -3.30E-03 0.7
本发明的大有效面积IDF并不局限于具有这些特定传输特性，正如从对图3和4的讨论将能明显看出的，图3和4示出具有不同于表1所示的传输特性的大有效面积反色散光纤的折射率轮廓，它们所具有的传输特性也是非常令人满意的。
图3所示的轮廓30具有形状为非抛物线形(即α＝2.9)的芯区轮廓部分31。图3所示的轮廓30和与其相关的大有效面积IDF60(图6)将一起讨论。芯区61具有与其相关的轮廓部分31，它具有最大正相对折射率n1，优选地0.85％≤n1≤1.055％，优选值为0.91％。芯区61具有由形状参数α——选地为大约2.9——确定的轮廓形状。芯区61被具有负相对折射率n2的第一环形区(即第一凹槽区)62包围，优选地-0.15％≤n2≤-0.35％，优选大约-0.28％。轮廓中相应于第一凹槽区62的部分用参考号32表示。芯区61的半径标为“A”，而芯区的直径标为2A。凹槽区62的半径标为B，而凹槽区62的直径标为2B。芯区61的直径与凹槽区62的直径之比Ra优选地小于或等于大约0.45。
凹槽区62被具有正相对折射率n3的第二环形区(即第一垒区)63包围，优选地0.05％≤n3≤0.25％，优选大约0.12％。轮廓中相应于第二环形区63的部分用参考号33表示。第二环形区63被具有负相对折射率n4的第三环形区(即第二凹槽区)64包围，优选地-0.15％≤n4≤-0.35％，优选大约-0.30％。轮廓中相应于第三环形区64的部分用参考号34表示。
第三环形区64被第四环形区65包围，后者用轮廓中标以参考号35的部分来表示。这一区域65具有0.0％的相对折射率n5，与包层区相同。第四环形区65被第五环形区(即第三凹槽区)66包围，后者用轮廓中标以参考号36的部分来表示。这一区域66具有优选地小于或等于大约-.20％的负相对折射率n6。第五环形区66被相应于包层区的第六环形区67包围。轮廓部分37相应于包层区67，它具有0.0％的相对折射率n0。
和图2的情形类似，图3中横轴上的数字相应于从芯区中心算起的距离，单位为微米。纵轴上的数字相应于相对折射率值。从图3所示的曲线可以容易地确定这一实施例中大致半径位置处的范围以及每个区域的宽度。本发明并不局限于这些特定半径位置和/或近似值。下面是图3所示的轮廓30所表示的实施例IDF60对于大约1550nm传输波长的传输特性。尽管在图3中没有示出，但是包层的外边缘的半径可延伸至，例如，62.5微米(直径大约125微米)。
可以看出相应于IDF60的传输特性都非常好，IDF60具有非常大的有效面积，在这一实施例中为40.6μm2。RDS也与用作传输光纤的SLA的RDS匹配。另外，IDF50具有相对较低的弯曲损耗和相对较低的光缆截止波长。
                  IDF60的传输特性
Aeff：40.6μm2
色散：-39.34ps/nm-km
斜率：-0.109ps/nm2/km
RDS：0.0028nm-1
32毫米(mm)弯曲损耗：＜0.5dB/圈
光缆截止波长：＜1530nm
因为这些传输特性是互相关联的，还与折射率轮廓的形状、各区域的位置相关，因此可通过改变折射率轮廓来改变这些传输特性中的一个或更多个，如下面表2所示。
表2
Aeff(1550nm) D(ps/km.nm) S(ps/km.nm2) RDS(nm-1) 32mm
  实施例2 40.6 -39.34 -0.109 0.0028 1
n2＝-0.3％ 40.46 -42.72 -0.135 0.0032 1.3
N2＝-0.26％ 40.8 -36.23 -0.086 0.0024 0.7
N3＝0.137％ 42.79 -43.37 -0.1 0.0023 1.2
N3＝0.117％ 38.86 -35.55 -0.11 0.0031 0.9
n1＝1.2％ 34.41 -29.42 -0.112 0.0038 0.2
N1＝1.13％ 44.48 -43.46 -0.084 0.0019 1.9
n4＝-0.2％ 41.39 -42.23 -0.126 0.003 1.3
OD＝126um 38.15 -33.62 -0.12 0.0036 0.5
OD＝128um 36.33 -28.16 -0.12 0.0042 0.3
OD＝123um 42.76 -43.03 -0.086 0.002 1.6
这一实施例的优选轮廓值为：
