[发明专利]控制色散的光波导光纤

说明书

发明领域

本发明涉及包含多圈内芯设计的光波导光纤，它提供了较大的负色散。特别是，与包含要补偿链路的光波导光纤相比，在保持低弯曲损耗、低接头损耗和极化模式色散前提下实现较大的负色散。

背景技术

已经建立了许多工作在1300纳米波长窗口内的电信链路。通常情况下，为这种链路制造的波导设计成在1300纳米附近具有零色散以避免由于在较长的非再生链路上的色散引起的信号失真。最近研制出了能够工作在1550纳米附近波长窗口的波导。由于硅基波导在1550纳米窗口的衰减最小并且该窗口位于掺铒光放大器增益曲线中心，所以该窗口有一定的优势。实际上，对于典型的波导，1550纳米附近的衰减比在1300纳米处的衰减小60％。在1550纳米处在信噪比方面的较大增益和能够不借助再生器延长链路长度对于电信运营具有非常大的吸引力。

但是如果要将最初制造的工作在1300纳米的电信链路升级为包括1550纳米的运行，则必须克服零色散位置引起的色散恶化。由于将这些链路的波导设计为在1300纳米附近具有零色散，所以随着链路长度的增加，1550纳米处的色散急剧增大。1550纳米处的色散一般是15-20ps/nm-km。

克服1550纳米处色散恶化有两种对策：

采用线宽极窄的1550纳米激光器；或者

在链路内引入色散补偿波导光纤。

色散补偿波导光纤具有与要补偿的链路色散的符号相反的色散。例如1300纳米电信系统在1550纳米处的色散为18ps/nm-km。链路长度一般为60公里。因此对于该链路上1550纳米的工作，每纳米激光器线宽必须补偿1080ps以避免色散恶化。即使研制出线宽非常窄的分布反馈激光器，仍然需要相当的色散量来补偿远离零色散波长的工作波长。因此在采用线宽非常窄和发射带宽较宽的激光器，采用色散补偿波导光纤是有利的。

实现这些对策中的每一个的技术创新都是成熟的。在补偿波导对策的情况下，必须找到提供合适色散补偿量的波导内芯剖面。由于改变内芯折射率剖面以获得负(即补偿)色散改变了波导的其他性质，所以问题变得复杂化了。特别是，已经发现，与系统原先采用的波导光纤相比，负色散的波导光纤更容易发生弯曲损耗，极化模式色散更高，并且衰减增大。参见例如Antos等人的美国专利5,361,319。

因此电信业需要一种色散补偿波导光纤，它：

—是抗弯曲损耗的；

—具有高的负色散从而使补偿光纤长度较短；

—具有较小的衰减；

—与原先系统的波导相比，展现较小的接头损耗；以及

—具有较低的极化模式色散。

定义

—借助内芯沿径向的折射率定义内芯区域的半径或宽度。特定区域始于区域折射率特性开始处的点而结束于该区域折射率特性最后点。借助这些开始和结束点标识半径和宽度，除非文中另有说明。

—α折射率剖面为n＝n₀(1-Δ(r/a)^α)，这里n₀为α折射率剖面第一点处的折射率，Δ在下面定义，r为半径，而a为从α折射率剖面的第一到最后一点测量得到的半径，并且在α折射率剖面的第一点处选择r为零。

—折射率段宽度是从折射率段开始和结束处引出的两条垂直于折射率对半径图的水平轴的直线之间的距离。

—％折射率delta为％Δ＝[(n₁²-n_c²)/2n₁²]×100，这里n₁为内芯折射率而n_c为夹层折射率。除非另有说明，n₁为由a％Δ表征的内芯区域的最大折射率。

—选择折射率的零基准作为玻璃夹层内的最小折射率。将在小于该最小值的内芯中的折射率区域指定为负值。

—由标准测试程序定义弯曲性质，其中测量了围绕芯轴绕制波导光纤而引起的衰减。标准测试要求的波导光纤性能为32毫米芯轴一匝和75毫米芯轴100匝。通常在1300纳米和1550纳米的工作窗口内定义允许的弯曲引起最大衰减。

发明内容

在本申请中的本发明无需使用氟即满足了高性能色散补偿光波导光纤的要求。