具有大有效面積的光纖的製作方法

2023-10-27 12:16:22 3

專利名稱：：具有大有效面積的光纖的製作方法具有大有效面積的光纖
背景技術：
：發明領域本發明一般涉及光纖，更具體涉及適用於密集波分復用的低和中等色散光纖。
背景技術：
：諸如在1550nm波長下的色散為約6至12ps/nm/km的中等色散光纖(MDF)適用於密集波分復用(DWDM)。這些色散光纖(MDF)通常具有中芯10，該中芯IO具有中央內芯區11、正折射率環區12。該芯有時候包括毗鄰環的至少一個下陷折射率區14。該芯是容納至少90%信號光的纖維區。這些MDF提供6至12ps/nm/km，但可具有不超過60pm2的有效面積，而且因為緊密容限和芯設計複雜程度而製造較為昂貴。諸如在所謂的"密集波分復用條件"下使用的中等色散光纖(MDF)之類的光纖會經受多種彎曲環境，這種情況下會在通過光纖傳輸的光信號中引入彎曲損耗。會強加諸如緊密彎曲半徑、光纖壓縮等等之類的物理要求的會引入彎曲損耗的某些應用包括在光學地下光纜組件中部署光纖、大溫度變化引起的彎曲以及位於機櫃中連接饋電裝置和配電電纜的小彎曲半徑多埠。
發明內容根據本發明的一個方面，一種光纖包括玻璃芯，其從中心線延伸至半徑Rn玻璃包層，其包圍芯並與芯接觸，該包層包括第一環形區，其從半徑！^延伸至半徑R2，該第一環形區包括徑向寬度W2二R2-Rp第二環形區，其從半徑R2延伸至半徑R3，且包括徑向寬度W3=R3-R2，以及第三環形區，其包圍第二環形區，並從半徑R3延伸至最外的玻璃半徑R4;其中該芯包括相對於第三環形區的最大相對摺射率A1MAX;其中所述第一環形區包括相對於第三環形區的折射率增量A2(r);第二環形區包括相對於第三環形區的最小相對摺射率A3MIN;其中AlMAX>A2MAX〉A3MIN，A2MIN>A3MIN，而A3MIN<_0.025;以及其中該芯和該包層提供具有小於1500nm的電纜截止、在1550nm下小於12ps/nm/km的色散、以及在1550nm下大於60pm2的有效面積的光纖。根據一個實施方式，一種光纖包括玻璃芯，其從中心線延伸至半徑R1;玻璃包層，其包圍該芯且與該芯接觸，該包層包括(O第一環形區，其從半徑R,延伸至半徑R2，內區包括徑向寬度W2=R2-RP(ii)第二環形區，其從半徑R2延伸至半徑R3，第二環形區包括徑向寬度W3=R3-R2，以及(iii)第三環形區，其從半徑R3延伸至最外玻璃半徑R4;其中該芯包括相對於第三環形區的最大相對摺射率A1MAX，且0.2%<A1MAX<0.8%;其中第一環形區包括徑向寬度W2，以使W2〉2/3Rp而且折射率增量IA2(。|<0.025%.其中第二環形區包括相對於第三環形區的最小相對摺射率A3MIN，其中A3MIN^2MAX>A3MIN以及A2MIN〉A3MIN;以及其中該芯和該包層提供具有小於1500nm的光纜截止、在1550nm下小於12ps/nm/km的色散以及在1550nm下大於60pm2的有效面積的光纖。在一組實施方式中，第二環形區包括二氧化矽玻璃，其具有從由鍺、鋁、磷、鈦、硼以及氟組成的組中選擇的摻雜劑。在另一組實施方式中，第二環形區包括具有多個閉合孔的二氧化矽玻璃，這些孔是空的(真空)或充氣的，其中這些孔提供光的內反射，從而對沿芯傳播的光提供波導。例如與純二氧化矽相比，這些孔可提供低的有效折射率。現在將具體參考本發明的優選實施方式，其示例在附圖中示出。附圖簡述圖1A示出如本文中所公開的光波導纖維的實施方式的相對摺射率分布。圖1B示出如本文中所公開的光波導纖維的實施方式的示意性剖面圖。圖2是光波導纖維的實施方式的示意性剖面圖。圖3示出如本文中所公開的光波導纖維的另一實施方式的相對摺射率分布。圖4A示出光波導纖維的又一實施方式的相對摺射率分布。圖4B是圖4A的光波導纖維的實施方式的示意性剖面圖。優選實施方式的詳細描述將在以下詳細描述中陳述本發明的附加特徵和優點，這些特徵和優點對於本領域的技術人員來說根據該描述將是顯而易見的，或者通過實施在以下詳細描述以及權利要求書和附圖中描述的本發明可認識到。"折射率分布"是折射率或相對摺射率與波導光纖半徑之間的關係。"相對摺射率百分比"定義為厶％=100x(ni2-nc2)/2ni2，其中rii是區域i中的最大折射率，除非另作說明，而ne是包層的第三環形區60(外區)的平均折射率。如此處所使用地，相對摺射率以A表示，而且它的值以"％"單位給出，除非另外指明。