[发明专利]光纤制造方法

说明书

                        相关申请

本申请是1997年4日23日提交的美国专利申请第08/844,997号的部分连续申请(其中美国专利申请第08/844,997号要求1996年4月26日提交的临时申请第60/016435号的优先权)。本申请还要求1998年5月1日提交的美国临时申请第60/083878的优先权。

                        背景

本发明旨在提供一种光纤制造方法，其中所述光纤的光学性能沿其长度方向系统地变化。此方法特别适用于制造色散受控制(DM)的单模光纤。

仅当优化系统设计，使总色散在工作波长处等于零或接近等于零时，单模光纤才能实现潜在的高带宽。术语“色散”是指脉冲增宽，用单位ps/nm-km表示。“色散积”是指色散乘以长度，用单位ps/nm表示。

当电信网使用多信道通信或波分复用时，系统会因四波混频而发生性能劣化。当信号波长位于传输光纤的零色散波长或其附近时，便会发生这种性能劣化。有必要探索这样的波导纤维设计，它们能使非线性波导效应产生的信号劣化最小。在设计波导纤维时，出现了左右为难的情况，即，既要使四波混频最小，又要保持系统在再生器之间具有较长间距的特性。也就是说，为了基本上消除四波混频，波导纤维不应该工作在其零总色散附近，因为当波导色散较低时，即小于大约0.5ps/nm-km时，会发生四波混频。另一方面，由于存在总色散，所以波长远离波导之零总色散的信号将被劣化。

一种已被提议用来克服这一困难的措施是，用成缆的波导纤维分段来构造一种系统，其中一些分段具有正的总色散，另一些分段具有负的总色散。如果所有光缆分段的色散加权平均接近于零，那么再生器间距可以很大。但是，实质上信号永远不会通过局部色散接近于零的波导长度，因此避免了四波混频。

该方案的问题是，必须定制再生器之间的每条链路，以给出所需的色散对长度的加权平均。保持光缆色散从成缆厂到现场安装始终一致是不希望有的附加任务，并且会产生误差。另外，同时需要适当色散和具有该色散的光缆长度会增加制造难度，并且导致系统成本增加。当需要替换光缆时，又出现另一种问题。

1996年1月11日提交的美国专利申请第08/584,868号所揭示的光纤解决了这些问题，该专利的内容通过引用包括在此。根据Berkey等人专利申请的原理，可以将每个个别光纤制作成独立的色散受控系统。对每个波导纤维设计预选的总色散长度加权平均值，即总色散积。每个波导纤维可以与为该系统链路设计的任何其它波导纤维互换。因此，成缆的波导纤维实质上都具有相同的色散积特性，并且不需要为系统的特定部分配置特殊的光纤组。本质上消除了由四波混频引起的功率损失，或者将该功率损耗降低到预先选定的水平，同时将总链路色散保持在预选值，该值可以是基本上等于零的值。

依照Berkey等人的专利申请，DM光纤的色散沿波导长度在一个正值范围和一个负值范围之间变化。特定长度l的色散积(单位为ps/nm)为乘积(Dps/nm-km×lkm)。正的ps/nm数值可以抵消等量的负的ps/nm数值。一般地说，与长度l_i相关的色散可以l_i逐点变化。也就是说，色散D_i落在一预定的色散范围内，但可以沿长度l_i逐点变化。为了表示l_i对色散积(单位为ps/nm)的贡献，l_i由许多分段dl_i组成，在各个dl_i上相关的总色散D_i基本上为常数。于是，积dl_i×D_i的和表征了l_i对色散积的贡献。注意，在dl_i接近于零的极限情况下，乘积dl_i×D_i的和简单地等于dl_i×D_i对长度l_i的积分。如果色散在子长度l_i上基本不变，那么乘积的和简单地等于l_i×D_i。