[发明专利]全波非零色散平坦单模光纤

说明书

发明领域

本发明涉及全波单模光纤，尤其涉及，全波非零色散平坦单模光纤。

背景技术

下面先对本发明涉及到的术语给出定义，所述定义符合本领域惯例；本说明书专用术语通过惯用术语说明。

光纤各分层的半径以单位μm计，按折射率定义，每一特定分层具有第一折射率点和最后折射率点。从光纤轴线到第一折射率点所在位置的半径是该分层的内半径；从光纤轴线到最后折射率点所在位置的半径是该分层的外半径。参见Δ-光纤半径分布图，纤芯中央圆形分层的半径从光纤轴线量到该分层的外半径；第一环形分层的宽度从第一环形分层的内半径量到第一环形分层的外半径；第二环形分层的宽度从第二环形分层的内半径量到第二环形分层的外半径。

纤芯中央圆形分层、第一环形分层和第二环形分层关于所述外包层的相对折射率差Δ₀、Δ₁和Δ₂以单位％计，分别定义为

Δ₀＝(n₀²-n_c1²)/2n₀²

Δ₁＝(n₁²-n_c1²)/2n₀²

Δ₂＝(n₂²-n_c1²)/2n₀²

式中，n₀表示纤芯中央圆形分层的最大折射率；n₁和n₂分别表示第一环形分层和第二环形分层的均匀折射率；n_c1表示外包层的均匀折射率。

折射率剖面定义为相对折射率差或折射率与半径之间的关系。

α折射率剖面定义为

Δ_co(r)＝Δ₀[1-(r/a)^α]，0≤r≤a

其中，r是所处位置半径；a是所述纤芯中央圆形分层的半径。

色度色散系数以单位ps/nm-km计，简称为色散。

有效截面以单位μm²计，定义为

A_eff＝2π(∫E²(r)r dr)²/(∫E⁴(r)r dr)

其中，积分限为0至∞；E(r)是光传播所伴随的电场。

早期的色散平坦光纤，色散特性关于结构参数变化的稳定性很差，制造公差要求很严，虽经三十多年研究，一直不能实际应用。

广泛应用的非零色散位移光纤，单模工作波长范围小，通信系统色散补偿成本高。

最近的低色散斜率光纤，单模工作波长范围不够宽，有效截面面偏小，不符合实用要求。

被寄予厚望的光子晶体光纤，要求周期性的空心毛细管结构，实际应用尚须解决一系列理论和实际问题。

总之，现有各种单模通信光纤离开充分利用石英光纤低衰减波长范围的全波单模光纤有相当大差距。

发明内容

本发明的目的是：克服现有色散平坦光纤、非零色散位移光纤、低色散斜率光纤和光子晶体光纤的上述缺点，提供一种简单的、大众化的、充分利用石英光纤低衰减波长范围的光纤，即全波非零色散平坦单模光纤。

作为一种简单的、大众化的光纤，本发明所涉及的全波非零色散平坦单模光纤包含纤芯中央圆形分层、包覆在所述纤芯中央圆形分层上的第一环形分层、包覆在所述第一环形分层上的第二环形分层和均匀外包层。所述纤芯中央圆形分层关于所述外包层的相对折射率差为Δ₀，半径为a；所述第一环形分层关于所述外包层的相对折射率差为Δ₁，宽度为H₁；所述第二环形分层关于所述外包层的相对折射率差为Δ₂，宽度为H₂。所述纤芯中央圆形分层基本上是α折射率剖面，当α≥100时所述α折射率剖面实际上成为阶跃型折射率剖面；所述第一环形分层、所述第二环形分层和所述外包层的折射率基本上都是均匀的。所述第一环形分层Δ₁＜0；所述第二环形分层Δ₂＞0。