[发明专利]一种在S、C以及L带改良性能的光纤

说明书

本申请是申请日为2004年9月20日，申请号为200410078088.5，发明名称为“一种在S、C以及L带改良性能的光纤”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种适合于支持分布式拉曼放大的光学传输纤维，更特别是，涉及一种在S带传输区域呈现与产生拉曼放大一致的操作参数的光纤。

背景技术

作为数据密集应用持续惊人增长的结果，在通讯系统中对带宽的需求不断在增加。相应的，电信操作的安装容量很大程度上被光纤替代，光纤提供一个显著的带宽增加，超过传统的、基于铜线的系统。

为开发光纤的带宽，两种主要技术发展应用在电信工业：光放大器和波分复用器(WDMs)。光放大器增强信号强度并补偿固有的纤维损耗与其他分裂和插入损耗。WDMs使得不同波长的光通过同一根光纤并行地传送不同的信号。在大多数WDMs系统中，在该系统所容纳的信道数量之间以及相邻信道的间隔之间存在一个交换替位。高比特速度通常要求增加信道间隔。两个目的都是希望一个宽的操作光谱，也就是，操作波长的一个宽的范围。

此外，很重要的是，在WDM光通信系统的整个操作光谱上具有相同的增益。当操作波长延伸到短波长(S带系统，波长范围从1460-1530nm)的时候，在这里，不能利用基于掺铒光纤放大器的传统放大技术，这个目的变得难以达到。新类型的光纤放大器已经被开发，其采用受激拉曼散射操作。其中最显著的是作为行波放大器操作在常规传输跨度的分布式放大器。拉曼散射是一个过程，通过该过程，入射在一个介质上的光被转化成在一个比该入射光频率低(斯托克斯斯情形)的光。使用一个光泵浦源，其中泵浦光子激励该光学介质的分子振动到一个虚能级(非谐振态)。该分子态快速地衰退到一个低能级，在该过程中发射一个信号光子。由于该泵浦光子被激励到一个虚能级，拉曼增益可以产生在一个泵浦源的任意波长上，包括S带(如上定义的)及L带(波长大致为1565-1625nm)。该泵浦和信号光子之间的能量差异通过宿主材料的分子振动而消失。那些振动的能级决定频率漂移和拉曼增益曲线的形状。该泵浦和信号光子之间的频率(波长)差异因此被定义为斯托克斯斯斯托克斯漂移。最大的拉曼增益发生在13.4THz(即13.4×10¹²)的斯托克斯漂移上，其与光通信窗口中的拉曼泵浦相差大致100nm。

由于拉曼散射发生在任意波长，通过采用处于几个不同波长的拉曼泵浦源去放大信息信号该现象可以开发用于在一个包含若干信号波长的通信系统中。因此，一个给定信息信号波长所经历的增益是所有泵浦提供的增益成分的叠加，考虑到由于拉曼散射所引起的泵浦本身之间的能量转换。通过适当的加大提供在每一个拉曼泵浦波长上的能量，可能获得一个信号增益与波长的关系曲线，在该关系曲线中，不同信息信号波长所经历的增益之间存在一个小的差异(这里这个差异叫做“增益波动”或者“增益平坦度”)。因此，利用具有若干泵浦的拉曼放大可以使密集WDM技术在10到40Gb/s传输的演化变得可靠，因为它在较低发射功率条件下改善了光信号噪声比(OSNR)。

一个使用若干泵浦的持久的问题是不希望的、称为四波混频(FWM)的非线性效应。通常，如果两个强的光波(如，一个拉曼泵浦和一个信息信号，或者两个拉曼泵浦)经历四波混频，它们将产生两个新的频率成分，这样，所有四个光波将在频率上均等地隔开。已经发现，这个不希望的效应的强度可以通过在该混合波长上增加光纤色散而显著减小(参看，例如，在发给A.R.Chraplyvy等人的美国专利5,327,516中，描述了利用非零色散抑制若干信号之间的FWM)。通过调节光纤的非零色散波长(此后，波导色散)的位置，可以控制FWM，在很多情况下，根本上消除FWM。通常，希望在一个小于最短波长泵浦的波长上具有一个“零”的色散，因此，该色散在拉曼泵浦和信息信号的整个区域上大于大约1pk/km-nm。该准确色散值的获得依赖于光纤的有效面积、信号信道间隔以及其他系统设计细节。