優化的超大面積光纖的製作方法

2023-08-06 21:52:56 4

優化的超大面積光纖的製作方法
【專利摘要】本發明的某些實施例可以包括優化的輔槽超大面積(ULA)光纖。根據本發明的一個示例實施例，提供了對品質因數(FOM)性能進行優化的輔槽光纖。該光纖包括具有縱軸的纖芯區域、圍繞纖芯區域的平臺區域、圍繞平臺區域的包層區域，所述纖芯和平臺及包層區域被構造為支持並引導信號光在纖芯和平臺區域中在所述軸的方向以基橫模傳播。該光纖還包括在135μm2和大約170μm2之間的纖芯有效面積(Aeff)；以及具有小於大約0.7dB的品質因數(FOM)邊界距離的折射率分布。
【專利說明】優化的超大面積光纖
[0001]相關申請
[0002]本申請涉及於_與本申請同時提交的、標題為「Optimized Ultra Large Area
Optical Fibers」的申請序列N0._，該申請的全部內容在此引入作為參考。
[0003]本申請還涉及於_與本申請同時提交的、標題為「Optimized Ultra Large
Area Optical Fibers」的申請序列N0._，該申請的全部內容在此引入作為參考。
【技術領域】
[0004]本發明總體上涉及光纖，並且尤其涉及優化的超大面積光纖。
【背景技術】
[0005]超大面積(ULA)光纖通常用在長距離傳輸應用中，例如，以便減少在發射機和接收機之間固定距離所需的光學放大器的數目和/或以便增加在固定的放大器間距下所支持的光學放大器的數目。通過把具有增加的光功率的信號注入到光纖中，需要更少的光放大，並且因此更少的噪聲被添加到信號中。但是，非線性效應，包括自相位調製、交叉相位調製、交叉偏振調製、四波混頻等，可能會作為所發射的光功率密度的函數而增加。通過對給定的發射光功率量提供更低的功率密度，ULA光纖的大有效面積可幫助減小非線性效應。但是，彎曲損耗(其可衰減信號)可能隨著增加的有效面積而增加。因此，已經利用特殊的纖芯和包層折射率分布，並且利用可以幫助降低微彎和宏彎損耗的材料來設計光纖。
[0006]多種多樣的光纖都被製造成在光纖纖芯外且在光纖包層內具有凹陷折射率的環或溝槽區域。這種光纖可以改進包括色散和彎曲損耗的傳輸性質。溝槽光纖設計最初由Reed在於1987年4月2日提交的美國專利N0.4，852，968中公開。在Gibson的美國專利申請公開N0.2007/0003198中，公開了通過控制中央纖芯以及中央纖芯和溝槽之間的環形區域中的功率分布來降低損耗的輔槽光纖(trench-assisted fiber)。美國專利7，164，835公開了用於降低光纖的宏彎敏感度的輔槽設計。歐洲專利N0.EP1978383A1公開了用於ULA光纖的輔槽設計，其與沒有溝槽的ULA光纖相比，具有改進的宏彎敏感度。在美國專利N0.7，555，187中，公開了具有非常大有效面積但具有可接受的宏彎損耗的光纖。Yamamoto(Y.Yamamoto et.al., 「OSNR-Enhancing Pure-SiIica-Core Fiber with LargeEffective Area and Low Attenuation，，，0FC2010, paper 0TuI2, March2010)公開了具有Aeff = 134 μ m2並且1550nm損耗=0.169dB/km的光纖。這種光纖被設計成具有凹陷的包層折射率分布和大於標準單模光纖100倍的微彎敏感度。Bigot-Astruc (M.Bigot-Astrucet.al., 「125μηι glass diameter single mode fiber with Aeff ofl55 μ m2，，, 0FC2011,paper OTuJ2, March2011)公開了具有155 μ m2的Aeff並且微彎敏感度為標準單模光纖的大約10倍的輔槽光纖,但是這種光纖具有0.183dB/km的1550nm衰減。Bickham(Bickham,「Ultimate Limits of Effective Area and Attenuation for High Data Rate Fibers，，，OFC 2011, paper 0WA5, March2011)公開了具有大約139 μ m2的Aeff但微彎敏感度高並且需要特殊的低模量覆層材料以便在光纖放到普通線軸上時實現低衰減的輔槽光纖。[0007]現有技術已經提供了關於如何使用輔槽光纖設計來製造具有降低的損耗或宏彎敏感度的光纖以及如何產生具有極大有效面積的ULA光纖的大量信息。但是，現有技術沒有認識到或者教導如何製造在幾個關鍵性能度量(metric)上同時提供最優性能特性的輔槽ULA光纖。

【發明內容】

[0008]以上需求中的一些或全部可以通過本發明的某些實施例來解決。本發明的某些實施例可以包括優化的超大面積光纖。
[0009]根據本發明的一個示例實施例，提供了對品質因數(FOM)性能進行優化的輔槽光纖。光纖包括具有縱軸的纖芯區域、圍繞所述纖芯區域的平臺(shelf)區域、圍繞所述平臺區域的包層區域，所述纖芯和平臺和包層區域被構造為支持並引導信號光在所述纖芯和平臺區域中沿所述軸的方向以基橫模傳播，包層區域包括內溝槽和外溝槽。光纖還包括:在135 μ m2和大約170 μ m2之間的纖芯有效面積(Aeff);大於大約0.08%的相對有效折射率差(Neff);在1550nm小於大約0.185dB/km的損耗；小於大約6.8 μ m的纖芯半徑；以及具有小於大約0.7dB的品質因數(FOM)邊界距離的折射率分布。FOM邊界距離被定義為=(A0+A1.纖芯Λ°_5+Α3.平臺寬度+Α4.溝槽Λ+Α5.溝槽體積+Α6.外溝槽寬度+Α7.外溝槽Λ+Α8.溝槽Λ.溝槽寬度+Α9.溝槽Λ.外溝槽寬度+Al0.溝槽Λ.外溝槽Λ)2，其中:Α0近似為-0.9 ；A1近似為35 ；A3近似為0.035 ；A4近似為270 ；A5近似為-0.02 ；A6近似為0.007 ；A7近似為-150 ；A8近似為50 ；A9近似為-15 ;並且AlO近似為8500。[0010]根據本發明的另一個示例實施例，提供了對微彎性能進行優化的輔槽光纖。光纖包括具有縱軸的纖芯區域、圍繞所述纖芯區域的平臺區域、圍繞所述平臺區域的包層區域，所述纖芯和平臺和包層區域被構造為支持並引導信號光在所述纖芯和平臺區域中沿所述軸的方向以基橫模傳播，包層區域包括內溝槽和外溝槽。光纖還包括:在135 μ m2和大約170 μ m2之間的纖芯有效面積(Aeff);大於大約0.08%的相對有效折射率差(Neff);在1550nm小於0.185dB/km的損耗；小於大約0.23%的纖芯Λ ;以及小於大約80%的微彎邊界(MBF)距離，其中微彎邊界(MBF)距離被定義為:B1 ?纖芯Λ+B2 ?(纖芯半徑)_1+Β3 ?纖芯體積+Β4.溝槽Λ +Β5.(溝槽內半徑)-1+Β6.溝槽內半徑+Β7.溝槽體積+Β8.溝槽體積.溝槽內半徑，並且其中BI近似為690 ；Β2近似為-0.7 ；Β3近似為-0.2 ；Β4近似為14 ；Β5近似為3 ；Β6近似為0.07 ；Β7近似為0.03 ;並且Β8近似為-0.0016。
[0011]本發明的其它實施例及方面在本文中具體描述並且被認為是要求保護的發明的一部分。其它實施例和方面可以參考以下具體描述、附圖和權利要求來理解。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]現在將參考所附的圖表和圖，這些不一定是按比例繪製的，並且其中:
[0013]圖1是對於許多示例輔槽光纖設計，微彎敏感度作為有效面積的函數的圖表。
[0014]圖2是對於許多示例輔槽光纖設計，品質因數(FOM)VS微彎敏感度的圖表。
[0015]圖3是根據本發明的一個示例實施例，說明性光纖折射率分布作為光纖半徑的函數的圖。
[0016]圖4根據本發明的示例實施例繪出了在品質因數邊界距離的0.5dB回歸預測內選擇的並且在微彎邊界距離的1000%內擬合的說明性光纖設計。