n1 r1(μm) alpha n2 r2(μm) n3 r3(μm) n4 r4(μm)
0.0115 2.52 2.91 -0.003 3.1 0.0013 6.75 -0.0033 0.9
图4为本发明的大有效面积IDF的又一实施方案的折射率轮廓曲线。图4所示的轮廓40将参考图7所示的与其相关的大有效面积IDF70来描述。图4的实施方案中所示的轮廓40具有芯区71，后者具有形状几乎是三角形但是在芯区71最大相对折射率n1处稍微弯曲的相关轮廓部分41，在这一实施例中，n1大约为1.17％。芯区71的形状由形状参数α——优选地为大约1.0——来确定。芯区71被具有负相对折射率n2的第一环形区(即第一凹槽区)72包围，优选地0.0％≤n2≤-0.20％，优选大约-0.133％。轮廓中相应于第一凹槽区72的部分用参考号42表示。芯区71的半径标为“A”，而芯区的直径标为2A。凹槽区72的半径标为B，而凹槽区72的直径标为2B。芯区71的直径与凹槽区72的直径之比Ra小于或等于大约0.36。
凹槽区72被具有正相对折射率n3的第二环形区(即第一垒区)73包围，优选地0.0％≤n3≤0.20％，在这一实施例中优选大约0.107％。轮廓中相应于第二环形区73的部分用参考号43表示。第二环形区73被具有相对折射率n4的第三环形区74包围，n4优选地等于包层区76的相对折射率(即0.0％)。轮廓中相应于第三环形区74的部分用参考号44表示。
第三环形区74被第四环形区(即第二凹槽区)75包围，后者用轮廓中标以参考号45的部分来表示。这一区域75具有负相对折射率n5，优选地0.0％≤n5≤-0.20％，在这一实施例中优选大约-0.08％。第四环形区75被包层区76包围，后者用轮廓中标以参考号46的部分来表示。轮廓中相应于包层76的部分具有0.0％的相对折射率n0。
与图2和3所示的曲线类似，横轴上的数字相应于从芯区中心算起的距离，单位为微米。从图4所示的轮廓曲线可以容易地确定大致半径位置处的实施例范围以及每个区域的宽度。应当注意本发明并不局限于这些特定半径位置和/或近似值。纵轴上的数字相应于相对折射率值。下面的表3是图4所示的轮廓40所表示的IDF对于1550nm传输波长的传输特性。尽管在图2中没有示出，但是包层的外边缘的半径可延伸至，例如，62.5微米。
下面是IDF70的传输特性。IDF70的传输特性非常好，且该IDF具有非常大的有效面积，在这一实施例中为39.50μm2。与其它实施方案类似，RDS与常用作传输光纤的SLA光纤的RDS匹配。另外，IDF70具有相对较低的弯曲损耗和相对较低的光缆截止波长。在这一实施例中，1550nm处的衰减小于0.25dB/km。
                        表3
Aeff：39.50μm2
色散：-40.06ps/nm-km
斜率：-0.131ps/nm2/km
RDS：0.003nm-1
32毫米(mm)弯曲损耗：0.5dB/圈
光缆截止波长：1450nm
如上所述，因为这些传输特性是互相关联的，还与折射率轮廓的形状、各区域的位置相关，因此可通过改变折射率轮廓来改变这些传输特性中的一个或更多个，如下面表3所示。当然，本发明的大有效面积IDF并不局限于具有这些特定传输特性。
表3
Aeff(1550nm) D(ps/km.nm) S(ps/km.nm2) RDS(nm-1) 32mm
实施例3 39.46 -39.99 -0.13 0.00325 1
n2＝-0.10％ 40.56 -36.45 -0.08 0.0022 0.7
n2＝-0.26％ 38.5 -44.01 -0.07 0.0044 1.5
Alpha＝1.1 34.03 -30.55 -0.083 0.0027 0.2
n1＝0.0128 44.33 -46.1 -0.137 0.003 2.5
n1＝0.0136 36.05 -34.92 -0.107 0.0031 0.4
n3＝0.129％ 42.41 -48.36 -0.16 0.0033 1.4
n3＝0.089％ 37.58 -33.65 -0.094 0.0028 0.7
OD＝126um 40.09 -43.88 -0.161 0.0037 6.3
OD＝123um 46.25 -53.93 -0.128 0.0024 34.3
实施例3的优选轮廓值为：
n1 r1(μm) alpha n2 r2(μm) n3 r3(μm)