在其中一區域的折射率小於第三環形區60的平均折射率的情況下，相對摺射率百分比為負，且可稱為下陷區或下陷折射率，而且在相對摺射率最負的點處計算最小相對摺射率，除非另外指明。在其中一區域的折射率大於包層區的平均折射率的情況下，相對摺射率百分比為正，而且可以認為該區域被升高或具有正折射率。此處的"提高摻雜劑"被認為是相對於純的未慘雜SK)2具有提高折射率的傾向的慘雜劑。此處的"降低摻雜劑"被認為是相對於純的未摻雜Si02具有降低折射率的傾向的摻雜劑。提高摻雜劑在伴隨有不是提高摻雜劑的一種或多種其它摻雜劑時，7除非另作說明，以下將"色散現象"稱為"色散"，波導光纖的色散是材料色散、波導色散以及模間色散的總和。在單模波導纖維的情況下，模間色散為零。色散斜率是色散相對于波長的變化率。"有效面積"定義為Aeff=27i(Jf2rdr)2/(^*rdr)，其中積分上下限為0到oo，而f是與波導中傳播的光相關聯的電場的橫向分量。如本文中所使用，"有效面積"或"Aeff"指的是1550nm波長下的光學有效面積，除非另作說明。術語"(x分布"或"阿爾法分布"指的是以"X"為單位的A(r)表示的相對摺射率分布，其中r是半徑，其遵循以下方程，A(r)=A(r0)(l-[|r-r0|/(r廠r。)r),其中r。是A(r)為最大值的點，^是A(r)n/。為零的點，而r在mrSff範圍內，其中A如上定義，ri是a分布的起點，rf是a分布的終點，而a是實數的指數。使用彼得曼II方法測量模場直徑(MFD)，其中2w=MFD，且w2=(2ff2rdr/j[df/dr]2rdr)，積分上下限為0到oo。可在預定的測試條件下用引入的衰減來測量波導光纖的抗彎性。對一給定模式而言，理論光纖截止波長或"理論光纖截止"或"理論截止"是超過其被導光不能在該模式中傳播的波長。可在1990年紐約出版的MarcelDekker的單模光纖光學的Jeunhomme的39-44頁(SingleModeFiberOptics,Jeunhomme,pp39-44,MarcelDekker,NewYork,1990)中找到一種數學定義，其中理論纖維截止被描述為模式傳播常數變得等於外包層中的平面波傳播常數時的可通過標準的2m光纖截止測試即FOTP-80(EIA-TIA-455-80)來測量實際的光纖截止以產生"光纖截止波長"，也稱為"2m光纖截止"或"測量的截止"。執行FOTP-80標準測試以使用受控的彎曲量去除較高階的模式，或將該光纖的光譜響應歸一化為多模光纖的光譜響應。成纜的截止波長，或"成纜截止"甚至比測得的光纖截止更低，這是由光纜環境中更高級別的彎曲和機械壓力造成的。可通過EIA-445光纖測試程序中描述的成纜截止測試估算實際的成纜狀態，該EIA-445光纖測試程序是EIA-TIA光纖標準——即電子工業協會一電信工業協會光纖標準一的一部分，更一般地已知為FOTP's。通過發射功率的單模光纖的EIA-455-170光纜截止波長或"FOTP-170"中描述了成纜截止測量。除非在本文中另作說明，針對LP01模式報告光學特性(諸如色散、色散斜率等)。除非在本文中另作說明，1550nm波長是基準波長。本文中所公開的光纖10包括芯20和包圍芯且直接毗鄰芯的包覆層(或包層)200。該包層200具有折射率分布A腿(r)。在某些實施方式中，包層200由純二氧化矽組成。在某些實施方式中，包層200的一個或多個區域包括附加的摻雜劑。優選至少一個包層區包括多個空隙(在本文中也稱為孔)。這些孔可注入氣體。各種波段或工作波長範圍或波長窗口可如下地定義"1310nm波段"是1260至1360nm;"E波段"是1360到1460nm;"S波段，，是1460到1530nm;"C波段"是1530到1565nm;"L波段"是1565到1625nm;以及"U波段"是1625到1675nm。在某些實施方式中，芯包括鍺摻雜的二氧化矽，即氧化鍺摻雜的二氧化矽。可在本文所公開的光纖的芯內，具體在其中心線處或其附近單獨或組合地採用除鍺之外的摻雜劑，以獲得期望的折射率和密度。在某些實施方式中，本文中公開的光纖的折射率分布從中心線到環形分層的內半徑R2是非負的。在某些實施方式中，光纖的芯中不包含降低折射率的摻雜劑。參考圖1A和1B，本文中公開了光波導纖維10，其包括芯20，其從中心線沿徑向向外延伸至中央分層外半徑Rp且具有以％為單位的相對摺射率分布^(r)，其最大相對摺射率百分比為AwAx;以及包層200，其包圍芯20且直接毗鄰芯20，即直接接觸芯20。