專(zhuān)利名稱(chēng)：光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種主要由二氧化硅玻璃構(gòu)成的光纖，該光纖包括i)一有第一折射率n1和第一直徑a的內(nèi)芯；ii)一包在該內(nèi)芯外周上、有第二折射率n2和第二直徑b的外芯；以及iii)一包在該外芯的外周上、有第三折射率n3的包層，其中n1＞n2＞n3。
歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)NO 0 249 230涉及在1500-1600nm波長(zhǎng)范圍中色散波長(zhǎng)為0的一種單模光纖，該光纖包括一由GeO2-SiO2或GeO2-F-SiO2內(nèi)芯和F-SiO2外芯構(gòu)成的芯和一F-SiO2包層。
美國(guó)專(zhuān)利No 5,848,215涉及一種光纖，其中，由于光纖的相對(duì)折射率差和芯半徑在同一方向上增加或減小，波長(zhǎng)為1550nm的光通訊信號(hào)的色散在光纖整個(gè)長(zhǎng)度上變成0。
這類(lèi)光纖還可見(jiàn)歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)No 0 785 448，該光纖必需滿(mǎn)足若干條件，特別是a/b＜0.20和b＞15μm。這一光纖的色散波長(zhǎng)在至少為1560nm、但不超過(guò)1600nm的范圍內(nèi)為0，該值稍稍偏離信號(hào)光的波長(zhǎng)(1.5μm)。此外，這些專(zhuān)利所述公知光纖的MFD值不小于8.0μm，從而在信號(hào)強(qiáng)度總的來(lái)說(shuō)不降低的情況下光功率密度降低。此外，這些專(zhuān)利所述公知光纖的所謂的截止波長(zhǎng)在光纖長(zhǎng)度為2m時(shí)至少為1.0μm、但不大于1.8μm。而且，歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)No 0 785 448所述所有例子顯示出指向負(fù)色散光纖的所謂的高于1550nm的0色散。未提及彎曲損耗。
按照通常方法，在制作外徑預(yù)定的光纖時(shí)，加熱一條狀預(yù)型件的一端，然后從該塑化端拉制出該光纖。但是，在如此制作光纖時(shí)，各芯部和各圍繞層的橫截面稍稍呈橢圓形或非正圓，從而很難獲得同心正圓形。因此折射率在如此獲得的光纖的直徑方向上的分布不完全同心，從而導(dǎo)致所謂的極化模式色散(PMD)的增加。因此，“極化模式色散”為一種在一光纖的橫截面部分中兩互相正交的極化之間的速度差造成的色散。當(dāng)把這類(lèi)光纖用于長(zhǎng)距離傳輸即在長(zhǎng)距離上需要大容量時(shí)，上述極化模式色散的影響很大。此外，在每信道高傳輸率下極化模式色散的影響也相當(dāng)大。
一段時(shí)期以來(lái)光纖用于1550nm傳輸窗口。這些所謂的色散偏移光纖(DSF)利用在所謂的C-頻帶(1530-1565nm)該光纖上中的波長(zhǎng)固有的低衰減，此外，它們?cè)贑頻帶中具有0偏移色散，從而抵銷(xiāo)由線性調(diào)頻脈沖造成的傳輸脈沖的變寬。一般用波分復(fù)用(WDM)提高一玻璃纖維的容量，其中，處理同一傳輸窗口中的若干波長(zhǎng)以在一玻璃纖維上同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)使用WDM和高傳輸率時(shí)，所謂的非線性效應(yīng)會(huì)對(duì)傳輸容量產(chǎn)生不利影響。這些非線性效應(yīng)為四波混合(FWM)、自相位調(diào)制(SPM)、交叉相位調(diào)制(XPM)和參數(shù)增益(PG)。由于主要隨著0散射或接近0的色散出現(xiàn)FWM，因此公知的WDM光纖在C頻帶中顯示出偏移0的低色散。提高光纖有效面積可抵銷(xiāo)SPM。因此，在該光纖中待傳輸?shù)墓獾膹?qiáng)度減小。提高有效面積的一個(gè)缺點(diǎn)是光纖的色散梯度會(huì)增加。因此，光纖在傳輸范圍邊緣上的可用性由于色散太高或太低而降低。這導(dǎo)致嚴(yán)重地限制了所述光纖在C頻帶之外傳輸范圍中的使用，而這些傳輸范圍如L頻帶(1565-1625nm)或S頻帶(1440-1530nm)由于能進(jìn)一步提高單根光纖的傳輸容量而受到極大重視。因此尋求在色散梯度與有效面積之間獲得最佳平衡點(diǎn)的各種型面方案，在這些型面中，常常與包層中的一折射率環(huán)組合，傳輸光的芯的中央部的折射率較低。但是，由于要控制的幾何特性的數(shù)量很大，因此這類(lèi)型面很難復(fù)制和很難大量生產(chǎn)。此外，對(duì)極化模式色散(PMD)不利的圓對(duì)稱(chēng)性誤差發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)提高。此外，在使用這類(lèi)型面時(shí)很難保持對(duì)光纖安裝起作用的彎曲損耗足夠低。
