接合损耗低的光纤及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制造接合损耗低、衰减小的非零色散位移光纤的方法以及利用该方法生产的光纤。随着拉制拉力的减小，可以减小接合损耗。该光纤包括具有三个部分的纤芯区域和内包层部分，它们分别具有最大折射率百分比差值Δ↓［ｉ］％，ｉ＝３，下标ｉ表示特定的，选择纤芯部分使得Δ↓［０］％＞Δ↓［２］％＞Δ↓［１］％≥０，而且Δ↓［２］％＞Δ↓［３］％≥０。以不大于１５０ｇ的拉力，优选以不大于１００ｇ的拉力拉制表现低接合损耗的光纤。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
当前的长距离通信链路通常使用波分复用(WDM)和零色散或者低色散光纤，以提高容量并扩展信号再生之间的距离。然而，在WDM系统中采用零色散或者低色散传输光纤可能导致严重的性能降低，因为非线性现象，例如，四波混合(FWM)。为了将FWM降低到最小，零色散波长应该位于通常为C频带(1530-1565nm)和/或者L频带(1565-1620nm)的传输频带之外。所获得的其色散量受控而且在传输频带中衰减低的光纤被称为非零色散位移光纤，ITU-TRecommendation G.655对其进行了说明。商用NZD的例子有TrueWave(Lucent的商标)、LEAF和MetroCor(Corning的商标)以及FreeLight(Pirelli的商标)。有效面积大的，即有效面积大于50μm2的NZD光纤，例如，LEAF和Freelight光纤能够承载光功率高的信号，同时可以减小非线性光效应。因此，有效面积大的光纤是长距离、大容量WDM网络的良好候选对象。具有分段(segmented)纤芯的光纤可以保证大有效面积，同时限制非线性光效应。第2002/0044755号美国专利公开了一种具有大于45μm2的较大有效面积而且在工作范围内具有基本平坦色散斜率的单模光纤。所公开的光纤包括分段纤芯折射率分布图。第6,212,322好美国专利公开了一种具有分段纤芯折射率分布图、在1530nm具有总正色散而且有效面积大于60μm2的光纤。在诸如长距离通信链路的光纤系统中，光纤通常需要结合在一起，以形成连续光纤通路，从而使光从一个光纤长度传输到另一个光纤长度。通常，例如，对于传输光纤连接到色散补偿光纤的光通路，连接的光纤是不同类型的光纤。此外，光纤的端部需要连接到终端设备，例如，中继器、数据发送器或者功率计。两个光纤或者两组光纤的结合通常被称为接合。当将两个光纤接合在一起时，在该接合点可能出现光功率损耗，即，接合损耗。将两个不同类型的光纤接合在一起，即，混合接合可能导致接合损耗提高，因为模场直径(MFD)和光纤几何形状不匹配。即使在接合两个不同长度的同样光纤，即，同类接合时，在该接合点仍可能出现光功率损耗，因为纤芯未对准，而且因为光纤的本征参数，例如，纤芯/包层同心度或者光纤卷曲。光纤卷曲是特定长度无包层光纤的固有曲率，而且通过使未支承的光纤端绕光纤轴旋转，然后，测量与水平的偏转，测量光纤卷曲。将通常以微米测量的光纤偏转变换为通常以米表示的曲率半径。光纤卷曲和纤芯/包层同心度以及包层直径被认为是用于表示接合性能的重要参数，纤芯/包层同心度确定，在包层玻璃区域上，纤芯的同心有多好。为了限制接合损耗的有害作用，这些年已经开发了许多技术。通常使用的两种技术是熔融接合，它是将光纤头熔合在一起；以及机械接合，利用机械连接装置使光纤头固定在一起。通常，利用熔融接合实现单模光纤的永久连接。通常以比标准单模光纤的折射率分布图(RIP)复杂的折射率分布图，制造NZD光纤。RIP描述了玻璃折射率沿光纤半径的变化。因为其更复杂的物理设计，所以认为NZD光纤更容易受到诸如接合条件和过程的临界参数的影响。M.Adcox在NOC/EC 2000发表的“Splicingand fiber assembly compatibility for non-zero dispersion-shifted fiberand standard single-mode fiber”中描述了利用有效对准接合器接合单模光纤和NZD光纤的接合研究。据说与标准单模光纤相比，在接合NZD光纤时，接合损耗对解理端角(cleave end angle)较敏感。M.E.White和S.A.Cooper在IWCS会刊p.891(1998)上发表的“Splice lossin non-zero dispersion-shifted fibres”报告了对利用9.48与9.92μm之间的MFD制成细粒制造的LEAF的接合损耗所做的研究。