大有效面積的光纖的製作方法
2023-10-11 15:59:59 2
大有效面積的光纖的製作方法
【專利摘要】公開了大有效面積的光纖。在一個實施例中，光纖包括玻璃芯、和圍繞該玻璃芯並且與該玻璃芯直接接觸的玻璃包層。該玻璃芯可具有從約12μm到約50μm的半徑Rc；在1550nm波長處具有大於或等於約1.0且小於約10的阿爾法值的漸變式折射率分布；以及相對於玻璃包層的從約0.2%到約0.75%的最大相對摺射率ΔcMAX%。芯的有效面積可大於或等於約150μm2，從而該芯支持在1550nm波長處具有X個模式的光信號的傳播和傳輸，其中X是大於1且小於或等於110的整數。玻璃包層可包括最大相對摺射率ΔclMAX%，以使ΔcMAX%>ΔclMAX%。該光纖具有在1550nm波長處小於或等於約0.15ns/km的RMS脈衝展寬。
【專利說明】大有效面積的光纖
【背景技術】
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2011年5月18日提交的美國臨時申請61/487，351的優先權，本申請基於該臨時申請的內容並且該臨時申請的內容通過引用而整體結合於此。
【技術領域】
[0003]本發明一般地涉及光纖，且更特定地，涉及具有大有效面積和減少的非線性的光纖。
[0004]【背景技術】
[0005]在長距離上提供高功率傳輸的光學通訊系統中，通常使用光學放大器和波分復用技術。高功率和長距離的定義只在特定通訊系統的上下文中有意義，在特定通訊系統中指定了位率、誤碼率、復用方案和可能的光學放大器。一般而言，對於這樣的高速、長距、WDM通訊系統而言，光纖非線性是重要的限制性因素。例如，在一些應用中，在光纖中傳播的ImW或更小的單個功率級可能對非線性效應很敏感，包括自相位調製、四波混頻、交叉相位調製、以及非線性散射過程。這些非線性效應中的每一種可使WDM通訊系統中傳播的光學信號發生劣化。
[0006]由於光纖的功率密度與有效面積成反比，因此可通過增加光纖的有效面積來減少光纖非線性。然而，光纖有效面積的增加通常使所引發的彎曲損失(微觀和宏觀)增加，且作為結果，還導致了在光纖中傳播的光學信號的衰減。因此，在光纖中傳播的光學信號的基模的彎曲損失的相應增加就限制了通過增加光纖的有效面積來減少常規單模傳輸光纖的非線性的能力。
[0007]因此，存在對於具有減少的非線性和彎曲損失的傳輸光纖的備選的設計的需要。
【發明內容】
[0008]根據一個實施例，光纖可包括玻璃芯、和圍繞該玻璃芯並且與該玻璃芯直接接觸的玻璃包層。該玻璃芯可具有從約12 μ m到約50 μ m的半徑Re (例如，16 μ m>Rc>50 μ m)和在1550nm波長處具有大於或等於約1.0且小於約10的阿爾法值的漸變式折射率分布。相對於玻璃包層，該玻璃芯的最大相對摺射率Λ eMAX%可從約0.2%到約0.75%。玻璃芯的有效面積可大於或等於約150μηι2。該玻璃芯可支持在1550nm波長處具有X個模式的光信號的傳播和傳輸，其中X是大於I且小於或等於110的整數。該玻璃包層可具有最大相對摺射率Λε1ΜΑΧ%，以使ΛεΜΧ%>Λε1ΜΑΧ%，其中該光纖在1550nm波長處具有小於或等於約0.15ns/km的RMS脈衝展寬。
[0009]在另一個實施例中，光纖包括玻璃芯、和圍繞該玻璃芯並且與該玻璃芯直接接觸的玻璃包層。該玻璃芯可具有從約12 μ m到約50 μ m的半徑Re (例如，16 μ m>Re>50 μ m)和在1550nm波長處具有大於或等於約1.9且小於或等於約2.1的阿爾法值的漸變式折射率分布。相對於玻璃包層的外包層，該玻璃芯的最大相對摺射率Λ。_%可從約0.2%到約0.75%。玻璃芯的有效面積可大於或等於150 μ m2。該玻璃芯可支持在1550nm波長處具有X個模式的光學信號的傳播和傳輸，其中X是大於I且小於或等於110的整數。該玻璃包層可包括圍繞玻璃芯並與玻璃芯直接接觸的內包層。該內包層可具有相對摺射率Aic;%，以使Λ_χ%>Λ?[;%。低折射率環可圍繞內包層並與內包層直接接觸。外包層可圍繞低折射率環並與低折射率環直接接觸。該低折射率環相對於外包層具有最小相對摺射率且該外包層相對於純二氧化矽玻璃具有最大相對摺射率八。。--%，以使八。_%>八。。_%>八_%。該光纖可具有在1550nm波長處小於或等於約0.15ns/km的RMS脈衝展寬。