包層200包括第一環形區30，其包圍芯20且直接毗鄰芯20，沿徑向向外延伸至第二環形區50，且通過半徑R2表徵，此區30具有設置在中點R2Mro處的寬度W2，和以％表示的相對摺射率分布A2(r)，其最大相對摺射率百分比為以％表示的A2max，最小相對摺射率百分比為以％表示的A2MIN，最大絕對值相對摺射率百分比為|A2(r)|MAX;第二環形區50，其包圍區30並直接毗鄰區30，且沿徑向從112向外延伸至半徑R3，該區50具有設置在中點R3Mm處的寬度W3，且具有以％表示的相對摺射率分布A3(r)，其最小相對摺射率百分比為以％表示的△3MIN，其中A!max〉0〉A3mw;以及第三環形區60，其包圍區50且直接毗鄰區50,且具有以％表示的相對摺射率百分比A包層(r)。R!定義為在A!(r)首次達到+0.05%的半徑處出現。即，在相對摺射率在半徑R！處首先達到+0.05%(沿徑向向外)時芯20結束而環形區30開始，而且區30被定義為在相對摺射率A2(r)沿徑向向外首先達到-0.05。/。的半徑R2處結束。對於這組實施方式，第二環形區50在R2處開始，在R3處結束。Rs被定義為在相對摺射率A3(r)(沿徑向向外)達到-0.05%的值處、在A3(r)已經下降到至少-0.05%之後出現。環形分層的寬度W3是R3-R2，而其中點11，10是(112+R3)/2。在某些實施方式中，中央分層的超過90%的徑向寬度具有正的相對摺射率，而且在某些實施方式中，對於從O到R,的所有半徑，A,(r)均為正。在某些實施方式中，對於第一環形區30的超過50%的徑向寬度，|A2(r)l<0.025%或1~皿_八2皿1<0'05%，而在其它實施方式中，對於第一環形區30的超過50%的徑向寬度，|A2(r)I厶2MAX>厶3MIN以及AmAX>厶2MIN>A3MIN。在一組實施方式中，如圖1A和1B所示，第二環形區50包括二氧化矽玻璃，其具有從由鍺、鋁、磷、鈦、硼以及氟組成的組中選擇的摻雜劑。在另一組實施方式中(圖2),第二環形區50包括具有多個閉合的隨機散布的孔16A的二氧化矽基玻璃(純二氧化矽或用鍺、鋁、磷、鈦、硼以及10氟摻雜的二氧化矽)，這些孔是空的(真空)或充氣的，其中這些孔可提供光的內反射，從而對沿芯傳播的光提供波導。與純二氧化矽相比，這些孔可提供低的有效折射率。例如，在利用具有散布的孔16A的第二環形區50的某些實施方式中，厶31^是-0.5%到-3%，例如-0.7%、-0.7%或-0.9%。更具體地，參考圖2，纖芯20(具有階躍折射率in)被第一環形區30(具有折射率n2)包圍，第一環形區30毗鄰第二環形區50且被其包圍，第二環形區50具有徑向寬度w3，第二環形區50還被第三環形區60(其具有平均或有效折射率n4和徑向寬度w4)包圍，第三環形區60可選地被一個或多個聚合物覆蓋層65包圍。第二環形區50中的相對摺射率百分比A3(r)在-28%(空隙填充氣體相對於二氧化矽的折射率)與包圍空隙的玻璃(在此實施例中為二氧化矽，其相對％折射率為約0%)的折射率之間變動。第二環形區50相對於純二氧化矽玻璃的典型平均相對摺射率百分比~將在-2%與-3%之間，這取決於包圍空隙的玻璃中存在的摻雜劑。即，第二環形區50的折射率變動，而且在圖2的實施例中，充氣空隙的寬度和/或充氣空隙(即孔)之間的玻璃填充的間隔隨機分布和/或彼此不相等。即，空隙是非周期性的。優選空隙之間的平均距離小於5000nm，更優選小於2000nm，甚至更優選小於1000跳例如750nm、500nm、400nm、300nm、200nm或100nm。優選至少80%、更優選至少90%的空隙具有小於1500nm，更優選小於1000nm，甚至更優選小於500nm的最大剖面尺寸Di。甚至更優選空隙的平均直徑小於1500nm，優選小於1000nm，更優選小於500nm，甚至更優選小於300nm。空隙16A是封閉的(被固態材料包圍)而且是非周期性的。即，空隙16A可具有相同大小，或大小不同。空隙之間的距離可以是均一的(即相同)或可不同。優選第二環形區50包含至少50個孔。芯20具有分布體積Vp其在本文中定義為2JA!(r)rdr.0第二環形區50具有分布體積V3，其在本文中定義為R32JA3(r)rdr.R2優選A1MAX-0.05%、A2MAX<0.05%、A3MIN<-0.3%、0.15<R!/R2<0.6，並且第二環形區的分布體積的絕對值IV3l大於20。/。卞m2。更優選A3MiN〈-0.45。/。，甚至更優選^-0.7%。優選O.l〈R"R2〈0,6。在某些實施方式中，0.1<R〃R2<0.5。