[發(fā)明專(zhuān)利]一種大有效面積光纖

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210423490.7
• 申請(qǐng)日: 2012-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103257393A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳蘇;楊晨;曹蓓蓓;童維軍;羅杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 長(zhǎng)飛光纖光纜有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G02B6/02
• 分類(lèi)號(hào): G02B6/02;G02B6/036;G02B6/028
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專(zhuān)利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖，尤其涉及一種低衰減的大有效面積單模光纖。

背景技術(shù)

隨著國(guó)際通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，尤其是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及3G和無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的迅猛發(fā)展，通信系統(tǒng)對(duì)光纖帶寬的需求呈現(xiàn)出飛快的增長(zhǎng)趨勢(shì)。在長(zhǎng)距離、大容量、高速率傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)中，通常需要用到光纖放大器技術(shù)以及波分復(fù)用技術(shù)，尤其是在主干網(wǎng)和海底通信中，對(duì)光纖的無(wú)中繼傳輸距離和傳輸容量有著更高的要求。然而，傳輸容量和距離的增長(zhǎng)需要更高的入纖功率和更低的光纖損耗來(lái)滿(mǎn)足可分辨的信噪比需求。而隨著入纖功率的增大，不可避免的要在狹窄的光纖芯層產(chǎn)生子相位調(diào)制、交叉相位調(diào)制、四波混頻等非線(xiàn)性效應(yīng)，尤其會(huì)產(chǎn)生閾值較低的受激布里淵散射效應(yīng)，這些效應(yīng)的產(chǎn)生使得系統(tǒng)產(chǎn)生信號(hào)串?dāng)_，或者使系統(tǒng)的信噪比降低，從而無(wú)法繼續(xù)提高傳輸容量。

這些非線(xiàn)性效應(yīng)的產(chǎn)生與光纖中的光功率密度尤其相關(guān)，通常情況下，采用較大的有效面積可以降低光纖中的功率密度，從而降低光纖中非線(xiàn)性效應(yīng)的閾值，提高傳輸功率。然而隨著有效面積的增加，光纖的MAC值隨之增大，光纖會(huì)對(duì)彎曲更加敏感，在實(shí)際使用中，光纖因?yàn)閺澢a(chǎn)生的附加損耗會(huì)造成光纖損耗的增加，影響傳輸性能。另一方面，光纖損耗越低，同樣的入纖功率能夠傳輸?shù)母h(yuǎn)，也能夠提高光纖的傳輸容量。

國(guó)際電信聯(lián)盟IUT-T在2010年修訂的G.654標(biāo)準(zhǔn)中定義了一種截止波長(zhǎng)位移的單模光纖，它的衰減水平小于0.22dB/km，其在1550nm波長(zhǎng)窗口的模場(chǎng)直徑為9.5-13μm，相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)單模光纖SSMF?（standard?single-mode?fiber），其模場(chǎng)直徑提高了1-2μm，從而有相對(duì)較大的有效面積，用于海底光纜能夠有效的提高無(wú)中繼跨段長(zhǎng)度，然而其宏彎性能較SSMF有著比較明顯的下降。

專(zhuān)利US6904218描述了以下的光纖結(jié)構(gòu)分布：該光纖結(jié)構(gòu)包括中央纖芯、中間下陷包層和外包層，并且有效面積在1310nm波長(zhǎng)處大于80μm_--²，且這種光纖在彎曲半徑為10mm的宏彎損耗小于0.7dB/圈，其光纖衰減值僅為低于0.19dB/km，然而在其所有的實(shí)施實(shí)例中有效面積在1550nm窗口最高只有131.2μm²。

專(zhuān)利US7254305描述了以下光纖結(jié)構(gòu)分布：該結(jié)構(gòu)包括中央纖芯，中間包層，下陷包層和外包層，其在1550nm波長(zhǎng)處衰減小于0.19dB/km。然而其結(jié)構(gòu)分布中中央纖芯和包層的折射率差值過(guò)高，從而無(wú)法同時(shí)得到超過(guò)100μm²有效面積，同時(shí)由于其芯層折射率絕對(duì)值較高，需要較高的Ge摻雜濃度，造成光纖的衰減大于0.185dB/km。

一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)下述方法能夠提高光纖的有效面積。一是增加芯層的幾何尺寸，芯層的折射率高于包層，光纖中絕大部分光都在芯層中傳播，芯層直徑的增加，直接增加了有效面積，然而芯直徑的增加直接影響截止波長(zhǎng)，而截止波長(zhǎng)必須小于通訊窗口波長(zhǎng)，因此芯直徑增加的幅度是有限的。二是降低芯層的相對(duì)折射率，這樣使光場(chǎng)分布更加平坦，從而增加了有效面積，同時(shí)還降低了截止波長(zhǎng)，但對(duì)光纖衰減有負(fù)面的影響。

由芯層結(jié)構(gòu)的變化和芯層尺寸的增加雖然帶來(lái)有效面積的增加，但也同時(shí)會(huì)使得光纖的彎曲性能以及光纖衰減性能的惡化，為顧及光纖的彎曲性能，以上專(zhuān)利中光纖的有效面積的增加值有限。在所見(jiàn)專(zhuān)利中，還沒(méi)有見(jiàn)到有效面積大于135μm²_-，并且保持良好彎曲性能的光纖。

發(fā)明內(nèi)容

為方便介紹發(fā)明內(nèi)容，定義和解釋相關(guān)術(shù)語(yǔ)如下：

相對(duì)折射率差：指光纖的各層折射率相對(duì)于純石英玻璃折射率的比值減去1得到相

對(duì)折射率差值。

芯層：光纖中間折射率較高的部分，是光纖中主要的導(dǎo)光層，本發(fā)明中芯層分為2

部分，包含內(nèi)芯層和外芯層，外芯層緊密?chē)@內(nèi)芯層。

內(nèi)包層：光線(xiàn)中緊密?chē)@芯層的包層部分，它與光纖的下限包層相連接。

下陷包層：光纖包層中折射率最低的部分，其相對(duì)折射率低于它周?chē)臒o(wú)論是芯層

還是包層，光纖的下陷包層在光纖預(yù)制棒中一般由PCVD工藝摻氟得到或者由摻氟的石英套管構(gòu)成。

外包層：光纖玻璃結(jié)構(gòu)中最靠外的包層部分，它與光纖的塑料包層相連接；

r₁：內(nèi)芯層半徑，單位為微米（μm）；?

r₂：外芯層半徑，在本發(fā)明中即整個(gè)芯區(qū)半徑，單位為微米（μm）；