1.32E-02 2.456 1 -1.20E-03 5.235 1.09E-03 4.837
图2、3和4所示的轮廓所表示的光纤中的每一种都优选地包含掺锗二氧化硅(SiO2)纤芯(例如掺有适量GeO2的SiO2)、环绕芯区的氟(F)和/或锗(Ge)掺杂凹槽区(例如掺有适量GeO2和F的SiO2)，以及环绕凹槽区的纯二氧化硅外包层。光纤中具有正相对折射率的环形区优选地包含掺有适量GeO2的SiO2。
对于本领域技术人员来说，只要不超出所附权利要求及其完整等效领域所确定的本发明的领域，那么此处所描述的光纤的实施方案就可以有很多种变化和替换。这样的变化和替换包括，但不局限于，使用不同掺杂材料以获得各种轮廓形状，以及使用塑料材料(而不是玻璃)来制作光纤。

Claims (10)

1.一种光纤通信系统(1)，包含：
至少一个光能源(2)；
光纤光缆，包括至少一根与所述至少一个源(2)耦合的正色散光纤(3)，以及至少一根与正色散光纤(3)耦合的反色散光纤(10)，
其中反色散光纤(10)包括：
芯区(51)，具有折射率n1，半径A和直径2×A，其中A为正数，
包层区(57)，具有折射率n0，
第一凹槽区(52)，介于芯区(51)和包层区(57)之间，邻近芯区(51)，第一凹槽区(52)具有负相对折射率n2，第一凹槽区(52)具有半径B和直径2×B，其中B为正数，其中比值(2×A)/(2×B)小于或等于大约0.45，
第一垒区(53)，介于掺杂芯区(51)和包层区(57)之间，邻近凹槽区(52)，第一垒区(53)具有正相对折射率n3，
第二凹槽区(54)，介于掺杂芯区(51)和包层区(57)之间，邻近第一垒区(53)，第二凹槽区(54)具有负相对折射率n4，
其中反色散光纤(10)在大约1550纳米(nm)的传输波长处具有大于31平方微米(μm2)的有效面积Aeff；以及
至少一个接收器(4)，与反色散光纤(10)耦合，用于接收来自源(2)的光能。
2.根据权利要求1的系统(1)，其中反色散光纤(10)在大约1550nm的传输波长处具有大约0.0022nm-1≤RDS≤0.0067nm-1的相对色散斜率(RDS)。
3.根据权利要求2的系统(1)，其中反色散光纤(10)在大约1550nm的传输波长处具有大约0.003nm-1的相对色散斜率(RDS)。
4.根据权利要求1的系统(1)，其中反色散光纤(10)的有效面积Aeff在大约1550nm的传输波长处大于或等于大约31.53μm2。
5.根据权利要求4的系统(1)，其中反色散光纤(10)在大约1550nm的传输波长处具有从大约-20到-50皮秒每纳米-千米(ps/nm-km)的色散。
6.一种具有大有效面积的反色散光纤(10)，该光纤(10)包含：
芯区(51)，具有折射率n1，芯区具有半径A和直径2×A，其中A为正数，
包层区(57)，具有折射率n0，
第一凹槽区(52)，介于芯区(51)和包层区(57)之间，邻近芯区(51)，第一凹槽区(52)具有负相对折射率n2，第一凹槽区(52)具有半径B和直径2×B，其中B为正数，其中比值(2×A)/(2×B)小于或等于大约0.45，
第一垒区(53)，介于掺杂芯区(51)和包层区(57)之间，邻近凹槽区(52)，第一垒区(53)具有正相对折射率n3，
第二凹槽区(54)，介于掺杂芯区(51)和包层区(57)之间，邻近第一垒区(53)，第二凹槽区(54)具有负相对折射率n4，
其中反色散光纤(10)在大约1550纳米(nm)的传输波长处具有大于31平方微米(μm2)的有效面积Aeff。
7.根据权利要求6的光纤(10)，其中光纤(10)在1550nm的传输波长处具有大约0.003nm-1的相对色散斜率(RDS)。
8.根据权利要求6的光纤(10)，其中光纤(10)的有效面积Aeff在大约1550nm的传输波长处大于或等于大约31.53μm2。
9.根据权利要求8的光纤(10)，其中光纤(10)在大约1550nm的传输波长处具有从大约-20到大约-50皮秒每纳米-千米(ps/nm-km)的色散。
10.根据权利要求8的光纤(10)，其中光纤(10)在大约1550nm的传输波长处具有从大约-0.08到大约-0.2皮秒每平方纳米每千米(ps/nm2/km)的色散斜率。
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