例如，當我們說△2|im。在某些實施方式中，20%-^im2<|V3|<80%-pm2。在其它實施方式中，30。/o卞m2<|V3|<70。/。卞m2。在其它實施方式中，40%-pm2<|V3|<60%-pm2。在某些情況下，優選0.2%<厶服^<0.8%，在其它情況下，優選0.20%<A誰x<0.50%或0.2%<A1MAX<0.45%優選R,<5.0|im，更優選1.6|iim<R！<3.50|um，甚至更優選2.7<R,〈5.0pm，而在其它實施方式中，2.7pnKR!5nm，例如15.0pm<R2<25.0jxm。在某些實施方式中，0.1<R4/R215.0pm，而在某些實施方式中，18.0pm<R31.0nm，而在其它實施方式中，1.0<W3<10pm，在某些實施方式中小於8.0pm，而在其它實施方式中2.0<W340nm。在某些實施方式中，R4>50pm。在其它實施方式中，R4>60pm。在某些實施方式中，60nm<R4<70nm。在某些實施方式中，芯的中央分層可包括具有所謂的中心線下降的相對摺射率分布，該中心線下降會因為一種或多種光纖製造技術而出現。例如，該中央分層的折射率分布可在小於1pm的半徑處具有局部最小值，其中相對摺射率的更高值(包括芯分層的最大相對摺射率)在大於r=0的半徑處出現。優選本文中公開的光纖提供在1310nm下的模長直徑為8.20pm到9.50^m，更優選為8.4|um至lj9.20零色散波長在1380nm與1445nm之間(例如1400nm、1410nm、1420nm、1425nm、1430nm);以及光纜截止波長小於1500nm，更優選小於1400nm，甚至更優選小於1300nm，更優選小於1260nm，例如1100nm或更小。因為該光纜截止波長不超過(而且在某些實施方式中約等於)2m光纖截止波長，所以小於1260nm的2m光纖截止波長導致小於1260nm的光纜截止波長。第一組實施方式表l-2列出了第一組實施方式的說明性實施例1-8的特性。實施例2-8的折射率分布類似於圖1A，具有以下的相應值。tableseeoriginaldocumentpage13tableseeoriginaldocumentpage14通過改變這五個參數，可獲得期望的光學性能。我們已經使用計算機建模分布設計工具以以下範圍掃描了參數空間A1MAX=0.255°/^lj0.95%，R屍1.68|im至lj3.42pm,A3MIN<-0.30%，R2=5至lj25pm，W3=2到10(im。優選色散是1-12ps/nm/km，更優選為6-12ps/nm/km，其對應於約60pn^到約140^1012或更大的有效面積範圍(1550nm下)。優選光纖的有效面積是至少70pm2，更優選至少75|Lim2，甚至更優選至少80pm2，或至少100jim2。典型的有效面積範圍是約80pm2到約100^im2或到約110pm2。K是色散與色散斜率之間的比率，優選K在1550nm下大於120nm。對於在拉曼應用中使用該光纖，優選1440nm下的色散大於0.8ps/nm/km。在60到140nm2的有效面積範圍中，色散斜率在0.055與0.1ps/nm2/km之間。該設計的一個優點是芯的理論截止波長(優選)小於1200nm，從而使此設計適用於1310nm和1550nm窗口。然而，實際設計選擇還取決於彎曲損耗要求。可通過選擇第二環形區的體積來改善彎曲損耗，該體積定義為第二環形區的橫截面的橫截面積與以百分比表示的AV^in的絕對值之積。第二環形區的體積影響實際的光纖和光纜截止波長。為得到小於1500nm的光纜截止波長，優選elV31，即第二環形區的體積的絕對值小於80%-pm2。如果第二環形區的體積IV3l大於80%-nm2，則光纜截止波長可長於1500nm，或甚至長於1550nm。然而，因為芯的理論截止波長低於1200nm，所以通過使用標準的單模光纖發射和接收技術以確保單模操作，仍可在單模光纖系統中使用此類光纖。這些光纖在約1400與1445nm之間的波長下具有零色散。在諸如實施例1-8之類的某些實施方式中，示例性光纖在1310nm下呈現出8.30pm到9.10nm的模場直徑；零色散波長在1407與1428nm之間；以及優選地，理論截止波長小於1100nm，在1440nm下的色散大於0.8ps/nm/km，更優選在0.9與2.4ps/nm/km之間，以及k在1550nm下大於120，例如在約125nm與150nm之間。所有這些實施例的光纜截止波長均小於1500nm。