[0017]圖5根據本發明的示例實施例繪出了利用邊界距離vs微彎敏感度繪製的選定的說明性光纖設計。
[0018]圖6根據本發明的示例實施例繪出了利用邊界距離vs纖芯半徑繪製的選定的說明性光纖設計。
[0019]圖7根據本發明的示例實施例繪出了利用邊界距離vs平臺寬度繪製的選定的說明性光纖設計。
[0020]圖8根據本發明的示例實施例繪出了利用邊界距離vs溝槽內半徑繪製的選定的說明性光纖設計。
[0021]圖9根據本發明的示例實施例繪出了利用邊界距離vs溝槽體積繪製的選定的說明性光纖設計。
[0022]圖10根據本發明的示例實施例繪出了利用微彎邊界(MBF)距離vs纖芯Λ繪製的說明性超大面積光纖設計。
[0023]圖11是對於幾種所製造的光纖，實測出的和計算出的參數的表。
[0024]圖12是對於許多示例輔槽光纖設計，微彎敏感度作為有效面積的函數的圖表。
[0025]圖13根據本發明的一個示例實施例繪出了作為光纖半徑的函數的實測光纖折射率分布。
【具體實施方式】
[0026]本發明的實施例將在下文中參考附圖更完全地描述，附圖中示出了本發明的實施例。但是，本發明可以在許多不同形式中體現並且不應當被認為限定到本文所述的實施例；更確切地說，這些實施例的提供是為了使本公開更透徹和完整，並且將把本發明的範圍完全傳達給本領域技術人員。在所有的圖中，相同的標號指相同的元件。
[0027]本發明的示例實施例提供了用於超大面積(ULA)光纖的參數，該光纖具有同時對幾個關鍵性能度量進行優化的性能特性。現有技術的焦點在於降低宏彎敏感度。但是，維持ULA光纖的可接受的性能水平是非常實際的現實問題。「微彎邊界(microbend frontier)」的概念在本文中被用於量化特定的設計實現有多接近有效面積和微彎敏感度的最佳組合。
[0028]利用這裡給出的概念，計算並發現了同時給出低微彎、低宏彎、可接受的截止點(cutoff)、並且跨一定範圍的Aeff最大化性能品質因數的許多輔槽光纖分布。這種計算可以只間接地把折射率分布參數關聯到性能參數。
[0029]在第一步，計算以折射率分布參數開始，用於直接計算由該折射率分布形成的波導的結合電磁模式(bound electromagnetic mode)的電場和傳播常數。這是通過求解標量Helmholtz方程以找出本徵值和本徵矢量而實現的。作為第二步，通過一系列附加計算從電場和傳播常數計算與折射率分布關聯的性能度量，以找出光學損耗、Aeff、截止點、宏彎、微彎等。
[0030]本公開中給出的示例分布與現有技術不同。但是，溝槽分布設計具有多個參數，這些參數共同影響性質和度量。因而，通過彼此獨立的分布參數的範圍來定義希望的分布是不夠的。寬範圍的獨立規定的分布參數既捕捉到希望的解也捕捉到不希望的解。
[0031]所提出的是一種利用項的透明數學和的方法，其中的項包括從分布參數直接預測關鍵性能度量的折射率分布參數的冪的乘積。這使得能夠規定給出最優解的那些分布。根據本發明的示例實施例，這些方程捕捉將發明性解與現有技術以及可能類似於發明性解的不希望的解區分開所必需的分布參數之間的交互。
[0032]輔槽ULA光纖的一個度量或性質是微彎敏感度。光纖的微彎敏感度可以定義為當光纖暴露於布纜環境中可能出現的典型應力時對光纖損耗響應的衡量。由K.Petermann提出的一種模型提供了用於比較不同光纖波導的微彎性能的方法。[Teory of MicrobendingLoss in Monomode Fibres with Arbitrary Refractive Index Profile, Archiv
fiir Elektronik und LIhertragungstechnlk.，vol.30, n0.9 (1976), pp.337-342]。
Petermann模型提供了用於對給定的折射率分布估計微彎敏感度的方法。根據示例實施例，Petermann微彎敏感度被規格化，使得值I對應於原始AT&T凹陷包層光纖設計(其具有5.5:1的凹陷與纖芯比)。利用匹配的包層折射率分布製造的並且滿足ITU-T G.652.D規範的標準單模光纖典型地具有大約3.5的規格化Petermann微彎敏感度。
[0033]圖1示出了，對於具有變化的折射率分布的大量輔槽超大面積(ULA)光纖設計，Petermann微彎敏感度vs有效面積的圖表100。對於具有從大約100 μ m2至大約160 μ m2的有效面積的光纖繪製了來自大約64000種不同光纖設計的解(由「 + 」號表示)。根據本發明的一個示例實施例，圖1還繪出了在所考慮的ULA光纖設計系列中代表ULA光纖設計的最小微彎敏感度和有效面積Aeff的微彎邊界(MBF)曲線102。給定光纖的LPOl導模的有效面積Aeff可以通過其折射率分布來確定。本發明的示例實施例部分地利用微彎邊界曲線102來量化可以得到其微彎敏感度接近MBF曲線102的光纖的光纖設計。
[0034]根據一個示例實施例，用於光纖設計的微彎邊界距離可以是該光纖設計的微彎敏感度與具有相同有效面積但具有最低可能微彎敏感度的光纖設計的微彎敏感度的規格化差值。因此，根據示例實施例，微彎邊界距離可以是光纖位於微彎邊界曲線102上方的垂直距離。
[0035]微彎邊界，例如圖1中所示出的，作為曲線102可以如下確定:為中心在整數值Aeff、具有Iym2有效面積(Aeff)帶的光纖設計的每個子集找出Petermann微彎敏感度(PMS)的最低值。在感興趣的範圍上(例如，如圖1中所示，從100 μ m2到155 μ m2)為整數值Aeff找出該PMS最小值。最小Aeff帶的跨度為從99.5到100.5的Aeff值。在一個示例實施例中，4階多項式擬合到PMS-Aeff平面中的61個點(在期望的Aeff範圍上在整數Aeff值處的最小PMS)並且該擬合被定義為如圖1中所示的微彎邊界曲線102。因此，在這個例子中，微彎邊界曲線102代表從100 μ m2到155 μ m2的每個Aeff處的最小PMS值。微彎邊界曲線可以針對其它感興趣的範圍而計算，例如，針對從80 μ Hi2到180 μ Hi2的Aeff。
[0036]根據示例實施例，微彎邊界曲線102可以用於確定微彎邊界距離，這個距離可以被定義為距微彎邊界曲線102的規格化(垂直)距離，並且可以用作衡量給定設計相對於最優值的微彎敏感度性能的度量。例如，對於有效面積AefT = A並且在給定有效面積下的Petermann微彎敏感度=m(A)的光纖，微彎邊界距離可以定義為:
[0037]微彎邊界距離=(m(A) - minimum {m(A)})/minimum Im(A)}
[0038]根據示例實施例，圖1還繪出了由空心圓表示的幾個示例光纖104、106、108、110、112、114，並且對於這些光纖，預測的損耗〈0.185dB/km、有效折射率>0.08%、F0M邊界距離小於0.5dB並且微彎邊界距離小於25%。示例光纖104、106、108、110、112、114也在圖5和圖12中繪出，並且代表在圖11中的表1100中行1-3和5-7 (從底部開始)中列出的光纖設計。
[0039]圖2示出了大量ULA光纖設計200，其中以dB為單位的光信噪比(OSNR)的品質因數(FOM)作為Petermann微彎敏感度的函數。根據示例實施例，跨距OSNR中FOM的改進被定義為:
[0040]FOM = IOloglO (Aeff/Aeff ref) + (光纖損耗 ref -光纖損耗)* 跨距長度+IOloglO(n2ref/n2)
