[发明专利]低色散斜率负色散光纤

说明书

本发明要求申请日为1999年11月23日的美国临时专利申请60/167,082的优先权基础。

                           发明背景

1.技术领域

本发明一般涉及一个光学波导光纤，它有移动到长波长的零色散，并且特别涉及有负的总色散的这样一根光纤。

2.技术背景

为响应有适于特殊通信系统特性的高性能波导光纤的需要，对于分层纤芯光学波导折射率分布的研究源源不断。比如Gallagher等人的美国专利5，483，612(‘612专利)揭示了一种纤芯分布设计，它提供了低偏振模式色散，低损耗，一个移动的零色散和低的色散斜率。还设计了其他的纤芯折射率分布来迎合包括了使用高功率信号或光纤放大器应用的需要。

为达到所需的特性而改变纤芯分布时会产生一个问题，就是要以牺牲一个或更多的其他基本特性的代价来实现所需特性。比如，某一纤芯折射率分布设计可以提供低的总色散斜率，这样允许在扩展的波长范围波分复用。但是，取得低的总色散斜率要严重的危害到衰减，或会把截止波长移到可以接受的范围之外。这样，纤芯分布设计是一个费力的任务，其中模型研究通常在产品发展的生产阶段之前。

在工艺上需要继续进行折射率分布的研究来更好的理解分布变量的相互作用，这样达到可提供有一系列所需特性的光学波导光纤的分布变化组合。定义下面是符合工艺上的一般用法的定义。—折射率分布是折射率和波导光纤半径之间的关系。—一个分层纤芯是可分成至少一个第一和一个第二的波导光纤纤芯部分的纤芯。每一个部分位于半径方向的一个特别位置，并且基本上关于波导光纤中心线对称，且有一个关联的折射率分布。

—分层光纤的半径定义为根据各自的折射率的在每个分段的各自开始点和结束点。这里所用的半径定义可参考图1来解释。在图1中，中心折射率部分1 0的半径是距离2，它从波导中心线延伸到一点，在该点的分布变为分段12的α分布，即在该点的折射率对半径的曲线开始遵循一个α分布的方程。分段12的外半径4从中心线延伸到半径上一点，在那里α分布的外推下降部分与分段14分布的外推延长部分相交。容易应用该定义到可选择的中心部分，诸如α分布或阶跃折射率分布。另外，容易应用该定义到那些第二部分的轮廓不同于α分布的情况。在使用可变中心部分轮廓的情况下，半径在分开的附图中示出。分段14的半径6从中心线延伸到Δ％为分段16的Δ％最大值一半的点。类似分段14定义附加部分的半径一直到纤芯的最终部分。如图1所示的纤芯的最终部分，分段16的中点半径8从中心线测量到该分段宽度的中点。比如对分段16，分段的宽度为延伸自分段16的相对两边的两个Δ％的一半值之间的部分。光纤包层如图1中17所示。最终分段附近的半径通过邻接分段的几何尺寸决定。最终分段附近的内半径为前一部分的外半径。最终分段附近的外半径是最终部分的中心半径减去最终分段的宽度的一半。

-α分布指一个折射率分布，由Δ(b)％表示，这里b是半径，由方程

Δ(b)％＝Δ(b₀)(1-(|b-b₀|)/(b₁-b₀))^α给出，这里b₀是

Δ(b)％为最大值的点，b₁是Δ(b)％为零的点，b在范围b_i≤b≤b_f中，这里Δ如上面定义，b_i是α分布的起点，b_f是α分布的终点，α为实数指数。选择α分布的起点和终点并进入计算机模型。当α分布以阶跃折射率分布或任意其它轮廓为先导时，α分布的起点是α分布和阶跃分布或其它分布的交点。

—总色散是材料色散，波导色散，模间色散和总和。在单模光纤里没有模间色散。总色散所用的记号约定是指如果在波导光纤中的短波长比长波长传输快时，总色散为正。在负的总色散情况下，光波长的相对速度正好相反。

—模场直径通过工艺上著名的Peterman II定义得到。

—成缆截止波长是这样的波长，即当光纤在成缆形式下，在该波长以上的波长光纤以单模传输。

                        发明概要