實施例1-8的光纖在1550nm下的有效面積呈現出約80iam2與約100nm2之間的值。本文中公開的光纖呈現出優良的抗彎性，包括宏彎曲和微彎曲。為預測光纖的宏彎曲性能，我們使用有限元方法來對光波導的彎曲特性建模。該方案基於全矢量麥克斯韋方程組。光纖的彎曲被認為是M.Heiblum和J.H.Harris所著的參考文獻"通過保角變換分析彎曲光波導(Analysisofcurvedopticalwaveguidesbyconformaltransformation)"(IEEEJ.QuantumElectronics(IEEE量子電子學期刊),QE-11,(2)，75-83(1975))中所描述的保角變換所描述的幾何形變。以具有等效折射率分布的直光纖代替彎曲光纖，^(1)其中p-x或y，這取決於彎曲方向，而R代表有效彎曲半徑。在該建模中，彎曲方向始終被選擇成沿x方向。當光纖彎曲時，折射率傾斜。某些區中的包層折射率可高於芯中的折射率。這導致芯模式的洩漏模式損耗。可通過光纖外的完美匹配層(PML)仿真由垂直於光纖外表面的界面的方向的無限大空間引起的光波損耗，該完美匹配層(PML)已經在JianmingJin所著的參考文獻"電磁學中的有限元方法(Thefiniteelementmethodinelectromagnetics)"(WileyInerscience,(2002))中得到描述。在我們的建模中，我們已經在柱坐標系中實現了PML。我們獲得各個模式的複合有效折射率。然後將各個模式的有效折射率轉換成有效傳播常數"，A與有效折射5=2率成簡單關係，—1"^。傳播常數的虛部與洩漏模式損耗有關，如以下方程所定義，ln(lO)②洩漏模式損耗"以dB/m為單位。建模結果顯示出圍繞20mm直徑的芯棒纏繞的光纖在1550nm下測得的彎曲損耗小於6dB/匝。在某些實施方式中，如實施例l-8所呈現，預測的彎曲損耗在0.3與5.2dB/膽之間。在某些實施方式中，當在20mm直徑芯棒上在1550nm下測量時，該彎曲損耗小於2.5dB/匝，在某些實施方式中小於1dB/匝，以及在某些實施方式中小於0.5dB/匝。我們還將建模結果與對諸如SMF-28^之類的光纖的現有測試結果進行了比較，以洞察我們能如何使用彎曲建模來判斷光纖相對於諸如由康寧有限公司製造的SMF-28^之類的標準單模光纖的相對彎曲性能。注意，可買到的SMF-28^光纖的彎曲損耗良好地得到表徵，其在20mm的彎曲直徑和1550mn波長下的引入損耗約為1dB/匝。因此使用所提出的光纖相對於商用SMF-28^光纖的相對彎曲損耗來測量所提出的光纖的彎曲性能。例如，當相對彎曲損耗為1時，它意味著光纖在指定的彎曲直徑和16波長下具有與SMF-28e⑧光纖相同的彎曲損耗。在某些實施方式中，如實施例1-8所呈現，相對於SMF-28e⑧光纖的預測彎曲損耗在0.3與5.2dB/匝之間。還可通過改變第二環形區50的位置來優化該彎曲性能。在實施例4中，第二環形區50在14pm徑向位置處開始。雖然第二環形區50的體積小於實施例3，但彎曲損耗大約相同。然而，將第二環形區移動至更接近芯的中心可具有增大色散和斜率的效果。實施例1-4具有約80|11112的有效面積。可通過減小芯增量來進一步增大有效面積。這在芯A為0.329%的實施例5中示出。實施例5的光纖的有效面積是90.9pm2。此光纖具有與實施例2的光纖相同的第二環形區，但實施例5的光纖的彎曲損耗比實施例2的光纖的彎曲損耗高2.5倍。通過增大實施例6和7的光纖中所示的第二環形區50的體積可改善彎曲損耗。實施例6和7對應於其芯類似於實施例5的光纖的芯的光纖，但具有更厚的第二環形區(分別為3.5pm和7pm)。這些光纖(實施例6和7)的20mm直徑相對彎曲損耗分別被降低至1.4和0.3。然而，當第二環形區的體積太高時，它會將光局限在內部，從而使該光纖多模化。在此情況下，因為芯仍為單模，我們仍可使用單模發射技術來確保單模工作。通過單模發射技術，我們表示通過標準單模光纖將光信號發射至傳輸光纖中，並使用另一單模光纖來將傳輸光纖的輸出端耦合至接收器。優選將標準單模和傳輸光纖充分地良好對齊，以產生小於0.5dB、優選小於0.3dB的接續損耗。示例性光纖的LP11理論截止波長小於1300nm，優選小於1250nm，更優選小於1200nm。如實施例l-8所示，LP11理論截止波長小於1100nm。我們還發現，對於給定的芯分布，無限地增大分布體積的量值IV3l會使截止波長增大至光纖在1310nm或甚至在1550nm下多模化的程度。