大有效面積、高sbs閾值的光纖的製作方法
2023-05-12 14:56:41 3
專利名稱:大有效面積、高sbs閾值的光纖的製作方法
相關申請
本申請要求2005年10月3日提交的美國專利申請No.11/243,336的優先權,該申請的內容通過引用結合於此。
背景技術:
1.發明領域 本發明涉及高SBS閾值光纖,尤其涉及具有大有效面積的高SBS閾值光纖。
2.
背景技術:
受激布裡淵散射(SBS)是許多光學傳輸系統中的主要非線性損失。在許多系統中,需要在保持高信噪比(SNR)的同時向光纖加載較大功率。然而,隨著加載到光纖中的加載功率或入射信號的信號功率增大,加載功率會超過特定閾值功率,並且信號功率的一部分會因SBS而被反射為反射信號。因此,大量信號功率會因SBS而被不利地反射回發送器。此外,散射過程增大信號波長處的噪聲水平。信號功率的減小和噪聲增強的雙重作用降低了SNR,並導致性能降級。
在有限溫度下,在玻璃中會發生與晶體中聲子類似的熱激發,並且這些振動模式與低強度信號光的相互作用會產生自發布裡淵散射。強光場通過由於強入射和自發反射光的衝擊而引起壓力波或聲波的電致伸縮而生成壓力或聲波。壓力的變化導致材料密度發生變化,從而造成折射率波動。最終結果是光波的強電場分量生成導緻密度波動的壓力波或聲波。聲波改變折射率,並通過布拉格衍射而增強反射光振幅。在光纖的SBS閾值之上,受雷射子的數目極高,從而導致限制所傳輸光功率並降低SNR的強反射場。
發明概述 本文公開了一種具有高受激布裡淵散射閾值的光波導光纖。該光纖較佳地具有大光學有效面積。該光纖傳導至少一個光學模和多個聲學模,包括聲學模L01和聲學模L02。光纖包括具有折射率分布和中心線的纖芯以及包圍纖芯並與之直接相鄰的包層。
在一組實施方式中,本文公開的光纖包括長度;具有折射率分布和中心線的纖芯,該纖芯包括具有最大相對摺射率Δ1MAX的中心區域,包圍中心區域並與之直接相鄰的中間區域,該中間區域具有最小相對摺射率Δ2MIN2MIN,以及包圍中間區域並與之直接相鄰的外圍區域,該外圍區域具有最大相對摺射率Δ3MAX,其中Δ1MAX>Δ2MIN,且Δ3MAX>Δ2MIN;以及包圍纖芯並與之直接相鄰的包層;其中該光纖在1550nm處有衰減;其中纖芯的折射率被選擇成提供大於約9.3+10log[(1-e-(0.19)(50)/4.343)/(1-e-(α)(L)/4.343)]的以dBm為單位的絕對SBS閾值,其中L是以km為單位的長度且α是1550nm處以dB/km為單位的衰減。較佳地,纖芯的折射率被選擇成在1550nm處提供大於80μm2的光學有效面積。較佳地,纖芯的折射率被選擇成在1400nm以下提供零散射波長。較佳地,纖芯的折射率被選擇成在1550nm波長處提供大於15ps/nm-km的散射。較佳地,纖芯的折射率被選擇成在1550nm處提供小於0.07ps/nm2-km的散射斜率。在較佳實施方式中,Δ1MAX>0.4%。較佳地,以dBm為單位的絕對SBS閾值大於約9.5+10log[(1-e-(0.19)(50)/4.343)/(1-e-(α)(L)/4.343)]。較佳地,在1550nm處的衰減小於0.23dB/km,更佳地小於0.22dB/km,還更佳地小於0.21dB/km,再更佳地小於0.2dB/km。
較佳地,Δ1MAX>0,Δ3MAX>0,且Δ2MIN>0。較佳地,整個纖芯相對於包層的折射率大於0。
在諸實施方式的一個子集中,Δ1MAX大於Δ3MAX。在另一子集中,Δ1MAX基本上等於Δ3MAX。在再一子集中,Δ1MAX小於Δ3MAX。
較佳地,|Δ1MAX-Δ2MIN|>0.25%,更佳地,Δ1MAX-Δ2MIN>0.25%。較佳地,Δ2MIN<0.4%,更佳地,Δ2MIN在0.1與0.4%之間。在某些較佳實施方式中,Δ2MIN在0.1與0.3%之間。在其它較佳實施方式中,Δ2MIN在0.2與0.3%之間。
較佳地,|Δ3MAX-Δ2MIN|>0.10%,更佳地,Δ3MAX-Δ2MIN>0.10%。在較佳實施方式中,Δ1MAX>0.4%,Δ1MAX-Δ2MIN>0.25%,Δ2MIN在0.1與0.4%之間,且Δ3MAX-Δ2MIN>0.10%。
在較佳實施方式中,以dBm為單位的絕對SBS閾值大於約9.5+10log[(1-e-(0.19)(50)/4.343)/(1-e-(α)(L)/4.343)]。
在較佳實施方式中,1550nm處的光學有效面積大於90μm2。在其它較佳實施方式中,在1550nm處的光學有效面積大於100μm2。
在某些較佳實施方式中,零色散波長在1230與1400nm之間。在其它較佳實施方式中,零色散波長在1230與1340nm之間。在其它較佳實施方式中,零色散波長在1280與1340之間。
較佳地,光纖傳導至少一個光學模和多個聲學模,包括聲學模L01和聲學模L02,其中聲學模L01具有在光纖的布裡淵頻率處不小於170μm2的第一聲光有效面積,AOEAL01,並且聲學模L02具有在光纖的布裡淵頻率處不小於170μm2的第二聲光有效面積,AOEAL02。較佳地,0.4<AOEAL01/AOEAL02<2.5。
