專利名稱：具有較大有效面積的單模光波導(dǎo)的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種單模光纖，該單模光纖被設(shè)計(jì)用于在大約1500納米至1600納米波長(zhǎng)窗口中工作的遠(yuǎn)程、高比特率系統(tǒng)。尤其，新穎光纖在工作波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有較大的的有效面積，可以減少使電信信號(hào)失真的非線性光學(xué)作用。
具有較大有效面積的單模波導(dǎo)將具有較小的非線性的光學(xué)作用，包括自相位調(diào)制、四波混頻、交叉相位調(diào)制和非線性散射過(guò)程等。這些作用的每一項(xiàng)都會(huì)使高功率系統(tǒng)中的信號(hào)惡化。
使信號(hào)惡化的散射過(guò)程一般可用含exp(cP/Aeff)項(xiàng)的方程來(lái)描述，其中c是一常數(shù)，P是信號(hào)功率，而Aeff是有效面積。其他描述非線性作用的方程則包含P/Aeff比值作為因子。因此，Aeff的增大會(huì)減少非線性對(duì)光信號(hào)惡化的貢獻(xiàn)。
通信產(chǎn)業(yè)中，需要在無(wú)再生器情況下，遠(yuǎn)距離傳輸較大的信息量，這導(dǎo)致了對(duì)單模光纖折射率分布設(shè)計(jì)的重新評(píng)價(jià)。
重新評(píng)價(jià)的關(guān)鍵是提供這樣的光波導(dǎo)，它們能-減少諸如上述的非線性作用；-為在1550納米周圍的波長(zhǎng)范圍內(nèi)工作時(shí)有較低的衰減而進(jìn)行優(yōu)化；-與光放大器的增益對(duì)波長(zhǎng)的曲線相適應(yīng)；并且-保持光波導(dǎo)中諸如低衰減、高強(qiáng)度、耐疲勞和抗彎曲等所需特性。
具體需要降低四波混頻的附加要求可以使光纖的零色散波長(zhǎng)位于工作窗口之外。
諸如美國(guó)專利申請(qǐng)S.N.08/378,780所揭示的早期研究包括了一些分層纖心(segmented core)設(shè)計(jì)的基本概念，這些概念是由Bhagavatu1a在美國(guó)專利4,715,679中首次提出的。在上述S.N.08/378,780專利申請(qǐng)所揭示的一組纖心設(shè)計(jì)中可以找到有效面積較大的波導(dǎo)。在該申請(qǐng)中揭示了一種特殊設(shè)計(jì)，它至少包含一個(gè)最小折射率小于包層折射率的纖心區(qū)。
利用這些重要特性，可用描述分層纖心設(shè)計(jì)特性的模型產(chǎn)生一族纖心設(shè)計(jì)，該族設(shè)計(jì)具有一個(gè)Aeff和一種模功率分布(或電場(chǎng)強(qiáng)度分布)，所述模功率分布表征了適于在性能很高的通信系統(tǒng)中使用的光纖。1995年11月9日提交的一份臨時(shí)申請(qǐng)涉及這樣一族新的具有較大有效面積的波導(dǎo)。
本申請(qǐng)是申請(qǐng)S.N.08/378,780和1995年11月9日提交之臨時(shí)申請(qǐng)的工作的延續(xù)。
本申請(qǐng)關(guān)于新穎分布族設(shè)計(jì)的特性是將較大的有效面積與總色散斜率在所選工作窗口范圍內(nèi)接近于零相結(jié)合。由于有效面積增大并且線性色散在所選的波長(zhǎng)范圍內(nèi)降低，所以這一結(jié)合使非線性信號(hào)的惡化減少。
定義-有效面積為Aeff=2π(∫E2rdr)2/(∫E4rdr)，其中積分限為0至∞，并且E是與傳播的光有關(guān)的電場(chǎng)。
有效直徑Deff可定義為Deff=2(Aeff/π)1/2。