因此，在某些實施方式中，20%^m2<|V3|<80%-pm2，在其它實施方式中，30<|V3|<70°/。-|im2，以及在其它實施方式中，40%-nm2<|V3|<60%-,2。我們還發現，較高的芯體積一般不僅傾向於增大模場的大小，而且會提高LPll理論截止波長，從而傾向於提高2m光纖截止波長。在某些實施方式中，芯的分布體積Vl大於0且小於6.5。/o卞m2，在其它實施方式中小於6.2%-pm2，以及在諸如實施例1-7之類的某些實施方式中VI在5.50與6.00%卞1112之間。圖1A、1B中所示的光纖10的纖芯20具有階躍形狀或圓形階躍形狀或a形狀(其中a取有限值)的折射率分布。然而，芯20可具有其它ai值，或芯可具有除a分布之外的分布形狀，諸如多層芯，這將是下文中給出的附加實施例。實施例9參考圖3，在光纖10的此實施例中，纖芯被分成兩部分20A和20B，其中第一分層20A具有較高A，而餘下的芯分層20B成a形狀，其中a約為10。此光纖在1550nm下的色散為8.0ps/nm/km，在1310nm下的色散為-9.4ps/nm/km。此光纖的MFD在1550nm下為10.1|iim，在1310nm下為8.2nm。有效面積在1550nm下為75.8pm2，在1310nm下為49.0pm2。零色散波長為1431nm。色散斜率在1550nm下為0.0657ps/nm2/km，在1310nm下為0.087ps/nm2/km。K值在1550nm下為124nm，在1310nm下為-108nm。此光纖的色散在1440nm下為0.68ps/nm/km。在1550nm下在20mm彎曲直徑下的相對彎曲損耗為0.31dB/匝。實施例10參考圖2，其描述了光纖區50(對應於W3)中的空氣管路(空隙)，此示例性光纖的AmAx為0.377%，為2.7微米；V！為2.75微米2%;R2為14微米；R4/R2為0.19;R2MK)為8.35微米；W2為11.30微米;Ws為2.5微米。環形區50的空隙16A包含氬氣。環形區50在14微米半徑的半徑處開始，且具有2.5微米的徑向寬度。此區50包括截面積中含有6%空隙(平均孔直徑為300nm，標準偏差為100nm)和在光纖截面有約200個孔的二氧化矽。此光纖的光學特性是理論截止波長為869nm;零色散波長為1428nm;1310nm下的MFD為8.3微米；1310nm下的Aeff為51.6pm2;1310nm下的色散為-9.6ps/nm/km;1310nm下的斜率為0.087ps/nm2/km;1550nm下的MFD為10.4jum;1550nm下的Aeff為80.5pm2;1550nm下的色18散為9.2ps/nm/km;1550nm下的斜率為0.074ps/nm2/km;1550nm下的k為125nm;1440nm下的色散為0.9ps/nm/km;1550nm下的20mm彎曲損耗為0.3dB/匝。實施例11-14參考圖4A、4B，其描述了光纖區50(對應於W3)中的空氣管路(空隙)，這組示例性光纖具有分層的芯20。更具體地，芯20具有三個環形分層中心分層20a，其由最大折射率增量AlaMAX(與AwAx相同)和半徑Rh表徵；芯分層20b，其包圍分層20a且由A化MAx和半徑R!b表徵；以及分層20c，其包圍分層20b且由A^max和與R4相同的半徑R1c表徵。芯分層20c毗鄰光纖包層200且被包層200包圍。一個示例性光纖10的A^MAx為0.431%;1113為3.6nm;△薩Ax為0.0%;R化為5.7|um;AicMAx為0.125%;R!為8.8R2為15.7]um;R4/R2為0.57;R2MiD為12.4Wz為6.8|im;W3為2.1pm。在此示例性光纖10中，環形區50的空隙16A包含氬氣。環形區50在14微米半徑的半徑處開始，且具有2.5微米的徑向寬度。此區50包括面積中含有6%空隙(區域50的截面積的百分比)或孔(平均孔直徑為300nm，標準偏差為100nm的空隙)和在光纖截面中觀察有約200個孔的二氧化矽。此光纖的光學特性是理論截止波長為1324nm;零色散波長為1415nm;1310nm下的MFD為8.18微米；1310nm下的Aeff為50.5pm2;1310nm下的色散為-8.2ps/nm/km;1310nm下的斜率為0.082ps/nm2/km;1550nm下的MFD為10.0pm;1550nm下的Aeff為75.3pm2;1550nm下的色散為9.6ps/nm/km;1550nm下的斜率為0.070ps/nm2/km;1550nm下的k為137nm;1440nm下的色散為1.8ps/nm/km。