因此本發(fā)明的目的是提供其型面能以便于復(fù)制方式生產(chǎn)的一種光纖，該光纖特別適用于WDM場(chǎng)合。
導(dǎo)言中所述本發(fā)明的特征在于，該光纖有小于1500nm的0色散波長(zhǎng)，它滿(mǎn)足下列要求0.2＜a/b＜0.550.05＜D2/D1＜0.3其中D2＝((n2-n0)/n2)×100％D1＝((n1-n0)/n1)×100％n0＝未摻雜二氧化硅玻璃的折射率值
n1＝摻雜內(nèi)芯的折射率值n2＝摻雜外芯的折射率值。
通過(guò)合適選擇比例a/b和比例D2/D1，可獲得特別適用于WDM場(chǎng)合的光纖。該光纖的優(yōu)點(diǎn)是，它對(duì)PMD和大彎曲不太敏感，需要時(shí)，可用摻雜進(jìn)一步減小對(duì)PMD的敏感性。
本發(fā)明使用的型面由上述參數(shù)限定。在這里可進(jìn)一步指出，折射率值在直徑為a的區(qū)域中可保持不變，但是，在一具體實(shí)施例中，最好是，折射率在圍繞對(duì)稱(chēng)中心軸線的具有直徑為a的區(qū)域中有最大值，該最大值向外芯線性減小到一值n1′，其中n1＞n1′＞n2。在一具體實(shí)施例中，進(jìn)一步期望，折射率在圍繞對(duì)稱(chēng)中心軸線的、具有直徑為a的區(qū)域中有最大值，該最大值向外芯線性減小到值n2。此外在具體情況下最好使用一實(shí)施例，在該實(shí)施例中，折射率值n1在圍繞對(duì)稱(chēng)中心軸線的、具有直徑為a′的區(qū)域中保持不變，然后該折射率值在一向外芯的距離a上線性減小到一值n1′，其中，a′＜a＜b和n1＞n1′＞n2。此外，最好在一特定實(shí)施例中，折射率值在圍繞對(duì)稱(chēng)中心軸線的、具有直徑為a′的區(qū)域中保持不變，然后該折射率值在一向外芯的距離a上線性減小到一值n2，其中，a′＜a＜b和n1＞n2。
本光纖呈所謂的雙形狀芯型面，其中，該芯由一具有高折射率值的中央部和與之鄰接的一有較低折射率的包圍環(huán)構(gòu)成。該芯和該鄰接包圍環(huán)的折射率值比包圍住該環(huán)的包層的折射率大。把GeO2摻雜在二氧化硅中來(lái)相對(duì)各包圍層提高該芯的折射率。在一特定實(shí)施例中，用氟摻雜該內(nèi)部芯的包圍住該芯的一部分。
在一特別優(yōu)選的實(shí)施例中，本光纖進(jìn)一步滿(mǎn)足下列要求2ps/(nm.km)＜＝1500nm上的色散＜＝10ps/(nm.km)。
當(dāng)該光纖的色散接近值0時(shí)，非線性效應(yīng)FWM大大增加。由于在傳輸系統(tǒng)中很難補(bǔ)償這類(lèi)非線性效應(yīng)，要求在上述范圍內(nèi)發(fā)生色散。
在一特定實(shí)施例中，本光纖最好還滿(mǎn)足下列要求在1500nm上的色散梯度＜＝0.095ps/(nm2.km)。
特別要求一滿(mǎn)足上述要求的色散梯度，因?yàn)樵谔荻忍邥r(shí)在該傳輸頻帶邊緣處的色散與在其中央的色散有很大不同。此外，在一傳輸系統(tǒng)中這一色散差很難，只能以高成本補(bǔ)償，因此最好是滿(mǎn)足色散梯度的上述要求。
在一特定實(shí)施例中，本光纖還滿(mǎn)足如下要求7.5＜＝MFD＜＝9.5如波型場(chǎng)直徑(MFD)小于7.5，該光纖中的光強(qiáng)會(huì)提高，從而光纖會(huì)受到不希望有的非線性效應(yīng)SPM的不利影響。但是，波型場(chǎng)直徑大于9.5會(huì)導(dǎo)致色散梯度發(fā)生問(wèn)題，色散梯度值會(huì)變大，而這是要避免的。
在另一優(yōu)選實(shí)施例中，該光纖特別最好滿(mǎn)足下列要求截止波長(zhǎng)＜1450nm在本發(fā)明一特定實(shí)施例中，用氟摻雜內(nèi)芯和外芯的一部分。這種摻雜可以復(fù)制方式保持光纖的圓形對(duì)稱(chēng)性，因?yàn)楸阌诳刂瓢芽招臈l轉(zhuǎn)換成實(shí)心條的坍縮過(guò)程。