据说与其它NZD光纤设计相比，利用有效对准系统LEAF光纤保证较低损耗接合。S.Yin等人在Optics Communication 177(2000)，p.255上的“Anew design for non-zero dispersion-shifted fiber(NZ-DSF)with alarge area over 100μm2and low bending and splice loss”内描述了所设计的有效面积大，而接合损耗低的NZD光纤。对于与传统单模光纤的接合，报告了接合损耗的计算方法。在光沿着光纤传播时，使传输频带上的信号衰减降低到最小是设计和制造光纤的一个重要问题。吸收和瑞利散射是信号损失的两个主要原因。传输损耗通常受当在加热之后拉制光纤预制棒制造光纤时对光纤施加的拉力的影响。在拉制期间，以最佳温度加热预制棒，以实现要求的拉力。Tajima K.在“Low loss optical fibers realized by reduction ofRayleigh scattering loss”，OFC’98 Technical Digest，p.305内报告了，通过提高GeO2-SiO2纤芯单模光纤的拉制温度，提高瑞利散射系数。较低温度下，即，1800℃，而且不提高拉力情况下的瑞利散射系数为0.78dB/km-μm4。第6,427,044号美国专利公开了一种光纤，它包括其相对折射率的最大值Δmax不大于0.8％的掺Ge纤芯。对于其纤芯掺杂了高浓度GeO2的光纤，因为掺GeO2引起瑞利散射损耗的增加成为问题。据说，对于Δmax为1.5％和2.5％的分段纤芯光纤，随着拉力从13升高到28.5kg/mm2，传输损耗减小。为了减小因为掺GeO2引起的损耗，建议应该提高拉力。第2001/0046358号美国专利申请公开了一种具有掺F纤心部分和掺F包层区域的分段纤芯光纤，它包括分别具有正色散和负色散、交替设置在纵向以便进行色散控制的第一部分和第二部分。通过在纵向从90g到40g改变拉力，可以实现正色散部分和负色散部分。
技术实现思路
通过掺杂GeO2或者其它折射率升高掺杂剂生产的光纤的纤芯与包层之间的折射率的差值可能产生内部应力，因为光纤成分的变化导致热膨胀系数在径向发生变化。在拉制过程中，也产生内部应力，因为纤芯与包层之间的黏度不匹配。冷却之后，光纤内的内部应力被冻结，而且内部应力导致最终折射率永久变化。因为黏度不匹配产生的内部应力与施加的拉制拉力成正比。在产品规范范围内制造光纤期间，处理条件的稍许变化均导致其物理参数和几何形状参数可能在给定范围内变化的光纤。因此，几何形状或者MFD不匹配可能影响符合产品规范的两个光纤的接合。关于不同类型光纤的接合，将这种接合称为混合接合。永久接合的接合方法，例如，熔融接合通常包括将要连接在一起的光纤头加热到足以使玻璃变软并使玻璃流动的温度。本专利技术人观察到加热可能导致光纤靠近接合点的区域，即，受加热影响的区域的RIP发生变化。他们还发现，在以较大拉力拉制的光纤中，还存在接合之后引起的RIP的动态变化。相反，以较低拉力拉制的光纤，在接合之后表现降低的RIP变化。本专利技术人假定在加热期间，光纤靠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造非零色散光纤的方法，包括步骤：形成玻璃预制棒，由该玻璃预制棒拉制光纤，该预制棒具有纤芯和围绕该纤芯的外部包层，预制棒芯是这样的，使得在拉制的光纤中，纤芯包括中心部分、第一环形部分、第二环形部分以及内包层部分，它们分别具有 相应的最大折射率百分比差值Δ↓［ｉ］％，选择纤芯部分，使得Δ↓［０］％＞Δ↓［２］％＞Δ↓［１］％≥０而且Δ↓［２］％＞Δ↓［３］％≥０，其中中心部分具有在０．６４％与０．８０％之间的Δ↓［０］％，而第二环形部分具有在５．５至７．５μｍ范围内的中心半径ｒ↓［２］，而且宽度ｗ↓［２］在１．７至３．０μｍ范围内；加热预制棒的一个区域，以从其拉制光纤，而且通过对该预制棒的加热区域施加拉制拉力，将预制棒拉制为光纤，该拉力不超过１５０ｇ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼奥克拉罗，吉瑟普法瑞，阿方索潘纳罗，
申请(专利权)人：皮雷利C有限公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]