專利名稱：寬帶高速光纖通信單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種寬帶高速光纖通信單元，尤其涉及，一種由正色散的色散平坦光纖和負(fù)色散的色散平坦光纖交替串聯(lián)組成的寬帶高速光纖通信單元。
背景技術(shù)：
在高速單模光纖通信系統(tǒng)中，光纖色散是限制中繼跨距的一個(gè)主要因素。例如，G.652光纖若在1550nm下色散系數(shù)D為17ps/nm-km，則在10Gb/s下中繼跨距大約為37km。G.655光纖若在1550nm下色散系數(shù)D為4.5ps/nm-km，則在20Gb/s下中繼跨距大約為35km。參考2004年ITU-T關(guān)于G.656光纖的建議，G.656光纖若在1625nm下色散系數(shù)D為13ps/nm-km，則在11Gb/s下中繼跨距大約為36km。
解決色散影響的措施是色散管理。在常用的色散管理方法中，減小光纖色散受到四波混頻效應(yīng)的影響，改進(jìn)光源器件和調(diào)制方式技術(shù)復(fù)雜，色散補(bǔ)償和色散斜率補(bǔ)償成本昂貴。
使用沿長度色散正負(fù)交替、相互補(bǔ)償?shù)墓饫w進(jìn)行色散管理，原理上很簡(jiǎn)單，實(shí)用中存在以下問題第一，不能保證在寬帶內(nèi)和實(shí)際公差下，光纖正色散系數(shù)和負(fù)色散系數(shù)的絕對(duì)值始終大于系統(tǒng)所要求的非零值。第二，色散系數(shù)如正負(fù)交替的周期太小，難以實(shí)施；如正負(fù)交替的周期太大，總色散可能太大。第三，色散系數(shù)正負(fù)交替伴隨匹配困難和附加損耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服所述現(xiàn)有光纖和現(xiàn)有色散管理方法的上述弊端，顯著提高單模光纖通信系統(tǒng)傳輸速率，顯著增加中繼跨距，顯著降低色散補(bǔ)償和色散斜率補(bǔ)償成本，顯著簡(jiǎn)化色散管理技術(shù)，保證在寬帶內(nèi)和實(shí)際公差下光纖正色散和負(fù)色散的絕對(duì)值均大于系統(tǒng)所要求的非零值，以光纜制造長度為色散正負(fù)交替周期，色散正負(fù)交替伴隨的匹配和附加損耗問題明顯減小。
本發(fā)明采取以下措施實(shí)現(xiàn)所述發(fā)明目的——所述寬帶高速光纖通信單元，由正色散的色散平坦光纖和負(fù)色散的色散平坦光纖按不同方式和長度交替串聯(lián)組成；——所述正色散的色散平坦光纖，在實(shí)際公差下和至少1460~1625nm波長范圍內(nèi)，色散系數(shù)最小值大于所要求正值。
——所述負(fù)色散的色散平坦光纖，在實(shí)際公差下和至少1460~1625nm波長范圍內(nèi)，色散系數(shù)最大值小于所要求負(fù)值。
——所述正色散的色散平坦光纖和所述負(fù)色散的色散平坦光纖，色散斜率彼此之間相互接近，使得所述正色散的色散平坦光纖和所述負(fù)色散的色散平坦光纖在相互連接時(shí)匹配良好，附加損耗較小。
——設(shè)計(jì)所述正色散的色散平坦光纖和所述負(fù)色散的色散平坦光纖的標(biāo)稱色散特性曲線，選擇所述正色散的色散平坦光纖和所述負(fù)色散的色散平坦光纖的長度比例，使得至少在1460~1625nm波長范圍內(nèi)，所述寬帶高速光纖通信單元色散系數(shù)沿長度平均值的絕對(duì)值小于所要求正值。
所述寬帶高速光纖通信單元，顯著提高信號(hào)傳輸速率，增大中繼跨距，簡(jiǎn)化色散管理方式，降低系統(tǒng)成本，有利于建設(shè)下一代信息高速公路。
本發(fā)明所涉及的寬帶高速光纖通信單元，至少在1460~1625nm波長范圍內(nèi)，色散系數(shù)沿長度的平均值之絕對(duì)值小于1.0ps/nm-km。
本發(fā)明所涉及的寬帶高速光纖通信單元，所述正色散的色散平坦光纖和所述負(fù)色散的色散平坦光纖，在1550nm下，有效面積≥50μm2。
本發(fā)明所涉及的寬帶高速光纖通信單元，所述正色散的色散平坦光纖和所述負(fù)色散的色散平坦光纖采用三包層結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明所涉及的一些寬帶高速光纖通信單元，至少在1460~1625nm波長范圍內(nèi)，色散系數(shù)沿長度平均值的絕對(duì)值小于0.5ps/nm-km。
本發(fā)明所涉及的一些寬帶高速光纖通信單元，所述正色散的色散平坦光纖，在實(shí)際公差下和至少1460~1625nm波長范圍內(nèi)，色散系數(shù)最小值大于0.5ps/nm-km，在1550nm下，色散系數(shù)沿長度平均值不大于3.5ps/nm-km。
本發(fā)明所涉及的一些寬帶高速光纖通信單元，所述負(fù)色散的色散平坦光纖，在實(shí)際公差下和至少1460~1625nm波長范圍內(nèi)，色散系數(shù)最大值小于-0.5ps/nm-km，在1550nm下，色散系數(shù)沿長度平均值不小于-3.5ps/nm-km。
本發(fā)明所涉及的一些寬帶高速光纖通信單元，所述正色散的色散平坦光纖，在實(shí)際公差下和至少1460~1625nm波長范圍內(nèi)，色散系數(shù)最小值大于2.0ps/nm-km，在1550nm下，色散系數(shù)沿長度平均值不大于5.0ps/nm-km。
本發(fā)明所涉及的一些寬帶高速光纖通信單元，所述負(fù)色散的色散平坦光纖，在實(shí)際公差下和至少1460~1625nm波長范圍內(nèi)，色散系數(shù)最大值小于-2.0ps/nm-km，在1550nm下，色散系數(shù)沿長度平均值不小于-5.0ps/nm-km。
本發(fā)明所涉及的一些寬帶高速光纖通信單元，所述單元的總長度為L≤30km，三段串連，其中第一段和第三段的長度為L/4，第二段長度為L/2。
本發(fā)明所涉及的一些寬帶高速光纖通信單元，所述單元的總長度為L≤30km，五段串連，其中第一段和第五段的長度為L/8，其余各段長度為L/4。


