一种改进的具有大模场分布的非零色散位移单模光纤制造技术

本实用新型专利技术是一种改进的具有大模场分布的非零色散位移单模光纤，其包括光纤芯层和包围在光纤芯层上的包层，光纤芯层包括具有不同折射率的内芯层和包围内芯层的外芯层，外芯层的折射率为渐变分布，包层包括具有不同折射率的自内向外的内包层、环芯包层和外包层，外包层为纯二氧化硅玻璃层，光纤芯层的折射率分布为ｎ１＞ｎ２＞ｎｃ，包层折射率分布为ｎ４＞ｎ３＞ｎｃ或ｎ４＞ｎｃ＞ｎ３。其具有低非线性色效应特性，即大有效面积，优化的色散和较低的色散斜率，能有效解决影响高速通信的非线性问题和偏振模色散问题，减少系统的色散管理成本，具有低的熔接损耗，以适用于大容量、高速率、长距离传输系统。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种为大容量、高速率、长距离传输系统而设计的非零色散 位移单模光纤。该光纤具有改进的低非线性效应特性，即大的模场分布(有效面 积)，优化色度色散和较低的色散斜率，同时具有偏振模色散低、低损耗和优异 的抗弯曲性能，与光纤熔接时具有低熔接损耗等优点，适用于大容量、高速率、长距离的密集波分复用DWDM系统传输，大的有效面积有利于减少非线性效应， 低的色散斜率有利于对色散进行全面的管理，满足C+L与S+C+L波段的长距离的 传输。
技术介绍
随着光纤通信技术的发展，特别是光纤放大器和波分复用技术的成熟应用， 制约光纤通信的己经不再是光纤的损耗，全球信息化的迅猛发展需要大容量、 高速率光纤通信系统，从技术和经济上考虑，光纤通信技术发展主要有2个方 向， 一为提高波分复用单信道的传输速率，二为增加波分复用的信道数量和增 加工作波段，因此大容量、高速率、长距离传输系统对光纤的特性和发展提出 新的需求，目前对于波分复用技术而言，制约光纤传输容量和距离的主要因素 为非线性效应、色散和光信噪比(光信噪比的英文简称为OSNR)。在DWDM系统中，随着容量的增加，波长间隔随之不断减少，各波长之间的 光非线性效应(包括四波混频、自相位调制、交叉相位调制等)限制了光传输 的容量与距离。系统要求的光信噪比随着单信道的速率提高而成正比增加，因 此要求更高的信号光功率，这使得光纤非线性效应更趋严重。而由于波分复用 信道波段的扩展，色散斜率造成长、短波长边缘信道的色散积累不平衡，如果 这种色散积累不平衡得不到很好的补偿，会显著縮短系统的再生中继距离，这 使得色散管理更加复杂，增加了系统色散补偿成本。如对于40Gbit/s系统，每 个信道的带宽达到80GHz近0. 8rnn，色散斜率对每个信道内各频率分量的影响变得显著，要求接近100%的色散斜率补偿效率，这就要求光纤的相对色散斜率(光 纤的相对色散斜率英文简称RDS)尽量小，其最有效的方法是降低色散斜率并适 当增大色度色散。解决这些问题的有效途径就是不断创新光纤技术，开发具有 低非线性效应和色散优化的新光纤。为了抑制DWDM系统中非线性的影响，在传输波段需要适当的色散值并降低 光功率密度，人们在色散位移光纤的基础上开发了非零色散位移光纤以及大有效 面积非零色散位移光纤。目前己经公布了一系列的这类光纤的设计和生产专利 (申请)方案。适用于C+L波段的光纤，如98121639.0号中国技术专利申 请(公开号为CN1220402A)公布的一种大有效面积非零色散位移光纤和制造方法， 其典型色散斜率为0. 09ps/ (nm2 km)，有效面积在80咖2以上，1550nm损耗典 型值为0. 205dB/km;如专利号为03125210.9、授权公告号为CN1219227C的中国 技术专利公开的一种正非零色散位移光纤，设计8个纤芯分层，1550nm色散 斜率减小到0. 085ps/ (皿2 km)，有效面积调整为70um2以上；如00806764. 3号 中国技术专利申请(公开号为CN1348548A)公布的中心凹陷纤芯结构的光纤， 光纤有效面积约70咖2，色散斜率为0.09-0.08ps/ (nm2'km);等等。 US2002/0154876A1号美国专利申请公布的一种抛物线分布纤芯结构光纤，有效面 积大于90 um2，但是1550nm的色散过大，为14-20 ps/(nm 'km);美国US6459839B1 号专利公布的具有梯形和纤芯凹陷的大有效面积光纤，有效面积达100 um2以上， 色散斜率为0.08;美国US6396987B1号专利公布的一种光纤，光纤芯层折射率采 用梯形和中心下陷阶跃型的分布，其色散斜率小于0.07ps/ (nm2*km)，但有效 面积达只到60um2;中国00802639. 