[发明专利]具有超低衰减大有效面积的单模光纤

说明书

本发明涉及一种具有超低衰减大有效面积的单模光纤，包括有芯层和包层，其特征在于芯层半径r₁为5.5～7.5μm，相对折射率差△n₁为0～0.20％，芯层外从内向外依次包覆内包层、下陷内包层、第一辅助外包层、第二外辅助外包层和外包层，内包层r₂为11～17μm，△n₂为‑0.20～0，下陷内包层r₃为15～19μm，△n₃为‑0.60～‑0.20％，第一辅助外包层r₄为35～47μm，△n₄为‑0.4～‑0.10％，第二辅助外包层r₅为40～52μm，△n₅为‑0.4～‑0.10％，所述外包层为纯二氧化硅玻璃层。本发明合理的设计了光纤内部的粘度匹配，通过两层辅助外包层的结构设计，使得长波长的光更好的束缚在纤芯中传播，从而减小了长波长的衰减，使得光纤在C+L波段具有更平坦的衰减系数。

技术领域

本发明涉及一种具有超低衰减大有效面积的单模光纤，用于长距离、大容量、高速率陆地或者海底通信传输系统，属于光纤通信技术领域。

背景技术

随着有线和无线接入带宽的不断提升，移动互联网、云计算、大数据等技术的飞速发展，全球带宽需求呈爆炸式增长，400G将是未来下一代骨干网升级和新建的方向。如何在400G传输信号的基础上进一步增加传输容量，是各系统设备商和运营商关注的焦点。

在100G以及超100G时代，非线性效应和光纤衰减成为制约系统传输性能提升的主要因素，接收端采用相干接收及数字信号处理技术(DSP)，能够在电域中数字补偿整个传输过程中累积的色散和偏振模色散(PMD)；信号通过采用偏振模复用和各种高阶调制方式来降低信号的波特率，例如PM-QPSK、PDM-16QAM、PDM-32QAM，甚至PDM-64QAM和CO-OFDM。然而高阶调制方式对非线性效应非常敏感，因此对光信噪比(OSNR)提出了更高的要求。引入低损耗大有效面积光纤，能为系统带来提高OSNR和降低非线性效应的效果。当采用高功率密度系统时，非线性系数是用于评估非线性效应造成的系统性能优劣的参数，其定义为n₂/A_eff。其中，n₂是传输光纤的非线性折射指数，A_eff是传输光纤的有效面积。增加传输光纤的有效面积，能够降低光纤中的非线性效应。

目前，用于陆地传输系统线路的普通单模光纤，其有效面积仅约80μm²左右。而在陆地长距离传输系统中，对光纤的有效面积要求更高，一般的有效面积在100μm²以上。为了降低铺设成本，尽可能的减少中继器的使用，在无中继传输系统，如海底传输系统，传输光纤的有效面积最好在120μm²以上。然而，目前大有效面积光纤的折射率剖面的设计中，往往通过增大用于传输光信号的光学芯层的直径来获得大的有效面积。该类方案存在着一定的设计难点。一方面，光纤的芯层和靠近它的包层主要决定光纤的基本性能，并在光纤制造的成本中占据较大的比重，如果设计的芯层径向尺寸过大，必然会提高光纤的制造成本，抬高光纤价格，将成为此类光纤普遍应用的障碍。另一方面，相比普通单模光纤，光纤有效面积的增大，会带来光纤其它一些参数的恶化：比如，光纤截止波长会增大，如果截止波长过大则难以保证光纤在传输波段中光信号的单模状态；此外，光纤折射率剖面如果设计不当，还会导致弯曲性能、色散等参数的恶化。

另一种限制长距离大容量传输的光纤特性就是衰减，目前常规的G.652.D光纤的衰减一般在0.20dB/km，激光能量在经过长距离传输后逐渐减小，所以需要采用中继的形式对信号再次放大。而相对与光纤光缆的成本，中继站相关设备和维护成本在整个链路系统的70％以上，所以如果涉及一种低衰减或者超低衰减光纤，就可以有效的延长传输距离，减少建设和维护成本。经过相关计算，如果将光纤的衰减从0.20降低到0.16dB/km，整个链路的建设成本将总体降低30％左右。