參照以下附圖，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員，從本發(fā)明的詳細(xì)描述中，將顯而易見本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。
圖1是組成所發(fā)明寬帶高速光纖通信單元的所述正色散的色散平坦光纖和所述負(fù)色散的色散平坦光纖的一種折射率剖面圖的示意圖。
具體實(shí)施例方式
如果所述寬帶高速光纖通信單元的色散系數(shù)沿長度的平均值之絕對(duì)值小于1.0ps/nm-km，所述正色散的色散平坦光纖和所述負(fù)色散的色散平坦光纖其色散系數(shù)絕對(duì)值小于2.0ps/nm-km，采用所述三段串聯(lián)，由色散限制決定的傳輸速率可達(dá)到55Gb/s。
如果所述寬帶高速光纖通信單元的色散系數(shù)沿長度的平均值絕對(duì)值小于0.5ps/nm-km，所述正色散的色散平坦光纖和所述負(fù)色散的色散平坦光纖其色散系數(shù)絕對(duì)值小于2.0ps/nm-km，采用所述五段串聯(lián)，由色散限制決定的傳輸速率可達(dá)到80Gb/s。
一個(gè)高速光纖通信系統(tǒng)中，可以包含一個(gè)或多個(gè)所述寬帶高速光纖通信單元。
本發(fā)明所涉及的所述正色散的色散平坦光纖和所述負(fù)色散的色散平坦光纖都采用如圖1所示α折射率剖面纖芯的三包層結(jié)構(gòu)，圖1中1、2、3和4分別表示所發(fā)明光纖的纖芯、第一包層、第二包層和純SiO2均勻外包層，5、6和7分別表示纖芯半徑a、所述第一包層寬度aH1和所述第二包層寬度aH2，Δ0、Δ1和Δ2分別表示所述纖芯、所述第一包層和所述第二包層相對(duì)于所述純SiO2均勻外包層的相對(duì)折射率差，n0表示纖芯的最大折射率，n1、n2和nc1分別表示所述第一包層、所述第二包層和所述純SiO2外包層的均勻折射率。所述纖芯采用α折射率剖面，所述α變化范圍很大，從大約1變化到大約100，即從大約三角形剖面變化到接近于階梯型剖面，未畫出光纖軸線附近不大的中心凹陷；所述各包層的折射率剖面基本上是階梯型剖面；所述第一包層的相對(duì)折射率差Δ1為負(fù)；所述第二包層的相對(duì)折射率差Δ2為正。
對(duì)于所述光纖結(jié)構(gòu)，根據(jù)所列α值、色散特性、有效面積和公差范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員使用各自習(xí)慣的方法，無需創(chuàng)造性的工作就可以計(jì)算出相應(yīng)的光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)；利用現(xiàn)有設(shè)備和工藝，本領(lǐng)域的普通操作人員無需創(chuàng)造性的工作就可以進(jìn)行制造。
以下例舉組成本發(fā)明所涉及的寬帶高速光纖通信單元的所述正色散的色散平坦光纖和所述負(fù)色散的色散平坦光纖的特征性能和結(jié)構(gòu)參數(shù)。
表1給出組成所發(fā)明寬帶高速光纖通信單元的所述正色散的色散平坦光纖的一種較佳實(shí)施例的特征表1