[0041]其中Aeff ref是設置為106 μ m2的有效面積參考，參考損耗設置為0.186dB/km,參考非線性折射率 n2ref 設置為 2.16xl0~-20m~2/ff[Y.Namihira, "ITU-T Round RobinMeasurement for Nonlinear Coefficient(n2/Aeff)of various Single Mode OpticalFibers]，並且FOM用dB表示。使用了 100km的跨距長度，因為這個值對於許多超長長途傳輸系統是期望的。但是，在考慮不同傳輸系統中的光纖性能時，FOM也可以利用各種跨距長度值來計算。根據示例實施例，某一設計的光纖損耗是利用當用標準石英玻璃成型和光纖拉製做法來製造時預測光纖設計的LPOl模式的預期損耗的經驗模型來估計的。該模型通過計算模式功率與形成波導所需的鍺和/或氟摻雜濃度之積對光纖橫截面的積分來預測預期的光纖損耗。摻雜濃度與預期損耗之間的關係是從所發表的文獻[M.0hashi，et.al., "Optical Loss Property of Silica-Based Single-Mode Fibers, 〃J.0f LightwaveTech.，VO110，nO5，Mayl992〃]獲得的。這些積分已經對許多具有已知摻雜濃度和實測衰減的實際光纖進行了計算。損耗預測方程已經擬合到這些經驗數據，並且它可以用於估計在假設光纖是利用標準做法製造的情況下給定光纖設計的預期損耗。以類似的方式，對於每種光纖設計的非線性折射率的預期值是利用摻雜濃度和所發表的關於摻雜濃度和n2之間關係的經驗數據[K.Nakajima, et.al.，"Dopant Dependence of Effective NonlinearRefractive Index in Ge02_and F-Doped Core Single-Mode Fibers,〃IEEE PhotonicsTech.Letters, Voll4, No4, April2002]的功率加權積分來估計的。根據一個示例實施例,對於Petermann微彎敏感度的每個值，FOM邊界曲線202可以被定義為FOM的最大值。
[0042]根據示例實施例，FOM邊界曲線202可以按與以上對微彎邊界曲線102的描述相似的方式確定。例如，可以對在PMS值的多個窄帶的每一個中具有Petermann微彎敏感度(PMS)的所有光纖設計找出FOM的最大值。在一個示例實施例中，這些PMS帶的中心為從5到99的PMS整數值，帶寬為I。例如，最低PMS帶的PMS值的跨度從4.5到5.5。根據一個示例實施例，多項(例如，7項)的多項式可以擬合到FOM值的這些最大值，並且該擬合可以被定義為FOM邊界曲線202。FOM邊界曲線202代表FOM的最高值，即，對於從5到99的每個PMS值，系統光信噪比(OSNR)的預測改進。
[0043]根據示例實施例，可以確定FOM邊界距離。FOM邊界距離可以在本文中被定義為任何給定光纖落在FOM邊界曲線202下方的垂直距離的度量。FOM邊界距離可以用dB為單位表示並且光纖η的FOM邊界距離被定義為:
[0044]光纖η在PMS的FOM邊界-光纖η的FOM
[0045]根據示例實施例，可以分析多種光纖設計，以確定每種光纖設計的微彎敏感度和品質因數，如前面所描述的。對於微彎敏感度和品質因數兩者的邊界曲線都可以被確定，並且可以基於距邊界曲線的距離和/或其它因素選擇某些光纖設計。根據示例實施例，用於選定的光纖的設計可以在關鍵性能度量方面提供有利的性能特性。這些設計可以被檢查並量化，以提供用於優化光纖折射率分布的指導，以便產生具有接近微彎敏感度邊界的微彎敏感度以及接近品質因數邊界的品質因數的光纖。
[0046]圖3根據示例實施例繪出了說明性光纖折射率302分布的示例圖，該分布作為光纖半徑304的函數變化。折射率302分布可以表示為相對摺射率百分比，Λ0-)% =100 (n (r) 2-n。2) /2n (r)2，其中n (r)是在半徑r處的折射率，而η。是最外層包層區域的平均折射率。在一個示例實施例中，纖芯Λ312可以定義為纖芯區域中的最大Λ，並且溝槽Λ320可以定義為溝槽區域中的平均Λ值。平臺區域中Λ的值在圖3中示為零，因為，在一種近似中，這將是導致在分布的該區域中行進的光的最低瑞利散射的理想值。但是，實施例不要求平臺中的Λ為零。對於平臺區域中在-0.05%和+0.05%之間的Λ，存在具有從135μπι2直到大於170 μ m2的Aeff與低PMS和高FOM的滿意組合的光纖。
[0047]根據示例實施例，光纖可以設計成具有特定形狀308和半徑310的纖芯，並且纖芯可以具有纖芯折射率Λ312。纖芯可以具有纖芯Λ上限範圍330和纖芯半徑上限範圍332。描述纖芯形狀的一種途徑是把形狀表示為冪律，其中α作為指數。例如，纖芯△作為半徑位置的函數可以表示為:
[0048]Δ (r) = Δ (l-(r/a) α)
[0049]其中a是纖芯半徑，Λ是r = O處的規格化的折射率差，而α是形狀參數。從某些α設置得出的形狀的例子包括理想階躍折射率形狀(α =無窮大)；拋物線形狀(α =2)，這常常用在多模光纖中；以及三角形狀(α = I)，這常常用在早期的色散位移光纖中。
[0050]在示例實施例中，纖芯面積可以定義為2* / Δ (r)rdr,其中積分是從r = O至r=a求值的，其中a是纖芯半徑，而A(r)表示為百分比。以這種方式表示的纖芯面積具有單位μπι-%。纖芯可以被從纖芯延伸到溝槽內半徑316的具有平臺寬度314的平臺區域所圍繞。溝槽可以具有溝槽寬度318和溝槽折射率Λ320。
[0051]在一個示例實施例中，溝槽還可以被定義為具有溝槽體積，溝槽體積被定義為100*(溝槽△)*(溝槽寬度)*(2*溝槽內半徑+溝槽寬度)。圍繞溝槽的可以是具有外溝槽寬度322和外溝槽Λ 324的外溝槽。根據一個示例實施例，外溝槽可以具有在大約-0.12%+/-0.04%範圍內的Λ324。對改進大彎曲直徑處的宏彎曲敏感度可能有用的外溝槽Λ324的範圍可以淺至大約-0.04%到深至大約-0.33%。在某些示例實施例中，外溝槽Λ324可以規定為小於大約-0.12 %，以降低與預製棒相關聯的成本。在理想化的折射率分布的情況下，平臺區域和溝槽區域之間以及溝槽區域和外溝槽之間的過渡作為階躍函數來考慮。但是，在製造的光纖中，過渡更加緩和，並且在這種情況下，常見的是區域之間的邊界定義為該處折射率的值等於與兩個相鄰區域關聯的折射率的平均值的半徑。
[0052] 根據某些示例實施例，宏彎敏感度(尤其是在較大直徑的彎曲處)可以通過增加外溝槽寬度322來改進。但是，截止波長趨於隨著增加的外溝槽寬度322而增加。因此，在設置外溝槽尺寸時可以涉及設計折中。外溝槽的外半徑328通常受實踐/經濟問題影響，並且大部分開發原型都是利用使得外溝槽區域的外半徑328大約為25 μ m的管子製造的。根據某些示例實施例，外溝槽區域可以被設計為具有小至大約Ilym的外溝槽外半徑328。根據其它示例實施例，外溝槽區域可以被設計為具有小至大約15 μ m的外溝槽外半徑328。在某些示例實施例中，外溝槽區域可以被設計為具有高達大約24μπι的外半徑328。在其它示例實施例中，外溝槽區域可以被設計為具有高達大約35 μ m的外半徑328，尤其是對於需要改進宏彎敏感度的設計。在某些示例實施例中，外溝槽Λ324可以被設計為在從大約-0.33%至大約0.0%的範圍內。在其它示例實施例中，外溝槽Λ 324可以被設計為在從大約-0.1%至大約-0.05%的優選範圍內。根據示例實施例，溝槽外半徑326可以被設計為在大約11 μ m至大約24 μ m的範圍內。
[0053]根據示例實施例，外溝槽寬度322可以被定義為外溝槽外半徑328與溝槽外半徑326之差。根據某些示例實施例，外溝槽寬度322可以從大約Oym到大約25 μ m。