-模場(chǎng)面積Amf為π(Dmf/2)2，其中Dmf是用Peterman Ⅱ方法測(cè)得的模場(chǎng)直徑，這里2w=Dmf并且w2=(2∫E2rdr/∫dE/dr]2rdr)，積分限為0至無(wú)窮大。
-α分布為n=n0(1-Δ(r/a)α)，其中n0為α折射率分布的最大折射率，Δ如下定義，r為半徑，而a是從α折射率分布的第一點(diǎn)量至最后一點(diǎn)的半徑。α折射率分布中n0點(diǎn)處的r可選擇為零，或者可以將分布曲線的第一點(diǎn)移離波導(dǎo)中心線一被選距離。α等于1的α分布是三角形。當(dāng)α為2時(shí)，折射率分布是一拋物線。當(dāng)α的數(shù)值大于2并趨向6時(shí)，折射率分布曲線便更接近于階躍折射率分布。雖然真正的階躍折射率分布是通過(guò)α為無(wú)窮大來(lái)描述的，但α取大約4至6便為實(shí)際應(yīng)用提供了階躍折射率分布。
-折射率分布段寬度為折射率-半徑曲線圖中兩條垂線之間的距離，這兩條垂線分別從折射率分布各自的開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)作到水平軸。
-％折射率增量為％Δ=[(n12-nc2)/2n12]×100，其中n1為纖心的折射率，而nc為包層的折射率。除非另作說(shuō)明，n1是由％Δ所表征的纖心區(qū)中的最大折射率。
-折射率分布的零參考值可選作包層玻璃層中的最小折射率。為纖心中折射率小于該最小值的區(qū)域分配一個(gè)負(fù)值。
-折射率分布一般具有形狀不同的相關(guān)的有效折射率分布。有效折射率分布可以代替其相關(guān)的折射率分布，不會(huì)改變波導(dǎo)性能。參見Luc B.Jeunhomme著的《單模光纖》，Marcel Dekker股份有限公司1990年出版，第32頁(yè)，第1.3.2節(jié)。
-彎曲性能由一標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試過(guò)程確定，在該過(guò)程中測(cè)量繞心軸纏繞光纖所引起的衰減。標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試是測(cè)量光纖繞32毫米的心軸一周所形成的彎曲和繞75毫米的心軸100周所形成的彎曲在光纖中引起的衰減。通常，彎曲導(dǎo)致的最大許可衰減在1300納米和1550納米周圍的工作窗口中確定。
-另一種彎曲測(cè)試是銷釘陣列彎曲測(cè)試，它用于對(duì)光纖的相對(duì)抗彎曲性進(jìn)行比較。為了進(jìn)行該測(cè)試，對(duì)基本上沒有引入彎曲損耗的光纖測(cè)量其衰減。然后把光纖繞銷釘陣列彎曲，再次測(cè)量衰減。彎曲帶來(lái)的損耗是兩次測(cè)得的衰減之間的差值。銷釘陣列是一組按單行排列并在一平面上保持固定垂直位置的十個(gè)圓柱銷釘。銷釘?shù)闹行闹林行拈g距為5毫米。銷釘直徑為0.67毫米。在測(cè)試期間，施加足以使光纖與銷釘表面一部分貼合的張力。
-折射率分布Δi％的變化百分?jǐn)?shù)是指用一給定的百分?jǐn)?shù)單獨(dú)或組合改變?nèi)魏桅％。
-組合半徑的變化百分?jǐn)?shù)是指纖芯總半徑的變化Δr在個(gè)別纖芯分層的半徑之間按比例分布。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明可以滿足對(duì)如此單模光纖的需求，這種單模光纖的優(yōu)點(diǎn)是具有相當(dāng)大的有效面積，并且色散斜率基本平坦，即色散斜率的量值在延長(zhǎng)的工作波長(zhǎng)范圍內(nèi)大約為0.03 ps/nm2-km或更小，本發(fā)明的第一方面是一種單模光纖，其玻璃纖芯至少包括四個(gè)分層。