以下的表3和4列出了說明性實施例11-14的參數，其實施例類似於圖4A-4B中所示的實施例。表3tableseeoriginaldocumentpage20tableseeoriginaldocumentpage21優選本文中公開的光纖具有低含水量，而且優選是低水峰光纖，即具有在特定波長區域尤其是E波段中呈現出相對低或無水峰的衰減曲線。可在美國專利No.6477305、美國專利No.6904772以及PCT申請公開No.WO01/47822中找到製造低水峰光纖的方法。可在光信號傳輸系統中採用本文中公開的所有光纖，該系統優選包括發射器、接收器以及光傳輸線。光傳輸線光學地耦合至發射器和接收器。光傳輸線優選包括至少一個光纖跨度，其優選包括本文中公開的光纖的至少一部分。光傳輸線還可包括在約1550nm波長下具有負色散的第二光纖部分，例如在光傳輸線中實行色散補償。光傳輸線100包括第一光纖和第21二光纖，其中第一光纖是如本文所公開的低衰減大有效面積光纖，而第二光纖在1550nm下具有負色散。第一光纖和第二光纖可通過熔接、光連接器等光學地連接。光傳輸線還可包括一個或多個組件和/或其它光纖(例如在光纖和/或組件之間的結合部的一個或多個"尾纖")。在優選實施方式中，第二光纖的至少一部分可選地設置在色散補償模塊中。光傳輸線允許光信號在發射器與接收器之間傳輸。優選系統還包括光學地耦合至光纖部分的至少一個放大器，諸如拉曼放大器。該系統還優選包括多路復用器，用於將能攜帶光信號的多個信道互連到光傳輸線上，其中至少一個、更優選至少三個以及最優選至少十個光信號在約1260nm與1625nm之間的波長下傳播。優選至少一個信號在以下波長區的一個或多個中傳播1310nm波段、E波段、S波段、C波段以及L波段。在某些優選實施方式中，系統能夠在粗波分復用模式下工作，其中一個或多個信號在以下波長區中的至少一個、更優選至少兩個中傳播1310nm波段、E波段、S波段、C波段以及L波段。在一個優選實施方式中，系統在1530nm與1565nm之間的一個或多個波長下工作。在一個實施方式中，使用該光纖的該傳輸系統工作於在(i)時分復用(TDM)或(ii)波分復用傳輸的情況下以至少40吉比特/秒工作。因此，根據某些實施方式，該光傳輸系統包括發射器、接收器以及放置在它們之間的根據本發明的光纖，該光纖具有至少40吉比特/秒的數據傳輸速率。應當理解的是，上述描述僅僅是本發明的示例，而且旨在提供用於理解由所附權利要求限定的本發明的本質和特徵的概覽。所包括的附圖用於提供對本發明的進一步理解，且被結合到本說明書中並構成其一部分。附圖示出本發明的多個特徵和實施方式，並與它們的描述一起用於說明本發明的原理和操作。對本領域的技術人員顯而易見的是，可對此處描述的本發明的優選實施方式作各種修改而不偏離由權利要求書限定的本發明的精神或範圍。權利要求1.一種光纖，包括玻璃芯，其從中心線延伸至半徑R1；玻璃包層，其包圍所述芯並與所述芯接觸，所述包層包括第一環形區，其從半徑R1延伸至半徑R2，所述第一環形區包括徑向寬度W2＝R2-R1，第二環形區，其從半徑R2延伸至半徑R3，且包括徑向寬度W3＝R3-R2，以及第三環形區，其包圍所述第二環形區，並從半徑R3延伸至最外的玻璃半徑R4；其中所述芯包括相對於所述第三環形區的最大相對摺射率Δ1MAX；其中所述第一環形區包括相對於所述第三環形區％的折射率增量Δ2(r)；所述第二環形區包括相對於所述第三環形區的最小相對摺射率Δ3MIN；其中Δ1MAX＞Δ2MAX＞Δ3MIN，Δ2MIN＞Δ3MIN以及Δ3MIN＜-0.025；以及其中所述芯和所述包層提供具有小於1500nm的電纜截止、在1550nm下小於12ps/nm/km的色散以及在1550nm下大於60μm2的有效面積的光纖。2.—種光纖，包括玻璃芯，其從中心線延伸至半徑R^玻璃包層，其包圍所述芯並與所述芯接觸，所述包層包括第一環形區，其從半徑R延伸至半徑R2，所述第一環形區包括徑向寬度W2-R2-R^，第二環形區，其從所述半徑R2延伸至半徑R3，且包括徑向寬度W3=R3-R2，以及第三環形區，其包圍所述第二環形區，並從所述半徑R3延伸至最外的玻璃半徑R4;其中所述芯包括相對於所述第三環形區的最大相對摺射率A1MAX，而且其中AlMAX大於約0.2%且小於約0.8%;其中所述第一環形區的折射率增量A"r)小於約0.025%;其中所述第二環形區包括相對於所述第三環形區的最小相對摺射率A3MiN;其中AlMAX>厶2MAX>A3MIN，A2MIN〉厶3MIN以及厶3MIN<_0.025;以及其中所述芯和所述包層提供具有小於1500nm的光纜截止、在1550nm下小於12ps/nm/km的色散以及在1550nm下大於60pm2的有效面積的光纖。