[0054]應當指出，在Gibson的美國專利申請公開N0.2007/0003198中稱為內纖芯的分布區域在本說明書中簡單地稱為纖芯。被Gibson稱為外纖芯或第二纖芯區域的分布區域在本說明書中簡單地稱為平臺。Gibson的術語認識到，當被足夠負折射率的溝槽包圍時，正摻雜內纖芯和輕微摻雜或未摻雜外纖芯區域一起扮演傳統階躍折射率光纖中纖芯的角色。雖然本說明書不使用內纖芯和外纖芯的術語，但是示例實施例應當被理解為通過利用稍有不同的術語使用相同的概念。[0055]圖3的實線代表得到根據示例實施例的光纖的折射率分布系列，當利用本領域技術人員眾所周知並且通常用於描述光纖分布設計的標準數學描述很容易理解的理想化分布，根據本說明書的教導來選擇分布參數時，這些光纖具有從135 μ m2直到大於160 μ m2的寬範圍的Aeff，並且具有優異的微彎和FOM性能。由圖3實線說明的理想化的折射率分布形狀以及與該理想化分布關聯的離散參數集合，例如纖芯半徑、纖芯△、平臺寬度、溝槽Λ等，是表徵給定光纖設計的折射率分布的方便途徑。折射率分布的參數集合和簡單數學描述常常用作預測沿光纖傳播的光學模式性質的仿真的輸入。折射率分布的這種參數化描述在研究改變折射率分布形狀對光纖傳輸性質的影響時並且對於設計具有某些有利特性的光纖是有用的。與這些基本上相似的分布形狀可以通過等離子化學氣相沉積(PCVD)或改進的化學氣相沉積(MCVD)方法來實現。(通常稱為燒去(burnoff)的折射率降低可以在r=O附近發生。)
[0056]但是，本領域技術人員還應當理解，由於用於沉積菸灰的氣炬和噴燈之間的偏差、脫水和菸灰燒結過程中摻雜劑的擴散等等，有些光纖製造方法產生與理想化形狀的偏離。虛線曲線(圖3中的340)示出了光纖340的一種所實現的實施例的例子，該實施例利用氣相軸向沉積(VAD)方法來製造分布的纖芯和平臺區域，與通過MCVD形成的溝槽配對。通過每個氣炬的溫度、速度和濃度分布，確定纖芯的精確形狀，其中SiC14和GeC14在02和H2中燃燒，以產生Si02和Ge02菸灰。在分布的平臺區域中所實現的光纖340的形狀具有Ge02摻雜劑的擴散拖尾的特徵，導致傾斜的正折射率，而不是平坦並等於未摻雜二氧化矽的折射率(0%折射率)的折射率。這是由於在高溫下用C12脫水的過程中來自纖芯的GeC14和GeC12擴散到平臺區域中而造成的。類似的特徵可以在外部氣相沉積(OVD)中觀察到，其中燒去也可以在OVD中發生。
[0057]由於可用處理技術的限制以及不可避免的物理過程(諸如固態擴散)的影響，導致實際製造的光纖的折射率分布總是理想化折射率分布的近似。但是，實際製造的光纖的傳輸性質可以與具有利用仔細設計製造的理想化形狀的期望波導的那些性質匹配。所實現的光纖340的形狀示出了一個示例光纖的實測折射率分布，其中纖芯和平臺區域是利用氣相-軸向沉積方法製造的。所實現的光纖340的纖芯和平臺區域的形狀使得纖芯和平臺區域之間的過渡對於最初的檢查不是立即顯而易見的，而且纖芯區域的折射率分布不遵循容易通過簡單的數學公式描述的形狀。但是,在R.Black, and C.Pask, "Equivalent OpticalWaveguides, "Journal of Lightwave Tech., Vol.2, No3, June 1984, p268_276 中概述的等效光波導的理論允許確定其傳輸性質近似等於具有不規則形狀的所製造光纖的傳輸性質的等效理想化折射率分布。因此，根據示例實施例，可以為製造的光纖確定等效的理想化折射率分布形狀，使得該理想化折射率分布和實際製造的折射率分布的傳輸性質在相當準確的程度上相同。此外，平臺區域的Λ可以被指定為纖芯和溝槽之間Λ的平均值。因而，根據一個示例實施例，可以利用數學公式和等效理想化折射率分布的參數集合及其傳輸性質來表徵製造的光纖。
[0058]根據示例實施例，FOM邊界距離度量給出了給定光纖設計相對於具有相同微彎敏感度的最佳執行的光纖設計的性能衡量。因此，這種度量對於識別最佳光纖設計是有用的。但是，常常需要複雜的計算來確定對於給定光纖的FOM邊界距離。根據一個示例實施例，我們確定折射率分布參數的一個簡單代數函數，用於為給定的光纖設計估計FOM邊界距離。品質因數邊界距離估計量基於把折射率分布參數的多項式函數擬合到在微彎邊界(如圖1的曲線102中)的1000%內的所有光纖設計(例如，圖1和2中所示出的那些)的品質因數邊界距離的回歸模型。離微彎邊界非常遠(即，MBF距離>100)的光纖設計在回歸中不使用。
[0059]多變量、非線性最小二乘法誤差最小化技術被用於執行回歸分析並確定估計量模型。FOM邊界距離估計量函數解釋實際FOM邊界距離中69%的變差，如由0.687的回歸倍數R2值所指示的。擬合的殘餘標準誤差是0.062，表明估計量模型在預測FOM邊界距離時的誤差平均而言是低的。這種估計量模型簡化了識別接近FOM邊界的光纖設計的過程，因為只需要進行涉及折射率分布參數的簡單代數計算來估計FOM邊界距離。圖4繪出了利用品質因數邊界距離402vs品質因數邊界距離的估計404而繪製的說明性光纖400。雖然繪製為黑圈408的點降至接近Y = X線，如由低殘餘標準誤差和大倍數R2值暗示的，但是存在與估計量的預測相關聯的某種不確定性。這種不確定性通過利用圖4中較淺色的Χ406繪製的點來說明。Χ406是FOM邊界距離估計量〈0.5dB的光纖設計(如由線410所指示的)。雖然X406中的許多都降至接近或低於y = X線，表明FOM邊界距離等於或小於估計量函數的預測，但是存在降至高於y = X線的X。對於這些光纖設計，估計量過低預測了 FOM邊界距離；但是，最差情況下的誤差也小於大約0.25dB。根據一個示例實施例，某些光纖400可以選擇成在品質因數邊界距離的0.5dB回歸預測410以內(如圖2的曲線202中)。
[0060]在回歸分析中，平臺Λ保持在0%，因為它對於在改變所有分布參數的同時執行PMS和FOM兩者的全局優化在計算上是很難的。在一種近似中，這將是用於最小化損耗的理想值，因為包括平臺的玻璃的瑞利散射被最小化。但是，存在其它具有介於大約-0.05%和+0.05%之間的Λ的合意的解決方案。不過，利用Λ = 0%獲得的回歸公式是本文所述的光纖分布系列中的合理近似。
[0061]圖5根據示例實施例繪出了利用品質因數502vs微彎敏感度504繪製的說明性光纖500。圖5不出了選定的光纖508和未選的光纖510,以及與圖2中所不相似的品質因數邊界曲線506。根據示例實施例，選定的光纖508在品質因數邊界距離的0.5dB回歸預測之內並且在微彎邊界距離的1000%之內。示例實施例可以包括在微彎邊界距離的90%之內的光纖。示例實施例可以包括在微彎邊界距離的50%之內的光纖。示例實施例可以包括在微彎邊界距離的25%之內的光纖。如圖1中所示出的，用於示例光纖104、106、108、110、112,114的參數也在圖5中繪出，並且將參考圖11和12另外討論。
[0062]圖6、7、8和9繪出了光纖被選擇成(較淺的「x」符號)在品質因數邊界距離的0.5dB回歸預測之內並且在微彎邊界距離的1000%之內擬合的多個光纖設計600、700、800、900。圖表繪出了光纖品質因數邊界距離對照於其它各個參數，諸如纖芯半徑(如圖3的半徑316)、平臺寬度(如圖3的寬度314)、溝槽內半徑(如圖3的半徑316)以及溝槽體積，其中溝槽體積定義為100*(溝槽△)*(溝槽寬度)*(2*溝槽內半徑+溝槽寬度)。根據示例實施例，圖6、7、8和9還示出了進一步選擇的括號，以縮小提供期望特性的光纖設計的範圍。
[0063] 例如，圖6示出了對照纖芯半徑604繪製了品質因數邊界距離602的多個光纖設計600。光纖可以進一步選擇成在某個品質因數邊界距離範圍606內和某個纖芯半徑範圍608內。例如，根據示例實施例，可以選擇光纖設計600，例如組608，以使得纖芯半徑(如圖3的半徑310)在大約5.5μπι和大約7.Ομπι的範圍內。示例實施例可以包括具有小於大約6.8 μ m的纖芯半徑310的光纖設計。根據示例實施例，可以進一步選擇光纖設計600，例如在組606中，以便具有小於大約0.SdB的品質因數(FOM)邊界距離。根據其它示例實施例，可以進一步選擇光纖設計900，例如在組906中，以便具有小於大約0.5dB的品質因數(FOM)邊界距離。
