[发明专利]宽带非零色散单模光纤

说明书

发明领域

本发明涉及单模光纤，尤其涉及，宽带非零色散单模光纤。

背景技术

下面先对本发明涉及到的术语给出定义，其中普通术语符合本领域惯例；本说明书的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。参见折射率剖面图，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，

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

相对凹陷深度定义为Δ₁和Δ₀之比。

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。

纤芯中央圆形分层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；α取任意值，α大于10可以看作阶跃型折射率剖面。α折射率剖面包括与其光传输性能相似的其他折射率剖面。

色度色散系数以单位ps/(nm·km)计，本说明书简称为色散。

色度色散斜率系数以单位ps/(nm²·km)计，本说明书简称为色散斜率。

有效面积以单位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，r是所处位置半径。

迄今为止因为仅仅局限于孤立地研究单个的光纤，单模通信光纤仍然没有充分挖掘宽带光学传输的潜力：色散平坦光纤研究了三十多年，一直没有实用。四波混频发现了十多年，国际标准推荐的宽带非零色散光纤其实还是非零色散位移光纤。光子晶体光纤研究了大约十年，因结构复杂很难在通信干线上实用。

发明内容

发明人通过系统研究凹陷三包层光纤，发现以下规律：

●存在关于单模特性的临界色散斜率，使得在给定宽带内所计算的高次模截止波长是最大值。

●存在关于色散特性的临界色散斜率，使得在给定宽带内色散斜率最小值接近于为零，色散最大值接近于最小，即色散特性接近理想。

●宽带非零色散单模光纤的色散最大值随着相对凹陷深度的增加而减小直到饱和。

基于这些发现，本发明选择适当的色散斜率，使单模光纤色散特性接近理想；选择适当的相对凹陷深度，使单模光纤兼有适当的色散最大值、有效面积和性价比。据此，所发明的宽带非零色散光纤能够充分挖掘衰减、色散和线性传输潜力，结构简单，很宽的波长范围兼顾材料未来的发展，色散特性接近理论极限，有效面积大，可以克服上述色散平坦光纤、非零色散位移光纤和光子晶体光纤的弊端，为互联网提供灵活的通信路径，使信息高速公路设计简化，成本降低。

附图说明

参照以下附图，熟悉本技术领域的人员，从本发明的详细描述中，将显而易见本发明的上述和其他目的、特征和优点。