[0010]在又一個實施例中，光纖包括玻璃芯、和圍繞該玻璃芯並且與該玻璃芯直接接觸的玻璃包層。該玻璃芯可具有從約6 μ m到約16 μ m的半徑R。。相對於玻璃包層，該玻璃芯的最大相對摺射率ΛεΜΑΧ%可從約0.2%到約0.5%。該玻璃芯可具有在1550nm波長處具有大於或等於10的阿爾法值的階躍式折射率分布。玻璃芯的有效面積可大於或等於約150 μ m2，且該玻璃芯可支持在1550nm處具有X個模式的光信號的傳播和傳輸，其中對於光信號的LP11模式而言該光纖的理論截止波長是大於或等於1500nm且X是大於I且小於或等於25的整數。玻璃包層可具有最大相對摺射率AdMX%，以使Λ。_%> Λ dMX%。本實施例的光纖的玻璃包層還可包括任選的低折射率環。
[0011]將在以下詳細描述中闡述本發明的附加特徵和優點，這些特徵和優點在某種程度上對於本領域的技術人員來說根據該描述將是顯而易見的，或者通過實施包括以下詳細描述、權利要求書以及附 圖的本文所述的實施例可認識到。
[0012]應當理解的是，以上一般描述和以下詳細描述兩者描述了各個實施例，且旨在提供用於理解所要求保護主題的本質和特性的概觀或框架。所包括的附圖用於提供對各實施例的進一步理解，且被結合到本說明書中並構成其一部分。附圖示出本發明所描述的各個實施例，並與本描述一起用於說明所要求保護主題的原理和操作。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1示意性地描繪了根據本文所述一個或多個實施例的光纖的截面；
[0014]圖2A示意性地描繪了根據本文圖示和所述的一個或多個實施例的圖1的光纖的相對摺射率分布；
[0015]圖2B示意性地描繪了根據本文圖示和所述的一個或多個實施例的圖1的光纖的可選的相對摺射率分布；
[0016]圖3示意性地描繪了根據本文所述一個或多個實施例的光纖的截面；
[0017]圖4A和4B示意性地示出根據本文圖示和所述的一個或多個實施例的具有低折射率環的光纖的相對摺射率分布；
[0018]圖5圖不出對於在1550nm的波長處具有不同Δ eMAX%值的光纖而言因變於阿爾法值(X-軸)的脈衝展寬(y_軸)；和
[0019]圖6圖示出對於具有不同八。_%值的光纖而言因變于波長(X-軸)的脈衝展寬Cy-軸)。
【具體實施方式】
[0020]現在將詳細參照用作長距離傳輸光纖的光纖的各個實施例，在附圖中示出了各個實施例的示例。在可能時，將在所有附圖中使用相同的附圖標記來指示相同或類似的部分。示意性地在圖1中以截面示出用作長距離傳輸光纖的光纖的一個實施例。該光纖一般具有由玻璃包層圍繞的玻璃芯。該玻璃芯一般具有從約6 μ m到約50 μ m的半徑R。、以及相對於玻璃包層從約0.2%到約0.5%的相對摺射率Λ eMAX。玻璃芯的有效面積大於或等於約150 μ m2。該玻璃芯一般能支持在1550nm波長處具有X個模式的光學信號的傳播和傳輸，其中X是大於I且小於或等於110的整數。玻璃包層一般包括最大相對摺射率AdMX，以使Δ cMAX> Δ。皿x。本文將特別參考所附附圖來更為詳細地描述光纖以及光纖的性質。
[0021]此處將使用如下術語來描述光纖:
[0022]在本文中，術語「折射率分布」是指折射率或相對摺射率與光纖的半徑之間的關係。
[0023]術語「相對摺射率」，如此處所使用地，被定義為:
[0024]Δ (r) %=100x [n (r)2 - nEEF2) ] /2n (r)2，
