專利名稱：單模光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖傳輸領(lǐng)域，更具體地，涉及具有降低的彎曲損耗的光纖。
背景技術(shù)：
通常將光纖的折射率分布描述為折射率和光纖的半徑之間的關(guān)系。傳統(tǒng)上，沿著橫軸(即，χ軸)標繪相對于光纖中心的距離r，并且沿著縱軸(即，y軸)標繪距離r處的折射率和光纖的外包層的折射率之間的差。用作光包層的外包層通常具有大致恒定的折射率。這種外包層通常由純二氧化硅制成，但也可以包含一種或多種摻雜質(zhì)。折射率分布可具有能夠分別圖示為階梯形狀、梯形形狀、拋物線形狀或三角形形狀的“階梯”分布、“梯形”分布、“拋物線”分布(例如，“阿爾法(alpha)”分布)或“三角形”分布。這些曲線通常代表光纖的理論分布或設(shè)計分布。實際上，與光纖制造相關(guān)聯(lián)的約束可能導(dǎo)致顯而易見不同的分布。傳統(tǒng)上，光纖包括具有傳輸并可選地放大光信號的功能的光纖芯。傳統(tǒng)的光纖通常還包括將光信號限制在纖芯內(nèi)的光包層。為此，纖芯的折射率η。通常大于包層的折射率 ng(即，η。> ng)。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能理解的，單模光纖中光信號的傳播包括在纖芯中引導(dǎo)的、通常表示為LPOl的基本模式以及在特定距離內(nèi)在纖芯和光包層中引導(dǎo)的次級模式。在光纖傳輸系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)常使用具有階梯折射率分布的單模光纖(SMF)。這種光纖通常具有符合特定遠程通信標準的色散(chromatic dispersion)和色散斜率。傳統(tǒng)上，所謂的“標準”單模光纖(SSMF)用于以地面為基礎(chǔ)的傳輸系統(tǒng)。為了促進來自不同制造商的光系統(tǒng)相互兼容，國際電信聯(lián)盟(ITU，International Telecommunication Union)已經(jīng)定義了標準光傳輸光纖(即，標準單模光纖或SSMF)應(yīng)當符合的標準參考ITU-T G. 652。ITU-T G. 652的建議(11/2009)具有幾種屬性(即，A、B、C 和D)。在針對傳輸光纖的其它建議中，ITU-T G. 652標準推薦⑴在波長1310納米(nm) 處，模場直徑(MFD)的標稱值(例如，標稱模場直徑)為8. 6微米(μ m) 9. 5微米且公差為士0.6微米；(ii)最大光纜截止波長為1260納米(nm) ； (iii)零色散波長(ZDW)為1300 納米 13M納米；以及(iv)最大零色散斜率(ZDS)為0. 092皮秒每平方納米千米(ps/ (nm2 · km))(即，在零色散波長處的色散斜率為0. 092ps/(nm2 · km)以下)。如國際電工委員會(IEC，International Electrotechnical Commission)的附屬委員會86A在標準IEC 60793-1-44中所定義的，傳統(tǒng)上測量光信號在光纖中傳播了 22米之后不再為單模的波長作為光纜截止波長。在大多數(shù)情況下，最能承受彎曲損耗的次級模式是LP 11模式。由此光纜截止波長是在光纖中傳播了 22米之后LP 11模式充分衰減了的波長。標準ITU-T G. 652提議的方法認為，只要LP 11模式的衰減大于或等于19. 3分貝(dB)，光信號就為單模。根據(jù)IEC 附屬委員會86A在標準IEC 60793-1-44中的推薦，通過如下措施來確定光纜截止波長在光纖中加入半徑為40毫米(mm)的兩個環(huán)，并將光纖的剩余部分(即，光纖的21. 5米)配置在半徑為140毫米的芯軸上。對于給定光纖，將MAC值定義為光纖在有效截止波長Aeeff上的1550納米處的模場直徑的半徑。如IEC附屬委員會86A在標準IEC 60793-1-44中所定義的，傳統(tǒng)上測量光信號在光纖中傳播了兩米之后不再為單模的波長作為截止波長。MAC值構(gòu)成用于評價光纖的性能的參數(shù)，特別是構(gòu)成用于尋找模場直徑、有效截止波長和彎曲損耗之間的折衷的參數(shù)。共同擁有的歐洲專利2，116，878(及其對應(yīng)美國專利2009/0279835)、共同擁有的歐洲專利2，116，877(及其對應(yīng)美國專利7，889，960)、共同擁有的歐洲專利1，930，753 (及其對應(yīng)美國專利7，555，186)、共同擁有的歐洲專利1，845，399(及其對應(yīng)美國專利 7，587，111)以及共同擁有的歐洲專利1，785，754 (及其對應(yīng)美國專利7，623，747)提出了具有有限的彎曲損耗的單模光纖。