表2給出了可實(shí)現(xiàn)表1所示特征的所述正色散的色散平坦光纖一種較佳實(shí)施例的一組示例結(jié)構(gòu)參數(shù)表2

表3給出了組成所發(fā)明寬帶高速光纖通信單元的所述負(fù)色散的色散平坦光纖的一種較佳實(shí)施例的特征表3

表4給出了可實(shí)現(xiàn)表3所示特征的所述負(fù)色散的色散平坦光纖一種較佳實(shí)施例的一組示例結(jié)構(gòu)參數(shù)表4


表5給出了組成所發(fā)明寬帶高速光纖通信單元的所述正色散的色散平坦光纖的一種較佳實(shí)施例的特征表5

表6給出了可實(shí)現(xiàn)表5所示特征的所述正色散的色散平坦光纖一種較佳實(shí)施例的一組示例結(jié)構(gòu)參數(shù)表6

表7給出了組成所發(fā)明寬帶高速光纖通信單元的所述負(fù)色散的色散平坦光纖的一種較佳實(shí)施例的特征表7


表8給出了可實(shí)現(xiàn)表7所示特征的所述負(fù)色散的色散平坦光纖一種較佳實(shí)施例的一組示例結(jié)構(gòu)參數(shù)表8

表9給出了組成所發(fā)明寬帶高速光纖通信單元的所述正色散的色散平坦光纖的一種較佳實(shí)施例的特征表9

表10給出了可實(shí)現(xiàn)表9所示特征的所述正色散的色散平坦光纖的一種較佳實(shí)施例的一組示例結(jié)構(gòu)參數(shù)表10


表11給出了組成所發(fā)明寬帶高速光纖通信單元的所述負(fù)色散的色散平坦光纖的一種較佳實(shí)施例的特征表11

表12給出了可實(shí)現(xiàn)11所示負(fù)色散的色散平坦光纖的一種較佳實(shí)施例的一組示例結(jié)構(gòu)參數(shù)表12

所述芯線折射率剖面基本是α折射率剖面，包含與所述α折射率剖面相近的光傳輸性能相似的其他折射率剖面。所述三個(gè)包層折射率基本均勻，包含與所述均勻折射率相近的光傳輸性能相似的其他折射率剖面。
光纖折射率剖面實(shí)際上可由多層沉積組成；沉積層數(shù)因制造方法而異，少則幾層，多到幾百層。纖芯的光滑折射率剖面可看作無窮多層階梯形剖面的極限情況。
由于工藝原因光纖折射率剖面在軸線附近會(huì)有不大的中心凹陷。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員都知道，不大的中心凹陷不會(huì)嚴(yán)重影響光纖基本性能。當(dāng)所述中心凹陷深度和倒置錐形底面半徑都很小其影響可以不計(jì)時(shí)，可看成極限情況無中心凹陷。
所述三包層光纖有7個(gè)所述結(jié)構(gòu)參數(shù)，每個(gè)所述結(jié)構(gòu)參數(shù)可能有不同的公差。當(dāng)所述結(jié)構(gòu)參數(shù)的不同公差組合導(dǎo)致相同的色散系數(shù)變化時(shí)，被視為等效。所述實(shí)際公差是指下述等效公差a、H1和H2的相對(duì)公差均為1％，Δ0、Δ1和Δ2的相對(duì)公差均為2％。經(jīng)驗(yàn)表明，上述等效公差要求在實(shí)際生產(chǎn)中一般容易實(shí)現(xiàn)。
表中所列數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于下述條件所述纖芯有光滑的α折射率剖面，無中心凹陷，所述各包層的折射率剖面是理想的階梯型剖面，以及所述實(shí)際公差，當(dāng)實(shí)際情況與所述條件稍有差異時(shí)，有關(guān)數(shù)據(jù)與表列對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)稍有不同。