每個(gè)分層用一折射率，一外半徑ri和一Δi％表征。r和Δ的下標(biāo)指某一特定的分層。從包括波導(dǎo)長(zhǎng)軸中心線的最里面的分層開始，用1至n對(duì)各分層編號(hào)。包層的折射率為nc，其包裹在纖芯的周圍。纖芯具有兩個(gè)Δ％為正的不相鄰的分層，和兩個(gè)Δ％為負(fù)的不相鄰的分層。利用這一基本纖芯結(jié)構(gòu)，已發(fā)現(xiàn)多組Δi％和ri，它們能夠提供基本上平坦的總色散曲線，即曲線斜率在一預(yù)選的波長(zhǎng)范圍內(nèi)大約為0.03 ps/nm2-km或更小，并且有效面積至少為60微米2。有幾種具有纖芯結(jié)構(gòu)的纖芯設(shè)計(jì)，其有效面積大于70微米2。
本發(fā)明該方面的一較佳實(shí)施例在大約1450納米至1580納米的波長(zhǎng)范圍內(nèi)提供了基本上為零的色散斜率。所述范圍包括1550納米周圍低衰減區(qū)以及鉺光放大器的高增益波長(zhǎng)范圍。
兩個(gè)不相鄰的正Δ％分層的較佳Δi％在大約0.1％至0.8％的范圍內(nèi)。兩個(gè)負(fù)Δ％分層的Δ％較佳范圍為-0.80％至-0.15％。
正Δ％分層的較佳折射率是分布在α分布、階躍型折射率分布、圓角(rounded)的階躍型折射率以及梯形分布所組成的分布組中選擇，其中α的范圍大約從1至6。負(fù)Δ％分層的較佳折射率分布在倒梯形分布，倒階躍型折射率分布和圓角的倒階躍型折射率分布所組成的分布組中選擇。應(yīng)該理解，在一特定的分布中，一個(gè)負(fù)Δ％分層可以呈倒梯形，另一個(gè)負(fù)Δ％分層可以呈圓角的倒階躍型折射率形狀。至少四個(gè)分層的組合和排列數(shù)目是很大的。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需用計(jì)算機(jī)模型來(lái)尋找出能提供所需光纖特性的纖芯折射率分布設(shè)計(jì)。
摻雜劑向中心線擴(kuò)散會(huì)使中心的折射率凹陷，形成倒置圓錐的形狀。另外，在摻雜劑濃度突變位置上的擴(kuò)散會(huì)使階躍型折射率分布的肩部變圓。將模型設(shè)計(jì)成基本上考慮到摻雜劑向外擴(kuò)散所引起的任何折射率分布的變化。典型的中心擴(kuò)散凹陷是一倒置的圓錐，其基底半徑大小不大于大約2微米。
在一最佳實(shí)施例中，分層1和3具有正的Δ％，而分層2和4具有負(fù)的Δ％。如上所述，從包括波導(dǎo)對(duì)稱長(zhǎng)軸的編號(hào)1開始對(duì)各分層按序編號(hào)。該實(shí)施例的半徑具有極限，r1在大約3至5微米范圍內(nèi)，r2不大于約10微米，r3不大于約17微米，并且r4不大于約25微米。該實(shí)施例中各分層的Δ％具有極限，Δ1％在大約0.20％至0.70％的范圍內(nèi)，Δ2％和Δ4％在大約-0.80％至-0.15％的范圍內(nèi)，而Δ3％在大約0.05％至0.20％的范圍內(nèi)。
可以用以下兩種方式使用纖芯設(shè)計(jì)模型-輸入結(jié)構(gòu)參數(shù)，即分層數(shù)目和纖芯分層的相對(duì)位置、每個(gè)分層的折射率分布形狀以及每個(gè)分層相應(yīng)的Δi％和ri，并且計(jì)算與所述結(jié)構(gòu)相關(guān)的波導(dǎo)參數(shù)；或者-輸入功能參數(shù)，即截止波長(zhǎng)、零色散波長(zhǎng)、總色散斜率、有效面積、模場(chǎng)直徑、工作波長(zhǎng)范圍以及波導(dǎo)中因彎曲引起的衰減，并且計(jì)算可以提供該功能的結(jié)構(gòu)族。