[0064]圖7示出了對照平臺寬度314繪製了品質因數邊界距離702的多個光纖設計700。光纖可以進一步選擇成在某個品質因數邊界距離範圍706內和某個平臺寬度範圍708內。例如，根據示例實施例，可以選擇光纖設計700，例如在組708中，以使得平臺寬度314在大約4μηι和大約8μηι的範圍內。示例實施例可以包括具有小於大約6μηι的平臺寬度314的光纖設計。根據示例實施例，可以進一步選擇光纖設計700，例如在組706中，以便具有小於大約0.SdB的品質因數(FOM)邊界距離。根據其它示例實施例，可以進一步選擇光纖設計900，例如在組906中，以便具有小於大約0.5dB的品質因數(FOM)邊界距離。
[0065]圖8示出了對照溝槽內半徑316繪製了品質因數邊界距離802的多個光纖設計800。光纖可以進一步選擇成在某個品質因數邊界距離範圍806內和某個溝槽內半徑範圍808內。例如，根據示例實施例，可以選擇光纖設計800，例如在組808中，以使得溝槽內半徑316在大約10 μ m和大約14 μ m的範圍內。示例實施例可以包括具有小於大約13μπι的溝槽內半徑(316)的光纖設計。根據示例實施例，可以進一步選擇光纖設計800，例如在組806中，以便具有小於大約0.SdB的品質因數(FOM)邊界距離。根據其它示例實施例，可以進一步選擇光纖設計900，例如在組906中，以便具有小於大約0.5dB的品質因數(FOM)邊界距離。
[0066]圖9示出了對照溝槽體積繪製了品質因數邊界距離902的多個光纖設計900。光纖可以進一步選擇成在某個品質因數邊界距離範圍906內和某個溝槽體積範圍908內。根據示例實施例，可以選擇光纖設計900，例如在組908中，以使得溝槽體積在大約-70 μ m2%和大約-15 μ m2%之間。示例實施例可以包括具有大於-60 μ m2%的溝槽體積的光纖設計。根據示例實施例，可以進一步選擇光纖設計900，例如在組906中，以便具有小於大約0.8dB的品質因數(FOM)邊界距離。根據其它示例實施例，可以進一步選擇光纖設計900，例如在組906中，以便具有小於大約0.5dB的品質因數(FOM)邊界距離。
[0067]圖10繪出了說明性超大面積光纖設計1000，其具有在130 μ m2和大約155 μ m2之間的纖芯有效面積(Aeff);大於或等於大約0.0008的相對有效折射率差(Neff)，以及小於0.185dB/km的損耗。光纖設計1000是利用微彎邊界(MBF)距離1002vs纖芯Λ百分比1004繪製的。根據一個示例實施例，光纖設計1000可以選擇成包括具有小於大約80%的微彎邊界(MBF)距離1006和小於大約0.20%纖芯Λ 1008的設計。在其它示例實施例中，光纖設計1000可以選擇成包括具有小於大約80%的微彎邊界(MBF)距離1006和小於大約0.24%纖芯Λ的設計。根據一個示例實施例，較淺色的「X」符號代表具有小於大約1000%的擬合微彎邊界距離和小於大約0.5dB的擬合品質因數(FOM)邊界距離的設計。
[0068]圖11不出了根據不例實施例的光纖分布設計的表1100。表中前五列不出了有效面積(Aeff)、Petermann微彎敏感度(P.MB)、距微彎邊界的距離(MB距離)、品質因數(FOM)、以及距FOM邊界的距離(F0M距離)，所有這些列都是用全波導仿真計算的。根據示例實施例，計算性能參數所依據的分布設計參數在剩餘的8列中示出。從圖11的表的底部開始，行1-3 (分別標記為104、106和108)和行5_8(分別標記為110、112、114和1102)示出了特徵在於具有α分布纖芯形狀的理想化折射率分布的示例光纖設計。這些光纖設計具有從131 μ m2到165 μ m2範圍內的有效面積。此外，根據示例實施例，這些光纖具有非常低的Petermann微彎敏感度、具有小於17%的微彎邊界距離、具有非常高的F0M、並且具有小於0.5dB的FOM邊界距離。
[0069]行4和9 (從底部開始，並且分別標記為1101和1103)示出了對於利用通常在大規模光纖製造中使用的玻璃處理技術製作的兩種示例製造光纖的實測出的和計算出的參數。行4和9中給出的值是從對所製造光纖的樣本進行的測量而確定的。行1-3和5-8中所示的所有實施例都假設平臺的Λ =0%，如前面所解釋的。
[0070]光纖是根據跨從135 μ m2直到165 μ m2的Aeff範圍的示例實施例製造的，具有從0.176到0.180dB/km範圍的衰減。表中的行4 (並且標記為1101)示出了根據一個示例實施例的示例光纖，具有分別為142.4 μ m2和0.1762dB/km的Aeff和衰減值。折射近場技術用於測量隨後用於計算Petermann微彎敏感度和FOM的折射率分布。如表中所列出的，這種光纖的Petermann微彎敏感度和微彎邊界距離分別是41.1和26%。這種光纖還具有
2.34dB的FOM和0.53dB的FOM邊界距離。
[0071]表中的行9(標記為1103)示出了根據示例實施例製造的另一種示例光纖，具有分別為165.9 μ m2和0.176dB/km的Aeff和衰減實測值。這種光纖的Petermann微彎敏感度和微彎邊界距離分別是110.6和1.8%。這種光纖還具有3.0dB的FOM和0.40dB的FOM邊
界距離。
[0072]圖12是對於作為圖1中所示光纖設計的子集的光纖設計的Petermann微彎敏感度vs有效面積的圖1200。黑圈1204示出了從圖1的所有點中選擇的光纖，使得預測損耗〈0.185dB/km，有效折射率>0.08%並且FOM邊界距離小於0.5dB。淺灰色「X」 1206示出了由黑圈1204表示的光纖中具有微彎邊界距離小於25%的附加約束的子集。圖12中所繪出的空心圓(104、106、108、1101、110、112、114)示出了在圖11的表中行1_7(從底部開始)中所列出的光纖設計。
[0073]圖13對於示例光纖(1101)示出了作為光纖半徑1304的函數的實測折射率分布1302的圖1300。用於這個示例光纖(1101)的對應參數是圖11行4(從底部開始)中所示出的那些。示例光纖(1101)的有效面積VS Petermann微彎敏感度也在圖12的一個空心圓(1101)中繪出。圖13還包括繪出近似為8的纖芯α的示例曲線1308，該纖芯α可用於建模不例光纖(1101)的纖芯參數。
[0074]在示例實施例中，用於微彎邊界距離的回歸預測可以通過評估所有主要的折射率分布設計效應、變換和相互作用並且消除與微彎邊界距離不相關的設計效應或相互作用來建模。在一個示例實施例中，用於微彎邊界距離的回歸預測可以通過以下來建模:
[0075]BI.纖芯Λ+Β2.(纖芯半徑)<+Β3.纖芯體積+Β4.溝槽Λ+Β5.(溝槽內半徑rkBe.溝槽內半徑+B7.溝槽體積+B8.溝槽體積.溝槽內半徑，
[0076]其中BI近似為690 ；B2近似為-0.7 ；B3近似為-0.2 ；B4近似為14 ；B5近似為3 ；B6近似為0.07 ；B7近似為0.03 ;並且B8近似為-0.0016。BI近似為690 ；B2近似為-0.7 ；B3近似為-0.2 ；B4近似為14 ；B5近似為3 ；B6近似為0.07 ；B7近似為0.03 ;並且B8近似為-0.0016。
[0077]根據示例實施例，用於微彎邊界距離的擬合模型具有0.991的R平方值和6.6%的殘餘標準誤差。大的R平方值暗示該模型在解釋趨勢方面是準確的。殘餘標準誤差(6.6%)表明微彎邊界距離的任何單個預測的95%置信區間是該值的+/-2.5倍，或者近似在17%內。
[0078]在示例實施例中，用於微彎品質因數邊界距離的回歸預測可以建模為:
[0079](A0+A1 ?纖芯Δα5+Α2 ?纖芯α +A3 ?平臺寬度+Α4 ?溝槽Δ+Α5 ?溝槽體積+Α6 ?外溝槽寬度+Α7.外溝槽Λ +Α8.溝槽Λ.溝槽寬度+Α9.溝槽Λ.外溝槽寬度+Al0.溝槽Δ.外溝槽Δ)2,
[0080]其中AO近似為-0.9 ；A1近似為35 ；A2近似為-0.0008 ；A3近似為0.035 ；A4近似為270 ；A5近似為-0.02 ；A6近似為0.007 ；A7近似為-150 ；A8近似為50 ；A9近似為-15 ；並且AlO近似為8500。