[0025]除非另有所指，其中n(r)是在半徑r處的折射率。除非另外指明，相對摺射率被定義在1550nm處。在一個方面，參考折射率nKEF是二氧化矽玻璃。在另一個方面，nKEF是包層的最大折射率。如此處所使用地，相對摺射率以Λ表示，而且它的值以為單位給出，除非另外指明。在一區域的折射率小於參考折射率nKEF的情況下，相對摺射率百分比為負，且被稱為具有下陷區域或折射率下陷，而且最小相對摺射率在相對摺射率負得最大的點處計算得出，除非另外指明。在一區域的折射率大於參考折射率n-的情況下，相對摺射率百分比為正，而且該區域可被認為是升高的或具有正折射率。
[0026]如此處所使用地，術語「上摻雜劑」是指相對於純的、未摻雜的SiO2，提升玻璃的折射率的摻雜劑。如此處所使用地，術語「下摻雜劑」是相對於純的、未摻雜的SiO2，使得玻璃的折射率下降的摻雜劑。上摻雜劑在伴隨有不是上摻雜劑的一種或多種其它摻雜劑時，可存在於具有負相對摺射率的光纖區域中。類似地，不是上摻雜劑的一種或多種其它摻雜劑可存在於具有正相對摺射率的光纖區域中。下摻雜劑在伴隨有不是下摻雜劑的一種或多種其它摻雜劑時，可存在於具有正相對摺射率的光纖區域中。類似地，不是下摻雜劑的一種或多種其它摻雜劑可存在於具有負相對摺射率的光纖區域中。
[0027]如此處所使用，光纖的「有效面積」是光纖中傳播光的面積
【權利要求】
1.一種光纖，包括玻璃芯、和圍繞所述玻璃芯並且與所述玻璃芯直接接觸的玻璃包層，其中: 所述玻璃芯包括: 半徑R。，其中從約16 μ m>Rc>50 μ m ； 漸變式折射率分布，具有在波長1550nm處大於或等於約1.0且小於約10的阿爾法值； 相對於所述玻璃包層的從約0.2%到約0.75%的最大相對摺射率Λ cMAX% ； 大於或等於約150 μ m2的有效面積，所述玻璃芯支持在1550nm波長處具有X個模式的光信號的傳播和傳輸，其中X是大於I且小於或等於110的整數；且 所述玻璃包層包括最大相對摺射率Λ clMAX%,以使Λ cMAX%> Δ clMAX%,其中所述光纖在1550nm波長處具有小於或等於約0.15ns/km的RMS脈衝展寬。
2.如權利要求1所述的光纖，其特徵在於，所述玻璃包層不包括低折射率環。
3.如權利要求2所述的光纖，其特徵在於，在波長1550nm處，所述阿爾法值大於或等於約1.9且小於或等於約2.1。
4.如權利要求1所述的光纖，其特徵在於，在波長1550nm處,所述光纖具有小於或等於0.01ns/km的RMS脈衝展寬。
5.如權利要求1所述的光纖，其特徵在於，所述玻璃芯的有效面積大於或等於約200 μ m2，且其中所述光纖在1550nm處具有小於或等於IdB的引腳陣列彎曲損耗。
6.一種光纖，包括玻`璃芯、和圍繞所述玻璃芯並且與所述玻璃芯直接接觸的玻璃包層，其中: 所述玻璃芯包括: 半徑R。，從約12 μ m到約50 μ m ; 漸變式折射率分布，具有在波長1550nm處大於或等於約1.0且小於10的阿爾法值； 相對於所述玻璃包層的從約0.2%到約0.75%的最大相對摺射率Λ cMAX% ； 大於或等於約150 μ m2的有效面積，所述玻璃芯支持在1550nm波長處具有X個模式的光信號的傳播和傳輸，其中X是大於I且小於或等於110的整數；且 所述玻璃包層包括最大相對摺射率Λ clMAX%以使Λ cMAX%> Δ。皿χ%、具有相對摺射率Δ LMIN%以使Λ LMIN< Δ clMAX%的低折射率環，其中所述光纖在1550nm波長處具有小於或等於約0.15ns/km的RMS脈衝展寬。
7.如權利要求6所述的光纖，其特徵在於，所述低折射率環圍繞所述玻璃芯並與所述玻璃芯直接接觸，且在1550nm波長處所述阿爾法值小於或等於2.0。
8.如權利要求6所述的光纖，其特徵在於，所述玻璃包層包括通過內包層與所述芯間隔開的低折射率環。
9.如權利要求8所述的光纖，其特徵在於，在波長1550nm處，所述阿爾法值大於或等於約1.9且小於或等於約2.1。