因此，可以把本發(fā)明的第二方面稱作一種至少具有四分層的光纖。兩個(gè)不相鄰的分層具有正的Δ％，并且兩個(gè)不相鄰的分層具有負(fù)的Δ％。選擇各分層的ri和Δi％，以便提供由以下特征表征的波導(dǎo)-在大約1400納米至1575納米的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，總色散斜率的量值大約為0.03ps/nm2-km或更小；-零色散波長(zhǎng)位于工作窗口之外，即在大約1200納米至1500納米的范圍內(nèi)或者大于大約1575納米(上限由工作窗口中所要求的色散確定。在大多數(shù)使用中，上限大約為1750納米。)；-模場(chǎng)直徑大于約9微米；并且-銷釘陣列彎曲引起的衰減≤20分貝。
本發(fā)明第二方面所述的波導(dǎo)族的顯著特性是它們?nèi)菀字圃?。特別是，如表1中計(jì)算所得的參數(shù)所示，波導(dǎo)對(duì)Δi％之+/-3％的變化以及組合半徑之+/-1％的變化相對(duì)地不敏感。
在以下附圖的幫助下，將進(jìn)一步揭示和描述新型纖芯族設(shè)計(jì)的這些和其它方面以及長(zhǎng)處。
附圖概述

圖1a和1b示出了新型纖芯折射率分布四分層實(shí)施例的一般形狀。
圖2a和2b是新型纖芯折射率分布四分層實(shí)施例的特例。
圖3示出了新型光纖總色散的典型曲線特征。
圖4在一波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)新型纖芯分布設(shè)計(jì)的一個(gè)子集比較Deff和MFD。
圖5a、5b和5c示出了總色散對(duì)新型纖芯折射率分布之半徑或折射率的變化的敏感性。
本發(fā)明的詳細(xì)描述一般要求1吉比特/秒和更高傳輸率以及再生器間距超過(guò)100公里的通信系統(tǒng)通常使用光放大技術(shù)或波分復(fù)用技術(shù)。因此，光纖制造商已經(jīng)設(shè)計(jì)出這樣的波導(dǎo)，它們受多路復(fù)用系統(tǒng)中發(fā)生的由高功率信號(hào)或四波混頻引起的非線性作用的影響較小。應(yīng)該懂得，合適的光纖必須具有較小的線性色散和較低的衰減。另外，光纖必須在特定延伸的波長(zhǎng)范圍內(nèi)呈現(xiàn)這些特性，以便適應(yīng)波分復(fù)用。
由于相對(duì)容易制造且允許控制色散的波導(dǎo)成本較低并且具有更大的適應(yīng)性，所以這樣的波導(dǎo)設(shè)計(jì)受到歡迎。這里所描述的設(shè)計(jì)非常適用于這樣的色散控制方案，在該控制方案中，使波導(dǎo)色散沿光纖長(zhǎng)度變化，以便使總色散在正值與負(fù)值之間擺動(dòng)。
本申請(qǐng)的新型分層纖芯設(shè)計(jì)呈現(xiàn)出上述分類的所需特性。
圖1a和1b示出了纖芯折射率分布的一般情況，畫出了Δ％對(duì)波導(dǎo)半徑的曲線。盡管圖1a和1b只示出了四個(gè)離散的分層，但應(yīng)該懂得，通過(guò)形成大于四分層的纖芯便可以滿足功能要求。但是，通常具有較少分層的實(shí)施例更容易制造，因此更受青睞。
纖芯分層4和8和纖芯分層2和6顯示出新型光纖折射率分布的結(jié)構(gòu)特征，其中纖芯分層4和8是具有正值Δ％的不相鄰分層，纖芯分層2和6是具有負(fù)值Δ％的不相鄰分層。具有正值Δ％和負(fù)值Δ％的分層可以被不止一個(gè)分層隔離。與每個(gè)分層相關(guān)的折射率分布都可以調(diào)節(jié)，從而取得能提供所需光纖特性的纖芯設(shè)計(jì)。
虛線10、12和14示出了另一種包含新型波導(dǎo)纖芯的三分層的折射率分布形狀。同樣可以改變各分層的外半徑5、7、9和11，以取得能提供所需波導(dǎo)特性的纖芯設(shè)計(jì)。顯然，給出分層數(shù)、分層分布形狀、分層Δ％以及半徑之后，用計(jì)算機(jī)模型最容易解決該設(shè)計(jì)問(wèn)題。申請(qǐng)S.N.08/323,795討論了這樣模型的基本要素。