4号专利申请(公开号为CN1337010A)公布的 一种阶跃型折射率分布光纤，色散斜率约0. 09ps/ (nm2 km)， 1550nm的色散在 7 — 15ps/ (nm 'km)，有效面积达到60-150咖2;中国03119080. 4号专利申i青(公 开号为CN1450369A)公布的中芯下陷环形纤芯结构的光纤，光纤有效面积大于 95咖2，色散斜率小于0.065ps/ (nm、km);均可用于S+C+L波段，但是光纤的 熔接附加损耗高。虽然现在G. . 655光纤种类众多，但是大多数的大有效面积G. . 655光纤中， 色散斜率还是偏大，或者结构过于复杂，不利于系统色散管理和光纤生产工艺控制。在以前的工艺操作中，用于长距离传输系统的大有效面积光纤的色散斜 率大，因此导致DWDM系统性能劣化，中继距离受限。对于宽工作波长的传输系 统，色散斜率偏大的直接危害就是造成长、短波长边带波长的色散差异大，传 输波长范围越宽，这种色散差异越大，色散补偿难度和成本越大，尤其对于40Gbit/s这样要求精确色散管理的高速系统，其影响就成为很大的问题，在实际应用中需要更复杂的色散管理，增加了系统成本，不符合网络运营商的利益 选择。因此，为了充分利用光纤的带宽资源、增大通信容量，这些应用要求在 保持大有效面积特性的同时，优化色度色散、降低色散斜率、改善工作波段色 散的平坦性。理想的光纤的色散应当在整个工作波段具有一个恒值，但是折射率随着波 长变化而变化，色散对波长具有依赖性。在光纤波导结构设计上，有效面积和 色散斜率相互制约，在光纤设计时需要对各种特性平衡给予考虑。在实际长距离光纤传输系统中，通常需要将不同光纤连接形成通信链路， 非零色散位移光纤比标准单模光纤折射率分布更复杂，将非零色散位移光纤与 其它不同类型的光纤熔接在一起时，因为彼此的模长直径和光纤几何参数等不 匹配，往往导致反射增大，附加损耗增加，链路越长接点越多，累积的效应越 大，严重的可能造成不可接受的误码率。因此在光纤制造中熔接特性是不容忽 视的问题，需要采取措施降低光纤的熔接损耗，限制熔接损耗对传输系统的有 害作用。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种具有低非线性色效应特性，即大有效面积， 优化的色散和较低的色散斜率，从而能有效解决影响高速通信的非线性问题和 偏振模色散问题，减少系统的色散管理成本，并且具有低的熔接损耗的改进的 具有大模场分布的非零色散位移单模光纤，以适用于大容量、高速率、长距离传输系统。为此，本技术采用以下技术方案一种改进的具有大模场分布的非零色散位移单模光纤，其包括光纤芯层和 包围在光纤芯层上的包层，其特征在于所述光纤芯层包括具有不同折射率的内 芯层和包围所述内芯层的外芯层，所述外芯层的折射率为渐变分布，包层包括具有不同折射率的自内向外的内包层、环芯包层和外包层，外包层为纯二氧化 硅玻璃层，所述光纤芯层的折射率分布为nl 〉 n2 〉 nc，所述包层折射率分 布为n4 > n3> nc或n4 > nc > n3，其中nl为内芯层的折射率，n2为外 芯层的最大折射率，n3为内包层的折射率，n4为环芯包层的折射率，nc为外包 层的折射率，外芯层的折射率由n2渐变至n3。作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本技术还包括以下附加技 术特征，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进的具有大模场分布的非零色散位移单模光纤，其包括光纤芯层和包围在光纤芯层上的包层，其特征在于所述光纤芯层包括具有不同折射率的内芯层和包围所述内芯层的外芯层，所述外芯层的折射率为渐变分布，包层包括具有不同折射率的自内向外的内包层、环芯包层和外包层，外包层为纯二氧化硅玻璃层，所述光纤芯层的折射率分布为ｎ１＞ｎ２＞ｎｃ，所述包层折射率分布为ｎ４＞ｎ３＞ｎｃ或ｎ４＞ｎｃ＞ｎ３，其中：ｎ１为内芯层的折射率，ｎ２为外芯层的最大折射率，ｎ３为内包层的折射率，ｎ４为环芯包层的折射率，ｎｃ为外包层的折射率。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴金东，卢卫民，吴海港，张立永，
申请(专利权)人：富通集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：33[中国|浙江]