负色散单模光纤及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种负色散单模光纤。它在Ｃ波段光通信窗口或同时在Ｃ波段和Ｌ波段光通信窗口具有总色散为负的色散特性和正的色散斜率。可供Ｃ波段和Ｌ波段高速率ＤＷＤＭ光通信系统作信号传输用光纤。该光纤纤芯具有ＰＣＶＤ工艺提供的折射率分布不同的三个分层和四个包层分层及由ＯＶＤ工艺提供的两个包层分层。该光纤满足了降低光纤的ＰＭＤ值的需要，改善了光纤的抗弯曲特性和抗氢损特性。该光纤与具有正啁啾的直接强度调制激光器使用于２．５Ｇｂｐｓ时，会产生光脉宽压缩效应，从而延长色散受限距离。其对于中长距离传输的ＤＷＤＭ系统非常有利，可减小色散补偿费用，并可避免使用昂贵的外调制器，从而可以降低光传输设备的成本。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在光通信领域用于信号传输的单模光纤。该光纤通过调整波导折射率分布从而可具有在C波段(1525nm-1565nm)光通信窗口或同时在C波段和L波段(1565nm-1625nm)光通信窗口具有总色散为负的色散特性和正的色散斜率，具有低的光纤PMD，并具有改善的弯曲特性和抗氢损特性。
技术介绍
随着通信技术的迅猛发展，对传输光纤容量和传输速率提出了更高的要求。传统的G.652单模光纤具有1310nm和1550nm两个传输窗口，其零色散点位于1310nm附近。长期以来，G.652光纤仅在1310nm波段上获得广泛应用。而在1550nm窗口，其较大的色散值(约18ps/nm.km)限制了传输速率的提高，一般用于2.5Gbps以下的传输系统。目前DWDM系统大多工作在C波段1550nm窗口，亦即EDFA的工作窗口。随着EDFA的实用化，C波段窗口逐步成为DWDM光通信系统的主要工作窗口。为适应C波段DWDM技术的应用，非零色散位移光纤，即G.655光纤应运而生。G.655光纤设计为在1550nm窗口工作波长上具有不为零且较低的色散值，比如2到4ps/nm.km，使其既可克服非线性效应，又可支持高速率的，如10Gbps和40Gbps的DWDM系统的长距离传输，而无需色散补偿或色散补偿代价减小，从而最终降低网络的复杂性和网络成本。其在1550nm工作窗口对FWM和XPM等非线性效应的抑制，适合DWDM系统向更密集信道间隔方向发展的需要，并同时满足TDM和DWDM两种技术的发展需要。对于10Gbps系统，G.655光纤的色散受限距离约为200km，远较G.652光纤性能优越。通过对G.655光纤的零色散点设计可分别得到在C波段和L波段的色散值为正或为负的色散特性。两种光纤均能支持2.5Gbps和10Gbps速率的长距离DWDM传输系统.具有正色散的G.655光纤的一阶和二阶色散均可补偿。它的主要缺点是可能产生调制不稳定性。具有负色散的G.655光纤的主要优点是不存在调制不稳定性问题，并且可利用成本便宜的G.652光纤来补偿其一阶色散。在传输距离大于1000km的应用场合，如海底光缆系统，由于正色散光纤的脉冲频谱展宽将会大到其中部分功率落到WDM滤波器通带之外，或者会由于光放大器链路增益带变窄而被滤掉，此时在链路中交替使用正负色散光纤将是很好的选择。此外，具有负色散的G.655光纤与具有正啁啾的直接强度调制激光器使用时，会产生光脉宽压缩效应，从而延长色散受限距离。但现有的具有负色散的G.655光纤的PMD值、弯曲特性和抗氢损特性仍待进一步改善。在专利CN1274856A中公开的一种光纤，它在EDFA工作区(1530nm-1565nm)具有-3.0+1.7ps/nm.km小的负色散，以及平均小于0.05ps/nm2.km的正色散斜率，该光纤用于具有色散补偿的WDM系统，并且该光纤的色散特性不包括L波段的使用扩展。该光纤解决了一般负色散光纤弯曲敏感的问题，但与高速DWDM系统关系密切的光纤PMD链路值需要更为严格的要求。光纤的特性一般而言，除了衰耗特性外，几乎均可以由光纤的几何及光学剖面结构决定。其中如色散特性，截止波长，模场直径或有效面积，宏弯曲特性等等。光纤的环境特性很大地决定于光纤的生产工艺和光纤的成缆工艺。研究表明，对于长距离或中长距离高速大容量DWDM系统用光纤应满足下列条件-能适应C波段EDFA窗口的DWDM技术应用。-能适应DWDM技术在L波段上的应用扩展。