圖1b示出了新型光纖纖芯設(shè)計(jì)的一種變化。在該情況下，具有正值Δ％的分層16和20是第一和第三分層。第二和第四分層1 8和22具有負(fù)值Δ％。分別位于圖1a和圖1b的實(shí)線3和21表示用于計(jì)算分層之Δ％特征的包層折射率。
例1-四分層實(shí)施例圖2a的曲線圖是新型波導(dǎo)纖芯的一實(shí)施例，該纖芯具有四分層26、28、30和32。每個(gè)分層的分布形狀為圓角的階躍型。階躍型分布的角成圓角以及中心線折射率24降低可能是由于在制造光纖期間摻雜劑發(fā)生了擴(kuò)散?？梢缘ǔ２槐乩缭趽诫s步驟中對(duì)這種擴(kuò)散進(jìn)行補(bǔ)償。
參照?qǐng)D2a，分層26的Δ1％約為0.39％，分層28的Δ2％約為-0.25％，分層30的Δ3％約為0.12％，并且分層32的Δ4％約為-0.25％。每個(gè)分層的外半徑(從最內(nèi)分層開始向外計(jì)算)分別大約為4微米、6.5微米、15微米和22微米。
該纖芯結(jié)構(gòu)提供的光纖具有以下特性-模場(chǎng)直徑為9微米；-Deff為9.3微米；-Aeff為68微米2；-截止波長(zhǎng)為1400納米；-銷釘引入的彎曲損耗為20分貝；并且-總色散斜率≤0.03 ps/nm2-km。
比較例2-四分層實(shí)施例圖2b的曲線圖是新型波導(dǎo)纖芯的一實(shí)施例，該纖芯具有四分層36、38、40和42。每個(gè)分層的分布形狀為圓角的階躍型。如上所述，階躍型分布的角成圓角以及中心線折射率的降低可能是由于摻雜劑發(fā)生擴(kuò)散引起的。
參照?qǐng)D2b，分層36的Δ1％約為0.40％，分層38的Δ2％約為-0.25％，分層40的Δ3％約為0.12％，而分層42的Δ4％約為-0.25％。每個(gè)分層的外半徑(從最內(nèi)分層開始向外計(jì)算)分別大約為4微米、6.5微米、15微米和23.5微米。
注意，圖2a折射率分布與圖2b折射率分布之間的結(jié)構(gòu)區(qū)別實(shí)質(zhì)上在于負(fù)值Δ％負(fù)得較少，并且總的纖芯半徑增大了1至2微米。
該纖芯結(jié)構(gòu)提供的光纖具有以下特性-模場(chǎng)直徑為9.2微米；-Deff為9.6微米；-Aeff為72微米2；-截止波長(zhǎng)為1404納米；-銷釘陣列引入的彎曲損耗為12分貝；并且-總色散斜率≤0.03 ps/nm2-km。
在比較例中截止波長(zhǎng)僅略有增大，但抗彎曲性顯著提高，并且Aeff增大了約6％。配合起來(lái)使得波導(dǎo)性能提高的結(jié)構(gòu)變化是負(fù)折射率分層中Δ％的增大以及總半徑的增大。Aeff和抗彎曲性可以同時(shí)獲得提高預(yù)示著新型纖芯折射率分布設(shè)計(jì)的成功。
圖3示出了新型纖芯折射率分布設(shè)計(jì)的特征，總色散曲線46。曲線的平坦區(qū)域44跨躍從大約1400納米至1570納米的波長(zhǎng)范圍。因此，在該波長(zhǎng)工作范圍中，非線性色散作用因較大的有效面積而受到限制。另外，通過(guò)在工作波長(zhǎng)范圍內(nèi)保持較低的總色散量值來(lái)限制線性色散。
圖4示出了新型纖芯設(shè)計(jì)中一子集的優(yōu)點(diǎn)。在至少?gòu)?200納米至1800納米的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，有效直徑48大于模場(chǎng)直徑50。較大的Deff通過(guò)降低每單位面積的信號(hào)功率來(lái)限制非線性作用。由于信號(hào)功率的大部分被引導(dǎo)而不是被輻射，所以較小的模場(chǎng)直徑提供了較佳的抗彎曲性。正是新型光纖纖芯的這一特性限制了非線性作用，同時(shí)在波導(dǎo)內(nèi)較好地限制了功率，并由此提供了良好的抗彎曲性。
