[发明专利]一种优化色散特性的单模光纤

说明书

技术领域

本发明属于光通信技术，具体涉及一种为大容量、高速率、长距离传输系统而设计的非零色散位移单模光纤。该单模光纤具有优化的色散特性，即适当的色散和较低的色散斜率，有效面积适中，同时具有偏振模色散低、低损耗和优异的抗弯曲性能，与光纤熔接时具有低熔接损耗等优点，适用于大容量、高速率、长距离的DWDM系统传输，其低的色散斜率有利于对色散进行全面的精确管理，适中的有效面有利于得到高的拉曼放大效率，满足C、C+L波段的长距离的传输。

背景技术

随着光纤通信技术的发展，特别是光纤放大器和波分复用技术的成熟应用，制约光纤通信的已经不再是光纤的损耗。全球信息化的迅猛发展需要大容量、高速率光纤通信系统。从技术和经济上考虑，光纤通信技术发展主要分为2个方向，即提高波分复用单信道的传输速率，增加波分复用的信道数量与增加传输波段。因此大容量、高速率、长距离传输系统对光纤的特性和发展提出新的要求。目前对于波分复用技术而言，制约光纤传输容量和距离的主要因素为非线性效应，色散和光信噪比OSNR。

在波分复用系统中，随着容量增加，波长间隔不断减少，各波长之间的光非线性效应，包括四波混频，自相位调制、交叉相位调制等，限制了光传输的容量与距离。系统要求的光信噪比随着单信道的速率提高而成正比增加，因此要求更高的信号光功率，这使得光纤非线性效应更趋严重。而由于波分复用信道波段扩展，长短波长边缘信道的色散积累使得色散管理更加复杂，增加了系统色散补偿成本。解决这些问题的有效途径就是不断创新光纤技术，开发具有优化色散特性的新光纤。

为了抑制DWDM系统中非线性的影响，在传输波段需要适当的色散值并降低光功率密度，人们在色散位移光纤的基础上开发了非零色散位移光纤(NZ-DSF，G.655光纤)以及大有效面积非零色散位移光纤。目前已经公布了一系列的这类光纤的设计和生产专利。如中国ZL98121639.0号发明专利(授权公告号为CN1068434C)公布了一种较大有效面积非零色散位移光纤和制造方法，其典型色散斜率为0.09ps/(nm²·km)，有效面积在80um²以上，1550nm损耗典型值为0.205dB/km。中国ZL03125210.9号发明专利(授权公告号为CN1219227C)公布了一种正非零色散位移光纤，设计具有8个纤芯分层，1550nm色散斜率减小到0.085ps/(nm²·km)，有效面积调整为70um²以上，1530-1550nm范围的色散在2.0-6.0ps/(nm·km)，1550nm的损耗小于0.21dB/km。中国00806764.3号发明专利申请(公开号为CN1348548A)公布了一种中下陷的三角型设计光纤，色散斜率为0.073ps/(nm²·km)。美国专利6396987B1公布了一种光纤，光纤芯层折射率采用梯形和中心下陷阶跃型的分布，其色散斜率小于0.073ps/(nm²·km)，有效面积达到60um²。中国00802639.4号发明专利申请(公开号为CN1337010A)公布了一种阶跃型折射率分布光纤，色散斜率也小于0.07ps/(nm²·km)，1550nm的色散在7-15ps/(nm·km)。

虽然现在G.655光纤种类众多，但是大多数的G.655光纤中，色散斜率还是偏大，色散特性不均衡，或者波导结构过于复杂，实际不利于生产工艺控制和得到高的成品率。在以前的工艺操作中，用于长距离传输系统的大有效面积光纤的色散斜率大且色散较高，因此导致DWDM系统性能劣化。对于宽工作波长的传输系统，色散斜率偏大的直接危害就是造成长短波长边带波长的色散差异大，传输波长范围越宽，这种差值越大，色散补偿难度或成本的增加越大，对于40Gbit/s这样要求精确色散管理的高速传输系统，其影响就成为很大的问题，在实际应用中依然需要复杂的色散管理，增加了系统成本。随着拉曼放大器的应用，非零色散位移光纤的拉曼增益特性也越来越受到重视。光纤的拉曼增益效率与有效面积近似反比关系，大的有效面积意味着低的拉曼增益效率。因此，为充分利用光纤的带宽资源，增大通信容量，并且适应分布式拉曼放大器传输系统的推广应用，要求光纤具有均衡的色散特性，即要求降低色散斜率，通过一个适当的最低的色散变化抑制非线性效应，同时保持光纤的有效面积适中。