[0081]根據示例實施例，用於FOM邊界距離的擬合模型具有0.6866的R平方值和6.2%的殘餘標準誤差。大的R平方值暗示該模型在解釋趨勢方面是準確的。殘餘標準誤差(6.2%)表明FOM邊界距離的任何單個預測的95%置信區間是該值的+/-2.5倍，或者近似在16%內。
[0082] 根據一個示例實施例，提供了一種對微彎和品質因數(FOM)性能進行優化的輔槽光纖。光纖包括具有縱軸的纖芯區域、圍繞所述纖芯區域的平臺區域、圍繞所述平臺區域的包層區域，所述纖芯和平臺以及包層區域被構造為支持並引導信號光在所述纖芯和平臺區域中在所述軸的方向以基橫模傳播，包層區域包括內溝槽和外溝槽。光纖還包括在大約5.5μπι和大約7.ΟμL?之間的纖芯半徑；在大約0.13%和大約0.23%之間的纖芯Λ ;在大約5 μ m2(%至大約9 μ m2(%之間的纖芯體積；在大約4 μ m和大約8 μ m之間的平臺寬度；在大約10 μ m和大約14 μ m之間的溝槽內半徑；在大約I μ m和大約5 μ m之間的溝槽寬度；小於大約-0.25%的溝槽Λ ;在大約-70 μ m2 %和大約-15 μ m2 %之間的溝槽體積^135μπι2和大約170 μ m2之間的纖芯有效面積(Aeff);大於大約0.08%的相對有效折射率差(Neff)；在1550nm小於0.185dB/km的損耗；小於大約0.8dB的品質因數(FOM)邊界距離；以及小於大約90%的微彎邊界(MBF)距離。[0083]在一個例實施例中，纖芯半徑小於大約6.8 μ m。在一個不例實施例中，平臺寬度小於大約6μηι。在一個例實施例中，溝槽內半徑小於大約13 μ m。在一個不例實施例中，溝槽體積大於大約-60 μ m2(%。在一個例實施例中，微彎敏感度小於大約120。
[0084]根據示例實施例，光纖可以進一步具有定義為=(A0+A1.纖芯△°_5+Α3.平臺寬度+Α4.溝槽△+Α5.溝槽體積+Α6.外溝槽寬度+Α7.外溝槽△+Α8.溝槽△.溝槽寬度+Α9.溝槽△.外溝槽寬度+Al0.溝槽△.外溝槽△)2的FOM邊界距離，其中:Α0近似為-0.9 ；A1近似為35 ；A3近似為0.035 ；A4近似為270 ；A5近似為-0.02 ；A6近似為0.00 ；A7近似為-150 ;A8近似為50 ;A9近似為-15 ;並且AlO近似為8500。根據示例實施例，微彎邊界(MBF)距離小於大約25%並且品質因數(FOM)邊界距離小於大約0.5dB，其中微彎邊界(MBF)距離定義為:B1.纖芯△ +B2.(纖芯半徑）-1+Β3.纖芯體積+Β4.溝槽△ +Β5.(溝槽內半徑）-1+Β6.溝槽內半徑+Β7.溝槽體積+Β8.溝槽體積.溝槽內半徑，其中BI近似為690 ；Β2近似為-0.7 ；Β3近似為-0.2 ；Β4近似為14 ；Β5近似為3 ；Β6近似為0.07 ；Β7近似為0.03 ;並且Β8近似為-0.0016。
[0085]根據另一個示例實施例，提供了對微彎和品質因數(FOM)性能進行優化的輔槽光纖。光纖包括具有縱軸的纖芯區域、圍繞所述纖芯區域的平臺區域、圍繞所述平臺區域的包層區域，所述纖芯和平臺以及包層區域被構造為支持並引導信號光在所述纖芯和平臺區域中在所述軸的方向以基橫模傳播，包層區域包括內溝槽和外溝槽。光纖還包括在大約0.13%和大約0.23%之間的纖芯△ ;在大約4μηι和大約8μηι之間的平臺寬度；小於大約-0.25%的溝槽△ ;在135 μ m2和大約170 μ m2之間的纖芯有效面積(Aeff);大於大約0.08%的相對有效折射率差(Neff);在1550nm小於0.185dB/km的損耗；小於大約90%的微彎邊界(MBF)距離；小於大約0.SdB的品質因數(FOM)邊界距離；在大約Oym和大約25 μ m之間的外溝槽寬度；以及在大約-0.33%和大約0%之間的外溝槽△。根據一個示例實施例，平臺寬度(314)小於大約6 μ m。
[0086]在不例實施例中，光纖可以進一步包括在大約5.5 μ m和大約7.0 μ m之間的纖芯半徑；在大約5 μ m2 %至大約9 μ m2 %之間的纖芯體積；在大約10 μ m和大約14 μ m之間的溝槽內半徑；在大約Iym和大約5μπι之間的溝槽寬度；以及在大約-70μπι2%至大約-15 μ m2%之間的溝槽體積。根據一個示例實施例，溝槽內半徑小於大約13 μ m。根據一個示例實施例，溝槽體積大於大約-60 μ m2%。根據一個示例實施例，微彎敏感度小於大約120。根據一個示例實施例，FOM邊界距離定義為=(A0+A1 ?纖芯△°_5+Α3 ?平臺寬度+Α4 ?溝槽△ +Α5.溝槽體積+Α6.外溝槽寬度+Α7.外溝槽△ +Α8.溝槽△.溝槽寬度+Α9.溝槽Δ.外溝槽寬度+Al0.溝槽△.外溝槽△)2，其中:Α0近似為-0.9 ;A1近似為35 ;A3近似為0.035 ；A4近似為270 ；A5近似為-0.02 ；A6近似為0.007 ；A7近似為-150 ；A8近似為50 ；A9近似為-15 ;並且AlO近似為8500。
[0087]根據示例實施例，微彎邊界(MBF)距離定義為:BI.纖芯△+B2.(纖芯半徑廣+83.纖芯體積+Β4.溝槽△+Β5.(溝槽內半徑」+Β6.溝槽內半徑+Β7.溝槽體積+Β8 ?溝槽體積?溝槽內半徑，而且其中BI近似為690 ；Β2近似為-0.7 ；Β3近似為-0.2 ；Β4近似為14 ；Β5近似為3 ；Β6近似為0.07 ；Β7近似為0.03 ;並且Β8近似為-0.0016。
[0088]在示例實施例中，微彎邊界(MBF)距離小於大約25%並且品質因數(FOM)邊界距離小於大約0.5dB。根據一個示例實施例,在1550nm的損耗小於0.180dB/km。[0089]根據一個示例實施例，提供了對品質因數(FOM)性能進行優化的輔槽光纖。光纖包括具有縱軸的纖芯區域、圍繞所述纖芯區域的平臺區域、圍繞所述平臺區域的包層區域，所述纖芯和平臺以及包層區域被構造為支持並引導信號光在所述纖芯和平臺區域中在所述軸的方向以基橫模傳播，包層區域包括內溝槽和外溝槽。光纖還包括在135 μ m2和大約170 μ m2之間的纖芯有效面積(Aeff);大於大約0.08%的相對有效折射率差(Neff);在1550nm小於0.185dB/km的損耗；以及具有小於大約0.5dB品質因數(FOM)邊界距離的折射率分布。FOM邊界距離定義為=(A0+A1.纖芯Λ°_5+Α3 ?平臺寬度+Α4.溝槽Λ+Α5.溝槽體積+Α6.外溝槽寬度+Α7.外溝槽Λ+Α8.溝槽Λ.溝槽寬度+Α9.溝槽Λ.外溝槽寬度+Al0.溝槽Δ.外溝槽Λ)2，其中:Α0近似為-0.9 ；A1近似為35 ;A3近似為0.035 ；A4近似為270 ；A5近似為-0.02 ；A6近似為0.007 ；A7近似為-150 ；A8近似為50 ；A9近似為-15 ;並且AlO近似為8500。
[0090]根據一個示例實施例，光纖可以包括以下一個或多個:小於大約6.8μπι的纖芯半徑；小於大約6 μ m的平臺寬度；小於大約13 μ m的溝槽內半徑；大於大約_60 μ m2(%的溝槽體積；或者小於大約120的微彎敏感度。根據一個示例實施例，光纖可以包括在大約5.5 μ m和大約7.0 μ m之間的纖芯半徑。在一個不例實施例中，纖芯Δ在大約0.13%和大約0.23%之間。在一個示例實施例中，在1550nm的損耗小於0.180dB/km。在一個示例實施例中，纖芯體積在大約5 μ m2 %和大約9 μ m2 %之間。在一個示例實施例中,平臺寬度在大約4μηι和大約8μηι之間。在一個示例實施例中，光纖可以包括在大約10 μ m和大約14 μ m之間的溝槽內半徑。在一個示例實施例中，光纖可以包括在大約Iym和大約5μπι之間的溝槽寬度。在一個示例實施例中，溝槽△小於大約-0.25%。在一個示例實施例中，光纖可以包括在大約-70 μ m2%和大約-15 μ m2%之間的溝槽體積。根據一個示例實施例，外溝槽Δ在大約-0.33%和大約0%之間。根據一個示例實施例，外溝槽寬度在大約Oym和大約25 μ m之間。