本發(fā)明所涉及的寬帶高速光纖通信單元，可以顯著提高單模光纖通信系統(tǒng)傳輸速率，顯著增加中繼跨距，顯著降低色散補(bǔ)償和色散斜率補(bǔ)償成本。顯著簡(jiǎn)化色散管理技術(shù)，克服現(xiàn)有沿長度正負(fù)交替色散管理方法無發(fā)實(shí)用的各項(xiàng)障礙，在寬帶內(nèi)和實(shí)際公差下光纖正色散和負(fù)色散的絕對(duì)值均大于系統(tǒng)所要求的非零值。以光纜制造長度為色散正負(fù)交替周期實(shí)現(xiàn)自然連接，色散正負(fù)交替伴隨的匹配和附加損耗問題理論上最小。由于上述特點(diǎn)，本發(fā)明區(qū)別于和優(yōu)越于現(xiàn)有其他各種有關(guān)方案。
前面提供了對(duì)較佳實(shí)施例的描述，以使本領(lǐng)域內(nèi)的任何技術(shù)人員可使用或利用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的各種修改對(duì)本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員是顯而易見的，可把這里所述的總的原理應(yīng)用到其他實(shí)施例而不使用創(chuàng)造性。因而，本發(fā)明將不限于這里所示的實(shí)施例，而應(yīng)依據(jù)符合這里所揭示的原理和新特征的最寬范圍。
權(quán)利要求
1.一種寬帶高速光纖通信單元，由正色散的色散平坦光纖和負(fù)色散的色散散平坦光纖交替串聯(lián)組成。其特征在于所述正色散的色散平坦光纖，至少在1460~1625nm波長范圍內(nèi)和實(shí)際公差下，色散系數(shù)最小值大于0.5ps/nm-km；在1550nm下，色散系數(shù)沿長度平均值不大于3.5ps/nm-km。所述負(fù)色散的色散平坦光纖，至少在1460~1625nm波長范圍內(nèi)和實(shí)際公差下，色散系數(shù)最大值小于-0.5ps/nm-km；在1550nm下，色散系數(shù)沿長度平均值不小于-3.5ps/nm-km。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶高速光纖通信單元，其特征在于所述正色散的色散平坦光纖和所述負(fù)色散的色散平坦光纖包括纖芯和三個(gè)包層，所述第三包層是純SiO2均勻外包層，所述纖芯相對(duì)于所述第三包層的相對(duì)折射率差為Δ0，半徑為a；所述第一包層相對(duì)于所述第三包層的相對(duì)折射率差為Δ1，寬度為a H1；所述第二包層相對(duì)于所述第三包層的相對(duì)折射率差為Δ2，寬度為a H2；所述纖芯的折射率剖面基本上是α剖面，所述α＝1～100；所述各包層的折射率剖面基本上是階梯型剖面；所述第一包層的相對(duì)折射率差Δ1為負(fù)；所述第二包層的相對(duì)折射率差Δ2為正，其中所述正色散的色散平坦光纖，Δ0＝0.33～0.86％，Δ1＝-0.07～-0.33％，Δ2＝0.10～0.39％，a＝3.35～6.42，H1＝0.68～1.87，H2＝0.64～2.12。所述負(fù)色散的色散平坦光纖，Δ0＝0.39～0.80％，Δ1＝-0.09～-0.30％，Δ2＝0.11～0.39％，a＝3.00～5.50，H1＝0.64～1.20，H2＝0.55～1.76。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬帶高速光纖通信單元，其特征在于所述正色散的色散平坦光纖，在1550nm下，有效面積≥50μm2。所述負(fù)色散的色散平坦光纖，在1550nm下，有效面積≥50μm2。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬帶高速光纖通信單元，其特征在于所述正色散的色散平坦光纖，至少在1460~1625nm波長范圍內(nèi)和實(shí)際公差下，色散系數(shù)最小值大于2.0ps/nm-km；在1550nm下，色散系數(shù)沿長度平均值不大于5.0ps/nm-km。所述負(fù)色散的色散平坦光纖，至少在1460~1625nm波長范圍內(nèi)和實(shí)際公差下，色散系數(shù)最大值小于-2.0ps/nm-km；在1550nm下，色散系數(shù)沿長度平均值不小于-5.0ps/nm-km。