3.如權利要求2所述的光纖，其特徵在於,所述第一環形區具有大於2/3R,的徑向寬度W2;而且其中1550nm下的所述有效面積大於70pm2。4.如權利要求2所述的光纖，其特徵在於，1550nm下的所述有效面積大於70Mm2，而且所述芯包括三個芯區，所述第一芯區是最大折射率增量AlaMAX大於約0.2%且小於約0.55%的中心區，第二芯區毗連且包圍所述第一芯區，所述第二區具有小於約0.05y。的最大折射率增量A!bMAx，第三芯區毗連且包圍所述第二芯區，所述第三區具有大於約0.05%且小於約0.2%的最大折射率增量A固AX。5.如權利要求4所述的光纖，其特徵在於，所述第二環形區包括其中設置有至少50個閉合的隨機散布的孔的二氧化矽基玻璃，而且(i)所述空氣孔之間的平均距離小於5000nm，以及(ii)所述孔的至少80%具有小於1500nm的最大截面尺寸Di。6.如權利要求2所述的光纖，其特徵在於，所述零色散波長在約1400nm與1440nm之間。7.如權利要求2所述的光纖，其特徵在於，AiMAx大於約0.2。/。且小於約0.5%。8.如權利要求2所述的光纖，其特徵在於，相對於所述第三環形區的A3MiN小於約-0.3yo。9.如權利要求2所述的光纖，其特徵在於，所述第二環形區包括分布體積Vs，其等於formulaseeoriginaldocumentpage3其中IV3J至少是20%-pm2。10.如權利要求2所述的光纖，其特徵在於，所述光纖在1550nm波長下的k值大於120，而1440nm波長下的色散值D大於0.8ps/nm/km。11.如權利要求2所述的光纖，其特徵在於，所述第二環形區包括其中設置有多個閉合的隨機散布的孔的二氧化矽基玻璃。12.如權利要求2所述的光纖，其特徵在於，所述第二環形區包括其中設置有至少50個閉合的隨機散布的孔的二氧化矽基玻璃，而且(0所述孔之間的平均距離小於5000nm，以及(ii)所述孔的至少80%具有小於1500nm的最大截面尺寸Di。13.如權利要求2所述的光纖，其特徵在於，所述芯與所述包層共同在1550nm波長下在20mm直徑芯棒上提供小於6dB/匝的彎曲損耗。14.如權利要求2所述的光纖，其特徵在於，20%-|iim2<|V3|5pm且R3>10jim，以及W3在1(im與10之間。16.如權利要求2所述的光纖，其特徵在於，所述有效面積為至少80pm2。17.如權利要求2所述的光纖，其特徵在於，所述芯包括分布體積V,，其等於2JA(r)rdr;0其中Vi大於0且小於6.2%-nm2。18.如權利要求2所述的光纖，其特徵在於，所述芯和所述包層提供小於1260nm的光纖截止。19.如權利要求2所述的光纖，其特徵在於，所述芯和所述包層在1310nm下提供8.2與9.5pm之間的模場直徑。20.—種光傳輸系統，包括發射器、接收器以及位於它們之間的如權利要求l所述的光纖，所述光纖具有至少40吉比特/秒的數據傳輸速率。全文摘要一種光纖，包括玻璃芯，其從中心線延伸至半徑R1；玻璃包層，其包圍該芯且與該芯接觸，該包層包括第一環形區，其從半徑R1延伸至半徑R2，該第一環形區包括徑向寬度W2＝R2-R1，第二環形區，其從半徑R2延伸至半徑R3，該第二環形區包括徑向寬度W3＝R3-R2，以及第三環形區，其從R3延伸至最外的玻璃半徑R4；其中(i)該芯包括相對於第三環形區的最大相對摺射率Δ1MAX；(ii)其中該第一環形區包括徑向寬度W2；以及(iii)該第二環形區包括相對於第三環形區的最小相對摺射率Δ3MIN；其中Δ1MAX＞Δ2MAX＞Δ3MIN以及Δ2MIN＞Δ3MIN以及該芯和包層提供具有小於1500nm的光纜截止、在1550nm下小於12ps/nm/km的色散以及在1550nm下大於60μm2、優選大於70μm2的有效面積的光纖。第二環形包層區可包含多個隨機散布的孔。文檔編號G02B6/02GK101663604SQ200880013123公開日2010年3月3日申請日期2008年2月20日優先權日2007年2月28日發明者D·A·諾蘭,D·C·布克班德,M·-J·李,P·坦登,S·K·米什拉,S·R·比克漢姆,X·陳申請人:康寧股份有限公司