[发明专利]具有扩大的有效面积的单模光纤

说明书

本申请是申请日为2010年1月27日、申请号为201010111640.1、发明名称为“具有扩大的有效面积的单模光纤”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及光纤传输领域，更具体地，涉及具有扩大的有效面积的线路光纤。

背景技术

对于光纤，通常根据使折射率与光纤半径相关联的函数的曲线图的外形来对折射率分布进行分类。在标准方法中，到光纤中心的距离r显示在x轴上。在y轴上，显示折射率（在半径r处）与光纤包层的折射率之差。因此，术语“阶跃”、“梯形”、“三角形”或“α”折射率分布分别用来描述具有阶梯形、梯形、三角形或α形形状曲线的曲线图。这些曲线通常表示光纤的理论分布或设定分布，同时光纤的制造约束条件可能导致略微不同的分布。

在标准构成中，光纤包括：光纤芯，其功能是传输和选择性地放大光学信号；和光学包层，其功能是将光学信号限制在纤芯内。为此，纤芯的折射率n_c和包层的折射率n_g为使得n_c>n_g。众所周知，光学信号在单模光纤中的传播可被分解成基模和二次模，基模被导入纤芯中，而二次模在纤芯包层组件中被引导经过一定距离，二次模被称为包层模式。

在标准构成中，阶跃折射率光纤，也称为SMF（“单模光纤”），用作用于光纤传输系统的线路光纤。这些光纤具有遵守特定的电信标准的色散和色散斜率以及标准化的截止波长和有效面积值。

响应于在来自不同制造商的光学系统之间兼容的需求，国际电信联盟（ITU）已经规定了一个标准，称为SSMF（标准单模光纤）的标准光传输光纤必须遵守的基准ITU-T G.652。

其中，G.652标准为传输光纤建议了：在1310nm的波长处的模场直径（MFD）的范围为8.6-9.5μm[8.6；9.5μm]；表示为λ_cc的光缆截止波长的值最大为1260nm；表示为ZDW的零色散波长的值的范围为1300-1324nm[1300；1324nm]；在ZDW处的色散斜率的最大值为0.092ps/nm²-km。在标准方法中，根据在22米光纤上传播后不再是单模的光信号所在的波长来测量光缆截止波长，正如国际电工技术委员会的分会86A在标准IEC60793-1-44中所规定的。

在本来已知的方式中，传输光纤的有效面积的增加有助于降低光纤中的非线性效应。具有扩大的有效面积的传输光纤能传输更长的距离和/或增加传输系统的运行容限。典型地，SSMF具有大约为80μm²的有效面积A_eff。

为增加传输光纤的有效面积，曾建议制造与SSMF相比具有扩大和变平的纤芯的光纤剖面。然而，光纤的纤芯形状上的这种改变导致增加了微弯损耗并且导致增加了光纤的有效的光缆截止波长。在标准方法中，根据在2米光纤上传播后为单模的光信号所起始的波长来测量有效的截止波长，正如IEC的分会86A在标准IEC60793-1-44中所限定的。

US-A-6658190描述了具有大于110μm²的扩大的有效面积的传输光纤。这些光纤具有非常宽的纤芯，其纤芯宽度是SSMF的宽度的1.5倍至2倍，并且光纤具有固定包层或浅下陷包层。为补偿由有效面积的增加而引起的微弯损耗的增加，该文献建议增加光纤的直径（图29）。然而，这种光纤直径的增加伴随着成本的增加，并且由于与其他光纤的不兼容而导致光缆敷设的问题。另外，该文献指出研究中截止波长随着光纤的长度而减小（图5），并特别指出光纤在传输1km后达到了单模特性。然而，这种对截止波长的测量并未遵守上文所引用的标准化测量法。在该文献中所描述的光纤具有大于1260nm的光缆截止波长和小于1300nm的零色散波长。

US-B-6516123描述了在1550nm的波长处具有大于100μm²的有效面积的光纤。每一光纤均具有大于1260nm的光缆截止波长，因而超出了G.652标准。

US-B-7076139描述了在1550nm的波长处具有120μm²的有效面积的光纤。然而，该光纤具有大于1260nm的光缆截止波长和大约1280nm的ZDW，因而这些值不满足G.652标准。