[发明专利]一种色散补偿光纤

说明书

技术领域

本发明涉及一种工作在C波段(1530nm～1565nm波段)光通信窗口的色散补偿光纤(DCF)，该光纤可用于标准单模光纤(G.652，ITU-T标准)的色散和色散斜率补偿。

背景技术

随着标准单模光纤的DWDM系统的普遍采用并且向着高速率、长距离、无中继和密集通道的方向发展，波分复用传输技术得到快速发展，扩展工作波长带和增加波长多样性将快速地发展。

基于G.652光纤构筑的长途光缆在1310nm波长有最小的色散，但衰减较大，而它在1550nm波段有最低的衰减(约0.20dB/km)。所以人们迫切希望利用1550nm这一波长窗口。工作在1550nm波段的掺铒光纤放大器(EDFA)的成功开发和实用化，进一步消除了衰减对通信系统的限制，这使得1550nm波段成了大容量、长距离光波系统的优选窗口。在1550nm波段，目前商用单模光纤及其DCF具有如下色散特性：非色散位移单模光纤(G.652C/D，ITU-T标准)的色散系数大约是17ps/nm-km，色散斜率大约为0.058ps/nm²-km，所以其要求的DCF的RDS大约为0.0036nm^-1。

为了解决1310nm零色散标准单模光纤通信网络在1550nm波段的升级及扩容问题，国际上广泛采用色散补偿技术来改善链路色散。目前大量商用化的是运用色散补偿光纤(DCF)技术对通信链路光纤进行的色散和色散斜率同时进行补偿，这种技术比其他色散补偿技术如光纤光栅色散补偿技术和电子色散补偿技术更为可靠，而且技术更成熟。

DCF通过调整光纤的波导结构来改变光信号在光纤中的传输参数，并且使光纤的纤芯具有较大的折射率，来实现较大的负色散值和色散斜率。

在实际应用中，DCF被制成色散补偿模块接入通信链路中，这时DCF与标准通信光纤的熔接损耗成为插入损耗的重要影响因数。因此DCF的熔接性能是一个关键参数，具有实用性的DCF不但要求具备适宜的光学性能和传输性能，还要求具备优良的熔接性能，即熔接损耗低且熔接工艺高效而稳定。熔接性能成为影响DCF成本和性能的主要因素。熔接损耗越低，模块的性能就优良；熔接程序越快捷，效率越高，熔接成本越低。

在已公开的专利文献中，已存在一些有关改进DCF熔接性能的产品和方法示例。对1550nm的光源，DCF的模场直径大约为5μm，而标准通信光纤的模场约为10.5μm，这种模场的差别(模场失配)导致光功率从大模场导入小模场时容易产生泄漏。现有技术涉及采用复杂的熔接工艺使得熔接光纤端点界面附近的DCF纤芯产生扩散，并使附近的DCF的模场分布成为圆锥形的过渡区域，该区域的“烟囱效应”有利于减少模场失配导致的光功率损失从而降低了熔接损耗。

现有技术也涉及使用“桥纤”作为桥梁来连接DCF和标准单模光纤的方法。桥纤是一类结构类似于DCF而各分层掺杂浓度低于DCF的特种光纤。桥纤的两端分别与DCF和标准单模光纤相熔接，且两端采用不同的熔接工艺。桥纤与DCF连接的一端熔接功率低且熔接时间短以减少芯区元素扩散和模场失配；而桥纤与单模光纤连接的另一端熔接功率高且熔接时间长，使得桥纤的纤芯发生扩散以实现模场的匹配。

美国专利6603914介绍了一种DCF的组成结构及制造方法，但未涉及熔接方法及DCF的光学传输性能。美国专利6543942描述了一种采用桥纤连接DCF与标准单模光纤的方法，该方法降低了熔接损耗，但是未公开相应的DCF的光学传输性能，且该方法工艺复杂，耗费时间长，熔接效率低，不宜实用。中国专利未涉及DCF的熔接方法。

上述文献已经涉及各种改进DCF与标准单模光纤熔接性能的方法及相应的DCF产品，但是未见报导既能改进熔接性能又具有优良光学传输性能的DCF产品及其熔接方法。

本发明一些术语的定义

重量百分比：元素在光纤分层中某一足够小的区域内的重量百分比，用wt％表示。