10.如權利要求6所述的光纖,其特徵在於,所述光纖具有在1550nm波長處小於或等於0.0 lns/km的RMS脈衝展寬。
11.如權利要求6所述的光纖,其特徵在於,所述光纖具有在1550nm處小於或等於IdB的引腳陣列彎曲損耗。
12.—種光纖，包括玻璃芯、和圍繞所述玻璃芯並且與所述玻璃芯直接接觸的玻璃包層，其中: 所述玻璃芯包括: 半徑R。，從約12 μ m到約50 μ m ; 漸變式折射率分布，具有在波長1550nm處小於或等於約2.0的阿爾法值； 相對於所述玻璃包層的外包層的從約0.2%到約0.75%的最大相對摺射率ΛεΜΑΧ% ；大於或等於150 μ m2的有效面積,所述玻璃芯支持在1550nm波長處具有X個模式的光信號的傳播和傳輸，其中X是大於I且小於或等於110的整數；且所述玻璃包層包括: 圍繞所述玻璃芯並與所述玻璃芯直接接觸的內包層，所述內包層具有相對摺射率Λ ic%以使Kmm0融,.』 低折射率環，圍繞所述內包層並與所述內包層直接接觸；和 所述外包層圍繞所述低折射率環並與所述低折射率環直接接觸，其中所述低折射率環具有相對於所述外包層的最小相對摺射率Λ，且所述外包層具有相對於純二氧化矽玻璃的最大相對摺射率Λ ocMAX%以使Λ cMAX%> Δ ocMAX%> Δ _%，其中所述光纖在1550nm波長處具有小於或等於約0.15ns/km的RMS脈衝展寬。
13.如權利要求12所述的光纖,其特徵在於,所述光纖具有在1550nm波長處小於或等於0.0 lns/km的RMS脈衝展寬。
14.如權利要求12所`述的光纖，其特徵在於，ΛeMAX%大於或等於0.4%且所述光纖具有小於或等於IdB的引腳陣列彎曲損耗。
15.如權利要求12所述的光纖，其特徵在於，所述低折射率環具有從約2μ m到約15 μ m的徑向厚度。
16.如權利要求12所述的光纖，其特徵在於，所述內包層具有小於或等於約5μπι的徑向厚度。
17.一種光纖，包括玻璃芯、和圍繞所述玻璃芯並且與所述玻璃芯直接接觸的玻璃包層，其中: 所述玻璃芯包括: 半徑R。，從約6 μ m到約16 μ m ; 相對於所述玻璃包層的從約0.2%到約0.5%的最大相對摺射率Λ cMAX% ； 階躍式折射率分布，具有在波長1550nm處大於或等於10的阿爾法值； 大於或等於約150 μ m2的有效面積,所述玻璃芯支持在1550nm波長具有X個模式的光信號的傳播和傳輸，其中對於所述光信號的LP11模式而言所述光纖的理論截止波長大於或等於1500nm，且X是大於I且小於或等於25的整數；且 所述玻璃包層包括最大相對摺射率AdMAX%以使圍繞所述玻璃芯的低折射率環；以及外包層，所述外包層圍繞所述低折射率環並與所述低折射率環直接接觸，其中所述低折射率環具有相對於所述外包層的最小相對摺射率△ ΜΙΝ%，且所述外包層具有相對純二氧化矽玻璃的最大相對摺射率 △ ocMAX% 以使 A cMAX%〉A ocMAX%〉A LMIN%。
18.如權利要求17所述的光纖，其特徵在於，所述光纖具有小於或等於8dB的引腳陣列彎曲損耗。
19.如權利要求17所述的光纖，其特徵在於，所述玻璃包層還包括位於所述玻璃芯和所述低折射率環之間的內包層，從而使得所述低折射率環與所述玻璃芯間隔開，所述內包層具有小於或等於約5 μ m的徑向厚度。
20.如權利要求17所述的光纖，其特徵在於，ΔocMAX%是從約0.02%到約0.2%，且Λ LMIN%是從約-0.1%到約-1.0%。
21.如權利要求20所述的光纖，其特徵在於，所述低折射率環具有從約2μ m到約15 μ m的徑 向厚度。
【文檔編號】G02B6/028GK103534625SQ201280023740
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年5月15日 優先權日:2011年5月18日
【發明者】李明軍 申請人:康寧股份有限公司