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬帶高速光纖通信單元，其特征在于所述寬帶高速光纖通信單元的總長度為L≤30km，選擇其中所述正色散的色散平坦光纖和所述負(fù)色散的色散平坦光纖的長度的比例，使得至少在1460~1625nm波長范圍內(nèi)，所述寬帶高速光纖通信單元的色散系數(shù)沿長度的平均值之絕對(duì)值小于1.0ps/nm-km。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的寬帶高速光纖通信單元，其特征在于所述正色散的色散平坦光纖，Δ0＝0.38～0.56％，Δ1＝-0.14～-0.27％，Δ2＝0.16～0.36％，a＝3.55～4.33，H1＝0.90～1.10，H2＝1.45～1.77。所述負(fù)色散的色散平坦光纖，Δ0＝0.40～0.60％，Δ1＝-0.13～-0.30％，Δ2＝0.16～0.36％，a＝3.13～3.83，H1＝0.90～1.10，H2＝1.55～1.90。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬帶高速光纖通信單元，其特征在于所述寬帶高速光纖通信單元的總長度為L≤30km，選擇其中所述正色散的色散平坦光纖和所述負(fù)色散的色散平坦光纖的長度的比例，使得至少在1460~1625nm波長范圍內(nèi)，所述寬帶高速光纖通信單元的色散系數(shù)沿長度的平均值之絕對(duì)值小于0.5ps/nm-km。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的寬帶高速光纖通信單元，其特征在于所述正色散的色散平坦光纖，Δ0＝0.38～0.56％，Δ1＝-0.12～-0.28％，Δ2＝0.16～0.36％，a＝3.51～4.29，H1＝0.90～1.10，H2＝1.45～1.77。所述負(fù)色散的色散平坦光纖，Δ0＝0.40～0.60％，Δ1＝-0.16～-0.36％，Δ2＝0.16～0.36％，a＝3.14～3.83，H1＝0.85～1.04，H2＝1.44～1.76。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的寬帶高速光纖通信單元，其特征在于所述寬帶高速光纖通信單元的總長度為L，由三段光纖組成，其中第一段和第三段的長度為L/4，第二段長度為L/2。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的寬帶高速光纖通信單元，其特征在于所述寬帶高速光纖通信單元的總長度為L，由三段光纖組成，其中第一段和第五段的長度為L/8，其余各段長度為L/4。
全文摘要
本發(fā)明公開的寬帶高速光纖通信單元，由正色散的色散平坦光纖和負(fù)色散的色散平坦光纖組成，所述正色散的色散平坦光纖和負(fù)色散的色散平坦光纖在實(shí)際公差下和至少在1460~1625nm波長范圍內(nèi)，色散系數(shù)(絕對(duì)值)最小值大于0.5ps/nm－km或2.0ps/nm－km，所述寬帶高速光纖通信單元至少在1460~1625nm波長范圍內(nèi)色散系數(shù)沿長度平均值(絕對(duì)值)小于1.0ps/nm－km或0.5ps/nm－km，可以簡(jiǎn)單而實(shí)際地實(shí)現(xiàn)沿長度色散正負(fù)交替的色散管理方法，顯著提高單模光纖通信系統(tǒng)傳輸速率，顯著增加中繼跨距，顯著降低色散補(bǔ)償和色散斜率補(bǔ)償成本。顯著簡(jiǎn)化色散管理技術(shù)。
文檔編號(hào)H04B10/12GK1743877SQ200410054200
公開日2006年3月8日 申請(qǐng)日期2004年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月2日
發(fā)明者汪業(yè)衡 申請(qǐng)人:汪業(yè)衡