歐洲專利1，845，399和1，785，754具有示出階梯折射率的標準單模光纖中以下兩者之間的關(guān)系的實驗結(jié)果(i)波長1550納米處的MAC值，與(ii) 在波長1625納米處曲率半徑為15毫米的彎曲損耗。這些文獻確認了 MAC值會對光纖彎曲損耗產(chǎn)生影響。此外，這些文獻證明可以通過減小MAC值來降低彎曲損耗。不利地，通過減小模場直徑和/或通過增大有效截止波長來減小MAC值可能導(dǎo)致不符合ITU-T G. 652推薦，由此使得光纖商業(yè)上不兼容某些傳輸系統(tǒng)。因此，降低彎曲損耗并仍符合行業(yè)推薦，這成了使用在各種光纖系統(tǒng)中的光纖應(yīng)用(例如，光纖到戶(FTTH))的真正挑戰(zhàn)。ITU(國際電信聯(lián)盟)已經(jīng)定義了與彎曲不敏感的光纖有關(guān)的標準，特別是定義了 ITU-T G.657.A 標準(例如，ITU-TG. 657. Al (11/2009)子類和 ITU-T G. 657. A2 (11/2009) 子類)以及 ITU-T G. 657. B 標準(例如，ITU-T G. 657. B2 (11/2009)子類和 ITU-T G. 657. B3 (11/2009)子類)。ITU-T G. 657. A推薦強加彎曲損耗限制，但首先設(shè)法維持與ITU-T G. 652推薦(例如ITU-TG. 652. D推薦)兼容，特別是關(guān)于模場直徑和色散方面的兼容性。 作為對比，ITU-T G. 657. B推薦并不強制與ITU-T G. 652推薦兼容，而對彎曲損耗強加了與 ITU-T G. 657. Al推薦所強加的彎曲損耗限制相比更加嚴格的限制。前述歐洲專利1，845，399和1，785，7M提出了便于有限的彎曲損耗典型地滿足 ITU-T G. 657A/B推薦的光纖分布。美國專利7，187，833提出了包括槽的光纖的拋物線分布，從而設(shè)法獲得大的有效面積和低的衰減作為距離的函數(shù)。然而，美國專利7，187，833并未設(shè)法降低彎曲損耗。此外，其所提出的分布均不符合ITU-T G. 657. A2/B2/B3推薦中的任何推薦。(下)表 1 給出了 ITU-T G. 652. D 和 G. 657. A1/A2/B2/B3 推薦在波長 1550 納米和 1625納米處的各種曲率半徑的最大可接受宏彎曲損耗。表 權(quán)利要求
1.一種單模光纖，包括中央纖芯，其由外包層圍繞，所述中央纖芯具有(i)半徑ri、(ii)正的相對于所述外包層的最大折射率差Δηι和(iii)阿爾法參數(shù)α為1. 5 2. 5的阿爾法折射率分布；中間包層，其位于所述中央纖芯和所述外包層之間，所述中間包層具有半徑r2和相對于所述外包層的折射率差Δη2 ；以及埋槽，其位于所述中間包層和所述外包層之間，所述埋槽具有半徑r3和負的相對于所述外包層的折射率差Δη3;其中，所述單模光纖具有以下特性(i)在波長1310納米處，模場直徑的標稱值為8. 6 微米 9. 5微米且公差為士0. 4微米；(ii)光纜截止波長為1260納米以下；以及(iii)在波長1550納米處，對于彎曲半徑15毫米，彎曲損耗為0. 003dB/匝以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，所述中央纖芯的面積分Vtll約為 22 X ΙΟ"3微米 25X 10_3微米，所述面積分Vtll是根據(jù)以下公式所定義的
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，所述埋槽的面積分Vtl3約為-45X10_3微米 -25X 10_3微米，所述面積分Vtl3是根據(jù)以下公式所定義的 h
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，所述中央纖芯的體積分V11約為 87 X 10_3 μ m2 103 X 10_3 μ m2，所述體積分V11是根據(jù)以下公式所定義的
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，所述埋槽的體積分V13約為-1020 X 10_3 μ m2 -500Χ 10_3μ m2，所述體積分V13是根據(jù)以下公式所定義的