圖5a示出了總色散對(duì)波長(zhǎng)的曲線圖以示出其對(duì)總半徑變化的相對(duì)不敏感性。曲線54是關(guān)于組合半徑為r之纖芯的參考曲線。曲線58是如上定義的纖芯組合半徑比r大1％的光纖的總色散曲線。曲線56是纖芯組合半徑比r小1％的總色散曲線。注意，曲線56和56對(duì)參考曲線54的偏離不超過(guò)大約2ps/nm-km。
圖5b示出了總色散對(duì)任何或所有分層折射率變化的相對(duì)不敏感性。曲線60是參考曲線。曲線64和62分別表示折射率變化3％和-3％情況下的總色散。同樣，這里的曲線64和62對(duì)參考曲線60的偏差不大于約2ps/nm-km。
表1給出了當(dāng)組合半徑變化+/-1％并且折射率同時(shí)變化+/-3％時(shí)，所選光纖參數(shù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。參考分布實(shí)質(zhì)上是比較例2所給的情況。
表1

可見對(duì)目標(biāo)值的偏差是很小的，這表明，纖芯設(shè)計(jì)為光纖纖芯結(jié)構(gòu)的所述變化提供了相當(dāng)穩(wěn)定的光纖特性。
相對(duì)于圖5a，圖5c示出了引起總色散符號(hào)變化的半徑變化。
與上述相同，參考的總色散曲線是54。組合半徑改變1.5％給出了總色散曲線68。組合半徑改變2.5％和4.5％分別給出總色散曲線66和70。因此新型的纖芯設(shè)計(jì)適于制造色散受控制的光纖。半徑沿光纖長(zhǎng)度周期性變化將使總色散的符號(hào)周期性改變，致使整個(gè)光纖長(zhǎng)度上的總色散可以基本為零，而沿光纖各點(diǎn)上的總色散量值不為零。對(duì)總色散的如此控制基本上消除了四波混頻并在光纖全長(zhǎng)度上保持非常低的總色散。
盡管這里已揭示和描述了本發(fā)明的特殊實(shí)施例，但本發(fā)明僅受以下權(quán)利要求書的限制。
權(quán)利要求
1．一種單模光纖，它包括一玻璃纖芯，它對(duì)所述光纖的長(zhǎng)軸中心線對(duì)稱分布，并且至少包括四個(gè)分層，每個(gè)所述分層具有一折射率分布，一折射率Δi％和一外半徑ri，其中i是表示某一特定分層的整數(shù)，各分層從中心線的編號(hào)1開始從1至n依次編號(hào)；一玻璃包層，它形成于所述纖芯之上并包裹在所述纖芯的周圍，所述包層的折射率為nc；其特征在于，至少有兩個(gè)不相鄰的纖芯分層具有正的折射率Δ％，并且至少有兩個(gè)不相鄰的纖芯分層具有負(fù)的折射率Δ％；選擇每個(gè)所述分層的外半徑ri和Δi％，使色散斜率的量值在一預(yù)選的波長(zhǎng)范圍內(nèi)大約為0.03 ps/nm2-km或更小，并使有效面積大于60微米2。
2．如權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，所述預(yù)選波長(zhǎng)范圍大約為1450至1580納米。
3．如權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，所述至少兩個(gè)具有正Δ％的分層，其Δ％在大約0.1％至0.8％范圍內(nèi)，并且所述至少兩個(gè)具有負(fù)Δ％的分層，其Δ％在大約-0.8％至-0.1％的范圍內(nèi)。
