[發明專利]寬帶優化單模光纖及靶向設計方法

無效

• 申請號: 200910194895.6
• 申請日: 2009-09-01
• 公開（公告）號: CN102004280A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 汪業衡
• 申請（專利權）人: 汪業衡
• 主分類號: G02B6/036
• 分類號: G02B6/036;G02B6/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

發明領域

本發明涉及單模光纖及設計方法，尤其涉及，寬帶優化單模光纖及靶向設計方法。

背景技術

下面先對本發明所涉及的術語給出定義，其中普通術語符合本領域慣例；本說明書的專用術語通過慣用術語說明。

光纖各分層的半徑以單位μm計，按折射率定義，每一特定分層具有第一折射率點和最后折射率點。從光纖軸線到第一折射率點所在位置的半徑是該分層的內半徑；從光纖軸線到最后折射率點所在位置的半徑是該分層的外半徑。參見折射率剖面圖，纖芯中央圓形分層的半徑從光纖軸線量到該分層的外半徑；第一環形分層的寬度從第一環形分層的內半徑量到第一環形分層的外半徑；第二環形分層的寬度從第二環形分層的內半徑量到第二環形分層的外半徑。

纖芯中央圓形分層、第一環形分層和第二環形分層的相對折射率差Δ₀、Δ₁和Δ₂以單位％計，分別定義為

Δ₀＝(n₀²-n_c1²)/2n₀²；

Δ₁＝(n₁²-n_c1²)/2n₀²；

Δ₂＝(n₂²-n_c1²)/2n₀²；

其中，n₀和n₂分別表示纖芯中央圓形分層和第二環形分層的最大折射率；n₁表示第一環形分層的最小折射率；n_c1表示外包層的均勻折射率。

相對凹陷深度定義為Δ₁和Δ₀之比的絕對值。

纖芯中央圓形分層α折射率剖面定義為

Δ_co(r)＝Δ₀[1-(r/a)^α]，0≤r≤a，

其中，r是所處位置半徑；a是所述纖芯中央圓形分層的半徑；α取任意值，α大于10可以看作階躍型折射率剖面。α折射率剖面包括與其光傳輸性能相似的其他折射率剖面。

色度色散系數以單位ps/(nm·km)計，簡稱為色散。

色度色散斜率系數以單位ps/(nm²·km)計，簡稱為色散斜率。

關于單模特性的臨界色散斜率，定義為一種色散斜率的臨界值，使高次模截止波長的最大值不大于最小的工作波長。

關于色散特性的臨界色散斜率，定義為一種色散斜率的臨界值，使單調上升的色散特性在給定波長窗口內色散斜率最小值接近于零，因而色散最大值接近最小。

飽和相對凹陷深度，定義為一種相對凹陷深度的臨界值，使關于單模特性和關于色散特性的臨界色散斜率隨著相對凹陷深度的的增加減小到接近最小。

折射率剖面定義為相對折射率差或折射率與半徑之間的關系。

有效面積以單位μm²計，定義為

A_eff＝2π(∫E²(r)r?dr)²/(∫E⁴(r)r?dr)，

其中，積分限為0至∞；E(r)是光傳播所伴隨的電場，r是所處位置半徑。

迄今為止，單模通信光纖沒有充分挖掘其寬帶光學傳輸的潛力：色散平坦光纖研究了三十多年，一直沒有商業應用。四波混頻發現了十多年，國際標準推薦的寬帶非零色散光纖還是帶寬較窄的非零色散位移光纖。光子晶體光纖研究了大約十年，因結構復雜很難在通信干線上實用。

發明內容

我們通過系統的理論研究發現：挖掘光纖潛力需同時滿足三個條件：

(1)色散斜率接近關于單模特性的臨界色散斜率，使高次模截止波長的最大值不大于最小的工作波長。

(2)色散斜率接近關于色散特性的臨界色散斜率，使單調上升的色散特性在給定波長窗口內色散斜率最小值接近于零，因而色散最大值接近最小。

(3)相對凹陷深度接近飽和相對凹陷深度，使關于單模特性和關于色散特性的臨界色散斜率隨著相對凹陷深度的的增加減小到接近最小。

根據這三個條件，我們發明了寬帶優化單模光纖及靶向設計方法。