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，所述中央纖芯的半徑^約為4.9微米 6. 6微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，所述中央纖芯的半徑^相對于所述中間包層的半徑r2的比(T1Zr2)約為0. 5 0. 9。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，所述中間包層的半徑r2和所述埋槽的半徑r3的平均值((r2+r3)/2)約為9. 5微米 15. 5微米。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，所述中央纖芯的最大折射率差A(yù)n1 約為 5. 3Χ1(Γ3 7. 0Χ10_3ο
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，所述中間包層的折射率差八！^約為-IXlO-3 IXlO-3O
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，所述埋槽的折射率差八1!3約為-10Χ1(Γ3 -1. 4Χ1(Γ3。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，在波長1550納米處，對于彎曲半徑 15毫米，所述單模光纖的彎曲損耗約為0. 060X 10 /匝 1. 48X 10 /匝。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，在波長1550納米處，對于彎曲半徑 10毫米，所述單模光纖的彎曲損耗約為3X 10-3dB/匝 36X 10-3dB/匝。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，在波長1550納米處，對于彎曲半徑 7. 5毫米，所述單模光纖的彎曲損耗約為0. OldB/匝 0. 14dB/匝。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，在波長1550納米處，對于彎曲半徑 5毫米，所述單模光纖的彎曲損耗約為0. 03dB/匝 0. 41dB/匝。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，在波長1625納米處，對于彎曲半徑 15毫米，所述單模光纖的彎曲損耗約為0. 5X 10 /匝 8. 9X 10-3dB/匝。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，在波長1625納米處，對于彎曲半徑 10毫米，所述單模光纖的彎曲損耗約為0. OlldB/匝 0. 112dB/匝。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，在波長1625納米處，對于彎曲半徑 7. 5毫米，所述單模光纖的彎曲損耗約為0. 03dB/匝 0. 32dB/匝。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，在波長1625納米處，對于彎曲半徑 5毫米，所述單模光纖的彎曲損耗約為0. OSdB/匝 1. 13dB/匝。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，所述單模光纖的零色散波長為1300 納米 13 納米。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，在零色散波長處，所述單模光纖的色散斜率為0. 092ps/(nm2 · km)以下。
22.一種光學(xué)箱，至少包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的單模光纖的一部分，其中，優(yōu)選地，所述單模光纖的曲率半徑小于15毫米，更優(yōu)選地，所述單模光纖的曲率半徑約為5毫米。
23.一種光纖到戶即FTTH系統(tǒng)，至少包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的單模光纖的一部分。
全文摘要
本發(fā)明包括一種通常具有降低的彎曲損耗的單模光纖。該光纖包括中央纖芯、中間包層、埋槽和外包層。該光纖通常具有以下特性(i)在波長1310納米處，模場直徑的標稱值約為8.6微米～9.5微米(且公差為±0.4微米)；(ii)光纜截止波長不大于1260納米；以及(iii)在波長1550納米處，對于彎曲半徑15毫米，彎曲損耗不大于0.03dB/匝。
文檔編號G02B6/036GK102193141SQ201110065419
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者L·蒙莫里昂, P·斯拉德, S·理查德 申請人:德拉克通信科技公司