-在工作波段上具合适的色散特性适应高速率光传输系统。-具适合的有效面积以抑制非线性效应。-具有低衰耗，良好的弯曲特性。-强的抗氢损特性。-低PMD。以下为本专利技术中一些术语的定义和说明光纤的有效面积Aeff是指光纤中传输光功率的平均面积，Aeff由下式决定Aeff=2π2∫0∞E4(R)RdR]]>其中R为光纤归一化半径，R＝r/a，r是径向座标，a是纤芯半径，E(R)是基模的场分布函数，该式适用于任意折射率剖面光纤有效面积Aeff的计算。单模光纤的模场直径MFD大致可表示为光纤中径向场分布由光纤轴(r＝0)处的最大值向两端减小到1/e(约为37％，e＝2.71828)时所对应的直径。设模场直径MFD为W，其Petermann II定义式为W2=2∫0∞E2(R)RdR∫0∞(dE(R)dR)2RdR]]>相对折射率差□％的定义如下Δ％＝*100％其中n1为光纤纤芯折射率，n0为光纤外包层折射率，即为纯二氧化硅(SiO2)的折射率。本专利技术中如无另作说明，Δ％是由纤芯区最大n1所表征的最大相对折射率差。偏振模色散PMD。光纤的弯曲特性描述为按某一标准测试程序测试下，光纤在指定波长上的衰耗增加。按ITU G.655.B光纤技术规范所示的光纤宏弯特性测试标准，将被测光纤绕在75mm直径的心轴上100周的弯曲情况下，其在1550nm处弯曲导致最大许可衰减为0.5dB，在16xxnm处弯曲导致最大许可衰减为0.5dB，其中有xxnm≤25nm。光纤氢损特性评估测试方法为将光纤置于氢气(H2)和氦气(He)的混合气体中，其中氢气(H2)的摩尔浓度为1％，氦气(He)的摩尔浓度为99％，并在恒定70℃的环境温度下保温16小时后，取出光纤测其在1530nm附近的氢致衰耗增加，应不大于0.01dB/km。DWDM为密集波分复用的英文缩写。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种负色散单模光纤，该光纤在C波段或在C波段和L波段具有总色散为负的色散特性。该光纤可满足长距离或中长距离DWDM光通信系统的传输要求，可支持100GHZ以下信道间隔的高速率(例如2.5Gbps或10Gbps)DWDM技术。该光纤满足了降低该类型光纤PMD的需要，还满足了改善该类型光纤的弯曲特性和抗氢损特性的需要。本专利技术为解决上述技术问题所提出的技术方案为具有一纤芯层和一包层，其特征在于纤芯设有折射率分布不同的三个纤芯分层，包层包括有六个分层，所述光纤在1525nm至1565nm波段具有-1.0ps/nm.km到-10.0ps/nm.km的负色散，该波段被称为C波段，位于EDFA的工作窗口，是DWDM系统使用波段；或者，所述光纤在1525nm至1625nm波段具有-1.0ps/nm.km到-10.0ps/nm.km的负色散，该波长范围包括了L波段，即1565nm至1625nm波段，该波段是DWDM系统的扩展使用波段。所述光纤具有在1550nm不小于7.6μm的模场直径MFD；具有在1550nm不小于45μm2的有效面积Aeff；所述光纤具有在1550nm不大于0.1ps/nm2.km的色散斜率；具有不大于1700nm的未成缆光纤截止波长λc。按上述方案，其中第一纤芯分层Core1的直径RCore1约为1.0μm至5.0μm，其相对折射率差Δ％Core1约为0.6％至1.2％，第二纤芯分层Core2的直径RCore2约为3.0μm至6.0μm，其相对折射率差Δ％Core2约为0.25％至0.65％，第三纤芯分层C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负色散单模光纤，具有一纤芯层和一包层，其特征在于纤芯设有折射率分布不同的三个纤芯分层，包层包括有六个分层，所述光纤在１５２５ｎｍ至１５６５ｎｍ波段具有－１．０ｐｓ／ｎｍ．ｋｍ到－１０．０ｐｓ／ｎｍ．ｋｍ的负色散，或者，所述光纤在１５２５ｎｍ至１６２５ｎｍ波段具有－１．０ｐｓ／ｎｍ．ｋｍ到－１０．０ｐｓ／ｎｍ．ｋｍ的负色散。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹宇清，王铁军，罗杰，
申请(专利权)人：长飞光纤光缆有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]