[發明專利]一種超低衰減大有效面積的單模光纖

有效

• 申請號: 201410633787.5
• 申請日: 2014-11-12
• 公開（公告）號: CN104360434A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 龍勝亞;張磊;朱繼紅;吳俊;王瑞春
• 申請（專利權）人: 長飛光纖光纜股份有限公司
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;G02B6/036
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平

技術領域

本發明涉及光纖傳輸技術領域，具體涉及一種具有超低衰減大有效面積的單模光纖。

背景技術

隨著IP網絡數據業務的迅速增長，運營商對于傳輸容量的需求不斷提高，現網中單纖容量已逐漸在逼近極限值100Tbps。100G傳輸系統已開始進入商用元年。如何在100G傳輸信號的基礎上進一步增加傳輸容量，是各系統設備商和運營商關注的焦點。

在100G和超100G系統中，接收端采用相干接收及數字信號處理技術(DSP)，能夠在電域中數字補償整個傳輸過程中累積的色散和偏振模色散(PMD)；信號通過采用偏振模復用和各種高階調制方式來降低信號的波特率，例如PM-QPSK、PDM-16QAM、PDM-32QAM，甚至PDM-64QAM和CO-OFDM。然而高階調制方式對非線性效應非常敏感，因此對光信噪比(OSNR)提出了更高的要求。引入低損耗大有效面積光纖，能為系統帶來提高OSNR和降低非線性效應的效果當采用高功率密度系統時，非線性系數是用于評估非線性效應造成的系統性能優劣的參數，其定義為n2/A_eff。其中，n2?是傳輸光纖的非線性折射指數，A_eff是傳輸光纖的有效面積。增加傳輸光纖的有效面積，能夠降低光纖中的非線性效應。

目前，用于陸地傳輸系統線路的普通單模光纖，其有效面積僅約80um²左右。而在陸地長距離傳輸系統中，對光纖的有效面積要求更高，一般的有效面積在100um²以上。為了降低鋪設成本，盡可能的減少中繼器的使用，在無中繼傳輸系統，如海底傳輸系統，傳輸光纖的有效面積最好在130um²以上。然而，目前大有效面積光纖的折射率剖面的設計中，往往通過增大用于傳輸光信號的光學芯層的直徑來獲得大的有效面積。該類方案存在著一定的設計難點。一方面，光纖的芯層和靠近它的包層主要決定光纖的基本性能，并在光纖制造的成本中占據較大的比重，如果設計的徑向尺寸過大，必然會提高光纖的制造成本，抬高光纖價格，將成為此類光纖普遍應用的障礙。另一方面，相比普通單模光纖，光纖有效面積的增大，會帶來光纖其它一些參數的惡化：比如，光纖截止波長會增大，如果截止波長過大則難以保證光纖在傳輸波段中光信號的單模狀態；此外，光纖折射率剖面如果設計不當，還會導致彎曲性能、色散等參數的惡化。

另一種限制長距離大容量傳輸的光纖特性就是衰減，目前常規的G.652.D光纖的衰減一般在0.20dB/km，激光能量在經過長距離傳輸后逐漸減小，所以需要采用中繼的形式對信號再次放大。而相對與光纖光纜的成本，中繼站相關設備和維護成本在整個鏈路系統的70%以上，所以如果涉及一種低衰減或者超低衰減光纖，就可以有效的延長傳輸距離，減少建設和維護成本。經過相關計算，如果將光纖的衰減從0.20降低到0.16dB/km，整個鏈路的建設成本將總體降低30%左右。

綜上所述，開發設計一種超低衰減大有效面積光纖成為光纖制造領域的一個重要課題。文獻US2010022533提出了一種大有效面積光纖的設計，為了得到更低的瑞利系數，其采用純硅芯的設計，在芯層中沒有進行鍺和氟的共摻雜，并且其設計采用摻氟的二氧化硅作為外包層。對于這種純硅芯的設計，其要求光纖內部必須進行復雜的粘度匹配，并要求在拉絲過程中采用極低的速度，避免高速拉絲造成光纖內部的缺陷引起的衰減增加，制造工藝及其復雜。

文獻EP2312350提出了一種非純硅芯設計的大有效面積光纖設計，其采用階梯狀下陷包層結構設計，且有一種設計采用純二氧化硅外包層結構，相關性能能夠達到大有效面積光纖G.654.B和D的要求。但在其設計中氟摻雜的包層部分最大半徑為36um，雖然可以保證光纖的截止波長小于等于1530nm，但受到其較小氟摻雜半徑的影響，光纖的微觀和宏觀彎曲性能變差，所以在光纖成纜過程中，會導致衰減增加，在其文獻中也未提及相關彎曲性能。