本光纖特別最好在該包層上包括額外的一層或多層，其中，額外的第一層的E模量在20℃下小于5MPA，額外第二層的E模量大于500MPA。
這類(lèi)光纖表現(xiàn)出非常好的大彎曲特性，該特性只有在一直徑為30mm的鼓上布置至少100個(gè)扎線時(shí)才能看到。在這一鼓上布置100個(gè)扎線時(shí)，用實(shí)驗(yàn)得出的大彎曲值小于10dB/km。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，但這些附圖并不對(duì)本發(fā)明范圍有所限制。


圖1-5為本發(fā)明折射率型面圖；圖1示出本光纖的分級(jí)折射率型面，其中，直徑為a的內(nèi)芯的折射率在其整個(gè)距離上保持大致不變；在圖2中，內(nèi)芯在圍繞對(duì)稱(chēng)中心軸線的區(qū)域中有折射率最大值，該最大折射率向外芯減小到一值n1′，其中，n1＞n1′＞n2；在圖3中，內(nèi)芯在圍繞對(duì)稱(chēng)中心軸線的區(qū)域中有折射率最大值，該折射率最大值n1從該對(duì)稱(chēng)中心軸線向外芯減小到一值n2；在圖4中，內(nèi)芯在圍繞對(duì)稱(chēng)中心軸線的具有直徑為a′的區(qū)域中有折射率最大值。該折射率最大值n1然后在直徑為a的區(qū)域中向外芯減小到一值n1′，其中，a′＜a＜b和n1＞n1′＞n2；和圖5示出一折射率型面，其中，內(nèi)芯在圍繞對(duì)稱(chēng)中心軸線的具有直徑為a′的區(qū)域中有折射率最大值。該折射率最大值n1在直徑為a的區(qū)域中向外芯減小到一值n2，其中，n1＞n2和a′＜a＜b。
權(quán)利要求
1.一種主要由二氧化硅玻璃構(gòu)成的光纖，該光纖包括i)一有第一折射率n1和第一直徑a的內(nèi)芯；ii)一圍繞在該內(nèi)芯外周上、有第二折射率n2和第二直徑b的外芯；以及iii)一圍繞在該外芯的外周上、有第三折射率n3的包層，其中n1＞n2＞n3，其特征在于，該光纖有小于1500nm的0色散波長(zhǎng)，它滿(mǎn)足下列要求0.2＜a/b＜0.550.05＜D2/D1＜0.3其中D2＝((n2-n0)/n2)×100％D1＝((n1-n0)/n1)×100％n0＝未摻雜二氧化硅玻璃的折射率值n1＝摻雜內(nèi)芯的折射率值n2＝摻雜外芯的折射率值。
2.按權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，該光纖進(jìn)一步滿(mǎn)足如下要求2ps/(nm.km)＜＝1500nm上的色散＜＝10ps/(nm.km)。
3.按權(quán)利要求1-2所述的光纖，其特征在于，該光纖進(jìn)一步滿(mǎn)足如下要求在1500nm上的色散梯度＜＝0.095ps/(nm2.km)。
4.按權(quán)利要求1-3所述的光纖，其特征在于，該光纖進(jìn)一步滿(mǎn)足如下要求7.5＜＝MFD＜＝9.5
5.按權(quán)利要求1-4所述的光纖，其特征在于，該光纖進(jìn)一步滿(mǎn)足如下要求截止波長(zhǎng)＜1450nm
6.按權(quán)利要求1-5所述的光纖，其特征在于，包層的一部分用氟摻雜，該包層的摻雜部分與外芯的外周緊鄰。
7.按權(quán)利要求1-6所述的光纖，其特征在于，包層上有額外的一層或多層，其中，額外的第一層的E模量在20℃下小于5MPA，額外的第二層的E模量大于500MPA。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種主要由二氧化硅玻璃構(gòu)成的光纖，該光纖包括i)一有第一折射率n1和第一直徑a的內(nèi)芯；ii)一包圍在該內(nèi)芯外周上、有第二折射率n2和第二直徑b的外芯；以及iii)一包圍在該外芯的外周上、有第三折射率n3的包層，其中n1＞n2＞n3。
文檔編號(hào)C08G63/00GK1518677SQ02812502
公開(kāi)日2004年8月4日 申請(qǐng)日期2002年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月20日
發(fā)明者A·H·范伯根, M·J·N·范斯特拉倫, M·P·M·杰特坦, A H 范伯根, M 杰特坦, N 范斯特拉倫 申請(qǐng)人:德拉卡纖維技術(shù)有限公司