4．如權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，所述至少兩個(gè)具有正Δ％的分層從α分布、階躍型折射率分布、圓角的階躍型折射率分布以及梯形分布所組成的分布組中選擇折射率分布，其中α的范圍從1至大約6，而所述至少兩個(gè)具有負(fù)Δ％的分層從倒階躍型折射率分布、圓角的倒階躍型折射率分布以及倒梯形分布所組成的分布組中選擇折射率分布。
5．如權(quán)利要求4所述的單模光纖，其特征在于，所述玻璃纖芯第一分層的折射率分布用折射率最大值n1表征，該折射率與波導(dǎo)中心線相隔一段距離，折射率在分布在n1和中心線之間單調(diào)下降，在中心周圍形成一個(gè)大致呈倒置圓錐的折射率凹陷，所述倒置圓錐的基底半徑不大于大約2微米。
6．如權(quán)利要求5所述的單模光纖，其特征在于，所述玻璃纖芯包括四個(gè)分層，并且Δ1％和Δ3％為正，而Δ2％和Δ4％為負(fù)。
7．如權(quán)利要求6所述的單模光纖，其特征在于，r1范圍在大約3至5微米，r2不大于約10微米，r3不大于約17微米，并且r4不大于約25微米，并且r4＞r3＞r2＞r1。
8．如權(quán)利要求7所述的單模光纖，其特征在于，所述玻璃纖芯的各Δ％分別為Δ1％在大約0.20％至0.70％的范圍內(nèi)，Δ2％在大約-0.80％至-0.15％的范圍內(nèi)，Δ3％在大約0.05％至0.20％的范圍內(nèi)，以及Δ4％在大約-0.80％至-0.15％的范圍內(nèi)，
9．一種單模光纖，它包括一玻璃纖芯，它對(duì)所述光纖的長(zhǎng)軸中心線對(duì)稱分布，并且至少包括四個(gè)分層，每個(gè)所述分層具有一折射率分布，一折射率Δi％和一外半徑ri，其中i是表示某一特定分層的整數(shù)，各分層從中心線的編號(hào)1開始從1至n依次編號(hào)；一玻璃包層，它形成于所述纖芯之上并包裹在所述纖芯的周圍，所述包層的折射率為nc；其特征在于，至少有兩個(gè)不相鄰的纖芯分層具有正的折射率Δ％，并且至少有兩個(gè)不相鄰的纖芯分層具有負(fù)的折射率Δ％；選擇每個(gè)所述分層的外半徑ri和Δi％，以提供以下功能特性色散斜率的量值在大約1400納米至1575納米的波長(zhǎng)范圍內(nèi)大約為0.03ps/nm2-km或更小，零色散波長(zhǎng)位于從大約1450納米延伸至1580納米的工作窗口之外，模場(chǎng)直徑大于大約9微米，并且銷釘陣列彎曲引起的衰減≤20分貝。
10．如權(quán)利要求9所述的單模光纖，其特征在于，所述功能特性對(duì)Δi％的+/-3％變化以及組合半徑的+/-1％變化相對(duì)地不敏感。
11．如權(quán)利要求9所述的單模光纖，其特征在于，沿光纖長(zhǎng)度調(diào)節(jié)所述纖芯分布，以便將與光纖長(zhǎng)度相關(guān)的總色散控制為一預(yù)選值。
全文摘要
揭示了一種單模光纖,其纖芯折射率分布至少具有四個(gè)分層(26,28,30,36,38,40,42)。纖芯設(shè)計(jì)的主要特征是至少有兩個(gè)不相鄰的纖芯分布分層(26,30,36,40)具有正的△%;至少有兩個(gè)不相鄰的分層(28,32,38,42)具有負(fù)的△%。新型波導(dǎo)纖芯設(shè)計(jì)提供的單模波導(dǎo)適用于使用光放大器的高速率且再生器間距較長(zhǎng)的系統(tǒng)。該波導(dǎo)纖芯結(jié)構(gòu)還適用于制造色散受控制的光纖。
文檔編號(hào)G02B6/02GK1212057SQ97192538
公開日1999年3月24日 申請(qǐng)日期1997年2月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月23日
發(fā)明者劉彥明 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司