[0091]根據另一個示例實施例，提供了對微彎性能進行優化的輔槽光纖。光纖包括具有縱軸的纖芯區域、圍繞所述纖芯區域的平臺區域、圍繞所述平臺區域的包層區域，所述纖芯和平臺以及包層區域被構造為支持並引導信號光在所述纖芯和平臺區域中在所述軸的方向以基橫模傳播，包層區域包括內溝槽和外溝槽。光纖還包括在135 μ m2和大約170 μ Hi2之間的纖芯有效面積(Aeff);大於大約0.08%的相對有效折射率差(Neff);在1550nm小於0.185dB/km的損耗；小於大約90%的微彎邊界(MBF)距離，其中微彎邊界(MBF)距離定義為:B1.纖芯Λ+Β2.(纖芯半徑)-1+Β3.纖芯體積+B4.溝槽Λ+B5.(溝槽內半徑)<+Β6.溝槽內半徑+Β7.溝槽體積+Β8.溝槽體積.溝槽內半徑，而且其中BI近似為690 ；Β2近似為-0.7 ；Β3近似為-0.2 ；Β4近似為14 ；Β5近似為3 ；Β6近似為0.07 ；Β7近似為0.03 ;並且Β8近似為-0.0016。
[0092]根據一個不例實施例，纖芯Δ在大約0.13%和大約0.23%之間。根據一個不例實施例，纖芯半徑在大約5.5 μ m和大約7.0 μ m之間。根據一個不例實施例,纖芯體積在大約5μπι2%和大約9μπι2%之間。根據一個示例實施例，溝槽Δ小於大約-0.25%。根據一個示例實施例，溝槽內半徑在大約10 μ m和大約14 μ m之間。根據一個示例實施例，溝槽體積在大約-70 μ m2%和大約-15 μ m2%之間。
[0093]根據一個示例實施例，光纖還可以包括圍繞內溝槽的外溝槽，並且包括:在大約4 μ m和大約8 μ m之間的平臺寬度；在大約I μ m和大約5 μ m之間的溝槽寬度；在135 μ m2和大約170 μ m2之間的纖芯有效面積(Aeff);大於大約0.08%的相對有效折射率差(Neff)；小於大約0.8dB的品質因數(FOM)邊界距離；在大約O μ m和大約25 μ m之間的外溝槽寬度；以及在大約-0.33%和大約O %之間的外溝槽Λ。根據一個示例實施例，光纖還可以包括以下一個或多個:小於大約6.8 μ m的纖芯半徑；小於大約6 μ m的平臺寬度；小於大約13 μ m的溝槽內半徑；大於大約_60μπι2%的溝槽體積；或者小於大約120的微彎敏感度。
[0094]根據一個示例實施例，光纖還可以包括小於大約25%的微彎邊界(MBF)距離，其中微彎邊界(MBF)距離定義為:B1.纖芯Λ+Β2.(纖芯半徑r+Β3.纖芯體積+B4.溝槽Δ+Β5.(溝槽內半徑.溝槽內半徑+Β7.溝槽體積+Β8.溝槽體積.溝槽內半徑,而且其中BI近似為690 ；Β2近似為-0.7 ；Β3近似為-0.2 ；Β4近似為14 ；Β5近似為3 ；Β6近似為0.07 ；Β7近似為0.03 ;並且Β8近似為-0.0016。
[0095]根據一個示例實施例，光纖還可以包括圍繞內溝槽的外溝槽，其中微彎邊界(MBF)距離小於大約25%，並且還包括小於大約0.5dB的品質因數(FOM)邊界距離，其中FOM邊界距離定義為=(A0+A1.纖芯Λ°_5+Α3.平臺寬度+Α4.溝槽Λ+Α5.溝槽體積+Α6.外溝槽寬度+Α7.外溝槽Λ +Α8.溝槽Λ.溝槽寬度+Α9.溝槽Λ.外溝槽寬度+Al0.溝槽Δ.外溝槽Λ)2，其中:Α0近似為-0.9 ；A1近似為35 ；A3近似為0.035 ；A4近似為270 ；A5近似為-0.02 ；A6近似為0.007 ；A7近似為-150 ；A8近似為50 ；A9近似為-15 ;並且AlO近似為8500。根據一個示例實施例，在1550nm的損耗小於0.180dB/km。
[0096]根據一個示例實施例，提供了對品質因數(FOM)性能進行優化的輔槽光纖。光纖包括具有縱軸的纖芯區域、圍繞所述纖芯區域的平臺區域、圍繞所述平臺區域的包層區域，所述纖芯和平臺以及包層區域被構造為支持並引導信號光在所述纖芯和平臺區域中在所述軸的方向以基橫模傳播，包層區域包括內溝槽和外溝槽。光纖還包括在135 μ m2和大約170 μ m2之間的纖芯有效面積(Aeff);大於大約0.08%的相對有效折射率差(Neff);在1550nm小於0.185dB/km的損耗；小於大約6.8 μ m的纖芯半徑；以及具有小於大約0.7dB品質因數(FOM)邊界距離的折射率分布。FOM邊界距離定義為=(A0+A1 ?纖芯Λ0.5+Α3 ?平臺寬度+Α4.溝槽Λ +Α5.溝槽體積+Α6.外溝槽寬度+Α7.外溝槽Λ +Α8.溝槽Λ.溝槽寬度+Α9.溝槽Λ.外溝槽寬度+Al0.溝槽Λ.外溝槽Λ)2，其中-M近似為_0.9 ；A1近似為35 ；A3近似為0.035 ；A4近似為270 ；A5近似為-0.02 ；A6近似為0.007 ；A7近似為-150 ；A8近似為50 ；A9近似為-15 ;並且AlO近似為8500。示例實施例可以包括具有小於0.8dB的FOM邊界距離的光纖。示例實施例可以包括具有小於0.7dB的FOM邊界距離的光纖。示例實施例可以包括具有小於0.6dB的FOM邊界距離的光纖。示例實施例可以包括具有小於
0.5dB的FOM邊界距離的光纖。示例實施例可以包括具有小於0.4dB的FOM邊界距離的光纖。
[0097]示例實施例可以包括以下一個或多個:小於大約6μπι的平臺寬度；小於大約13 μ m的溝槽 內半徑；大於大約_60μπι2%的溝槽體積；或者小於大約120的微彎敏感度。根據一個不例實施例，纖芯Δ在大約0.13%和大約0.23%之間。根據一個不例實施例,在1550nm的損耗小於0.180dB/km。根據一個不例實施例，光纖可以包括在大約5μηι2(%和大約9 μ m2 %之間的纖芯體積。根據一個示例實施例,平臺寬度在大約4 μ m和大約8 μ m之間。根據示例實施例，光纖可以包括在大約10 μ m和大約14 μ m之間的溝槽內半徑。根據示例實施例，光纖可以包括在大約I μ m和大約5 μ m之間的溝槽寬度。在一個示例實施例中，溝槽Δ小於大約-0.25%。在一個示例實施例中，溝槽體積在大約-70 μ m2%和大約-15 μ m2%之間。在一個示例實施例中，外溝槽Λ在大約-0.33%和大約0%之間。在一個示例實施例中，外溝槽寬度在大約Ομπι和大約25 μ m之間。
[0098]根據另一個示例實施例，提供了對微彎性能進行優化的輔槽光纖。光纖包括具有縱軸的纖芯區域、圍繞所述纖芯區域的平臺區域、圍繞所述平臺區域的包層區域，所述纖芯和平臺以及包層區域被構造為支持並引導信號光在所述纖芯和平臺區域中在所述軸的方向以基橫模傳播，包層區域包括內溝槽和外溝槽。光纖還包括在135 μ m2和大約170 μ m2之間的纖芯有效面積(Aeff);大於大約0.08%的相對有效折射率差(Neff);在1550nm小於
0.185dB/km的損耗；小於0.23%的纖芯Λ ;以及小於大約80%的微彎邊界(MBF)距離，其中微彎邊界(MBF)距離定義為:B1.纖芯Λ+Β2.(纖芯半徑-1+Β3.纖芯體積+B4.溝槽Δ+Β5.(溝槽內半徑.溝槽內半徑+Β7.溝槽體積+Β8.溝槽體積.溝槽內半徑,而且其中BI近似為690 ；Β2近似為-0.7 ；Β3近似為-0.2 ；Β4近似為14 ；Β5近似為3 ；Β6近似為0.07 ;Β7近似為0.03;並且Β8近似為-0.0016。在一個示例實施例中，纖芯Λ在大約
0.13%和大約0.20%之間。在一個示例實施例中，纖芯半徑在大約5.5 μ m和大約6.8 μ m之間。在一個示例實施例中，纖芯體積在大約5 μ m2%至大約9 μ m2%之間。在一個示例實施例中，溝槽Δ小於大約-0.25%。在一個示例實施例中，溝槽內半徑在大約IOym和大約14μηι之間。在一個示例實施例中,溝槽體積在大約-70μm2%和大約-15μηι2%之間。
[0099]根據示例實施例，光纖可以包括圍繞內溝槽的外溝槽，並且包括:在大約4μπι和大約8μπι之間的平臺寬度；在大約14 111和大約54 111之間的溝槽寬度；在135 μ Hi2和大約170 μ m2之間的纖芯有效面積(Aeff);大於大約0.08%的相對有效折射率差(Neff);小於大約0.8dB的品質因數(FOM)邊界距離；在大約O μ m和大約25 μ m之間的外溝槽寬度；以及在大約-0.33%和大約0%之間的外溝槽Λ，其中FOM邊界距離定義為=(Α0+Α1.纖芯Δ °_ 5+Α3.平臺寬度+Α4.溝槽Δ +Α5.溝槽體積+Α6.外溝槽寬度+Α7.外溝槽Δ +Α8.溝槽Λ.溝槽寬度+Α9.溝槽Λ.外溝槽寬度+Al0.溝槽Λ.外溝槽Λ )2，其中:AO近似為-0.9 ；A1近似為35 ；A3近似為0.035 ；A4近似為270 ；A5近似為-0.02 ；A6近似為0.007 ；A7近似為-150 ；A8近似為50 ；A9近似為-15 ;並且AlO近似為8500。在一個示例實施例中，在1550nm的光纖損耗小於0.180dB/km。
[0100]因此，示例實施例可以提供獲得為了對微彎引起的損耗不敏感而優化(或者接近優化)的光纖的技術效果。示例實施例可以提供進一步技術效果，即，提供微彎敏感度接近對於有效面積在大約100和大約160 μ m2之間的光纖的理想極限的光纖。不例實施例可以提供進一步技術效果，即，提供對系統光信噪比(OSNR)提供預測改進的光纖。
[0101]雖然本發明已經結合目前被認為最實際的以及多樣化的實施例進行了描述，但是應當理解，本發明不限於所公開的實施例，相反，本發明要覆蓋包括在所附權利要求範圍內的各種修改和等效布置。雖然在本文中採用特定的術語，但它們僅僅是在一般性和描述性的意義上使用的，而不是為了限制。
[0102] 該書面描述使用例子公開了本發明，包括最佳模式，並且還使本領域任何技術人員都能夠實踐本發明，包括製作和使用任何設備或系統並執行任何所結合的方法。本發明可作為專利的範圍在權利要求中定義，並且可以包括本領域技術人員可以想到的其它例子。如果這些其它例子具有不與權利要求文字語言不同的結構性元素，或者如果它們包括具有與權利要求文字語言非本質差別的等效結構性元素，則這些其它例子要在權利要求的範圍內。
【權利要求】
1.一種對品質因數(FOM)性能進行優化的輔槽光纖，包括具有縱軸的纖芯區域、圍繞所述纖芯區域的平臺區域、圍繞所述平臺區域的包層區域，所述纖芯和平臺和包層區域被構造為支持並引導信號光在所述纖芯和平臺區域中沿所述軸的方向以基橫模傳播，所述包層區域包括內溝槽和外溝槽，其中所述光纖還包括: 在135 μ m2和大約170 μ m2之間的纖芯有效面積(Aeff)； 大於大約0.08%的相對有效折射率差(Neff)； 在1550nm小於大約0.185dB/km的損耗； 小於大約6.8 μ m的纖芯半徑；以及 具有小於大約0.7dB的品質因數(FOM)邊界距離的折射率分布， 其中，FOM邊界距離被定義為=(A0+A1.纖芯Δ0.5+A3平臺寬度+麼4*溝槽Δ+Α5.溝槽體積+A6.外溝槽寬度+A7.外溝槽Δ+Α8.溝槽Δ.溝槽寬度+Α9.溝槽Δ.外溝槽寬度+Al0.溝槽Δ.外溝槽Δ)2， 其中: AO近似為-0.9 ； Al近似為35 ； A3近似為0.035 ； Α4近似為270 ； Α5近似為-0.02 ； Α6近似為0.007 ； Α7近似為-150 ； Α8近似為50 ； Α9近似為-15 ;並且 AlO近似為8500。
2.如權利要求1所述的光纖，還包括以下一個或多個: 小於大約6μπι的平臺寬度；小於大約13 μ m的溝槽內半徑；大於大約-60μπι2%的溝槽體積；或者小於大約120的微彎敏感度。
3.如權利要求1所述的光纖，其中纖芯Λ在大約0.13%和大約0.23%之間。
4.如權利要求1所述的光纖，其中在1550nm的損耗小於0.180dB/km。
5.如權利要求1所述的光纖，還包括在大約5μ m2(%和大約9 μ m2(%之間的纖芯體積。
6.如權利要求1所述的光纖,其中平臺寬度在大約4μm和大約8μ m之間。
7.如權利要求1所述的光纖,還包括在大約10μ m和大約14 μ m之間的溝槽內半徑。
8.如權利要求1所述的光纖,還包括在大約14111和大約54 111之間的溝槽寬度。
9.如權利要求1所述的光纖,其中溝槽Δ小於大約-0.25%。
10.如權利要求1所述的光纖,還包括在大約_70μm2%和大約-15μm2%之間的溝槽體積。
11.如權利要求1所述的光纖,其中外溝槽δ在大約-0.33%和大約0%之間。
12.如權利要求1所述的光纖,其中外溝槽寬度在大約Oμ m和大約25 μ m之間。
13.—種對微彎性能進行優化的輔槽光纖，包括具有縱軸的纖芯區域、圍繞所述纖芯區域的平臺區域、圍繞所述平臺區域的包層區域，所述纖芯和平臺和包層區域被構造為支持並引導信號光在所述纖芯和平臺區域中沿所述軸的方向以基橫模傳播，所述包層區域包括內溝槽和外溝槽，其中所述光纖還包括: 在135 μ m2和大約170 μ m2之間的纖芯有效面積(Aeff)； 大於大約0.08%的相對有效折射率差(Neff)； 在1550nm小於0.185dB/km的損耗； 小於0.23%的纖芯Δ ;以及 小於大約80%的微彎邊界(MBF)距離，其中微彎邊界(MBF)距離被定義為:B1.纖芯Δ +B2.(纖芯半徑）-1+Β3.纖芯體積+B4.溝槽△ +B5.(溝槽內半徑）-1+Β6.溝槽內半徑+Β7.溝槽體積+Β8.溝槽體積.溝槽內半徑，並且其中BI近似為690 ； Β2近似為-0.7 ； Β3近似為-0.2 ； Β4近似為14 ； Β5近似為3 ； Β6近似為0.07 ； Β7近似為0.03 ;並且 Β8 近似為-0.0016。
14.如權利要求13所述的光纖，其中纖芯△在大約0.13%和大約0.20%之間。
15.如權利要求13所述的光纖,其中纖芯半徑在大約5.5 μ m和大約6.8 μ m之間。
16.如權利要求13所述的光纖，其中纖芯體積在大約5μ m2%至大約9 μ m2%之間。
17.如權利要求13所述的光纖,其中溝槽Δ小於大約-0.25%。
18.如權利要求13所述的光纖，其中溝槽內半徑在大約10μ m和大約14 μ m之間。
19.如權利要求13所述的光纖，其中溝槽體積在大約-70μ m2 %和大約-15 μ m2 %之間。
20.如權利要求13所述的光纖，還包括圍繞內溝槽的外溝槽，並且包括: 在大約4μπι和大約8 μ m之間的平臺寬度； 在大約I μ m和大約5 μ m之間的溝槽寬度； 在135 μ m2和大約170 μ m2之間的纖芯有效面積(Aeff)； 大於大約0.08%的相對有效折射率差(Neff)； 小於大約0.SdB的品質因數(FOM)邊界距離； 在大約O μ m和大約25 μ m之間的外溝槽寬度；以及 在大約-0.33%和大約0%之間的外溝槽△ ； 其中，FOM邊界距離被定義為=(Α0+Α1.纖芯Δ0.5+A3*平臺寬度+麼4*溝槽△+Α5.溝槽體積+Α6.外溝槽寬度+Α7.外溝槽△+Α8.溝槽△.溝槽寬度+Α9.溝槽△.外溝槽寬度+Al0.溝槽△.外溝槽△)2， 其中: AO近似為-0.9 ； Al近似為35 ； A3近似為0.035 ； Α4近似為270 ；A5近似為-0.02 ；A6近似為0.007 ；A7近似為-150 ；A8近似為50 ；A9近似為-15 ;並且AlO近似為8500。
21.如權 利要求13所述的光纖，其中在1550nm的損耗小於0.180dB/km。
【文檔編號】G02B6/02GK103917903SQ201280053041
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年8月13日 優先權日:2011年9月21日
【發明者】R·L·林格勒, D·W·佩卡姆 申請人:Ofs菲特爾有限責任公司