在較佳實施方式中,1550nm處的光學有效面積大於80μm2並小於120μm2。
本文公開的光學通信系統包括發送器、接收器以及光學連接發送器和接收器的光學傳輸線,該光學傳輸線包括光學連接到第二光纖的本文公開的光纖,第二光纖在1550nm處具有-70與-150ps/nm-km之間的散射。
在另一組實施方式中,本文公開一種光纖,包括長度;具有折射率分布和中心線的纖芯,該纖芯具有最大相對摺射率ΔMAX,其中ΔMAX>0.4%;以及包圍該纖芯並與之直接相鄰的包層,其中該光纖在1550nm處有衰減,其中該纖芯的折射率被選擇成提供以dBm為單位的大於約9.8+10log[(1-e-(0.19)(50)/4.343)/(1-e-(α)(L)/4.343)]的絕對SBS閾值,其中L是以km為單位的長度,α是1550nm處以dB/km為單位的衰減。在較佳實施方式中,ΔMAX位於0到1μm之間的半徑處。較佳地,該纖芯的折射率被選擇成在1550nm處提供大於80μm2的光學有效面積。在較佳實施方式中,以dBm為單位的絕對SBS閾值大於約10.0+10log[(1-e-(0.19)(50)/4.343)/(1-e-(α)(L)/4.343)]。較佳地,1550nm處的衰減小於0.23dB/km,更佳地小於0.22dB/km,還更佳地小於0.21dB/km,再更佳地小於0.2dB/km。在某些較佳實施方式中,1550nm處的衰減小於0.19dB/km。
在某些較佳實施方式中,光纖在1380μm處具有比1310nm處的衰減大不超過0.3dB的衰減。
較佳地,整個纖芯相對於包層的折射率大於0%。
在某些較佳實施方式中,纖芯的基本上全部,較佳地全部具有α分布的相對摺射率,其中α<1。
在其它較佳實施方式中,纖芯包括中心區域和包圍中心區域並與之直接相鄰的外圍區域,其中中心區域包括ΔMAX。
在其它較佳實施方式中,該纖芯包括具有最大相對摺射率Δ1MAX的中心區域,包圍該中心區域並與之直接相鄰的中間區域,該中間區域具有最小相對摺射率Δ2MIN,以及包圍中間區域並與之直接相鄰的外圍區域,該外圍區域具有最大相對摺射率Δ3MAX,其中Δ1MAX>Δ2MIN並且Δ3MAX>Δ2MIN。較佳地,Δ1MAX>0,Δ3MAX>0並且Δ2MIN>0。
在諸實施方式的一個子集中,Δ1MAX大於Δ3MAX。在另一子集中,Δ1MAX基本上等於Δ3MAX。在再一子集中,Δ1MAX小於Δ3MAX。
較佳地,|Δ1MAX-Δ2MIN|>0.25%,更佳地Δ1MAX-Δ2MIN>0.25%。較佳地,Δ2MIN<0.4%,更佳地Δ2MIN在0.1與0.4%之間。在某些較佳實施方式中,Δ2MIN在0.1與0.3%之間。在其它較佳實施方式中,Δ2MIN在0.2與0.3%之間。
較佳地,|Δ3MAX-Δ2MIN|>0.10%,更佳地,Δ3MAX-Δ2MIN>0.10%。
本文公開了一種光學通信系統,包括發送器、接收器以及光學連接發送器和接收器的光學傳輸線,該光學傳輸線包括光學連接到第二光纖的本文所述的光纖,第二光纖在1550nm處具有-70與-150ps/nm-km之間的色散。
較佳地,光纖傳導至少一個光學模和多個聲學模,包括聲學模L01和聲學模L02,其中聲學模L01具有在光纖的布裡淵頻率處不小於170μm2的第一聲光有效面積AOEAL01,而聲學模L02在光纖的布裡淵頻率處具有不小於170μm2的第二聲光有效面積AOEAL02。較佳地,0.4<AOEAL01/AOEAL02<2.5。
在較佳實施方式中,1550nm處的光學有效面積大於80μm2,並小於120μm2。
該光纖較佳地具有小於1400nm的零色散波長(或者色散零或λ0),更佳地小於1340nm。較佳地,光纖在波長1550nm處具有在15與21ps/nm-km之間的色散。
在較佳實施方式中,1550nm處光學模的有效面積大於80μm2;聲學模L01在光纖的布裡淵頻率處具有不小於170μm2的第一聲光有效面積AOEAL01,而聲學模L02在光纖的布裡淵頻率處具有不小於170μm2的第二聲光有效面積AOEAL02;以及0.4<AOEAL01/AOEAL02<2.5。較佳地,AOEAL01和AOEAL02在光纖的布裡淵頻率處不小於180μm2。更佳地,AOEAL01和AOEAL02在光纖的布裡淵頻率處不小於190μm2。較佳地,在1550nm處的衰減小於0.23dB/km,更佳地小於0.22dB/km,還更佳地小於0.21dB/km,再更佳地小於0.2dB/km。在某些較佳實施方式中,1550nm處的衰減小於0.19dB/km。
在較佳實施方式中,光纖在1310與1340nm之間,較佳地在1320與1340nm之間範圍內的一波長處具有零色散。在其它較佳實施方式中,光纖在1320nm以下,較佳地在1290與1320nm之間的範圍內的一波長處具有零色散。
在某些較佳實施方式中,光纖在波長1550nm處具有在15與17ps/nm-km之間的散射。在其它較佳實施方式中,該光纖在波長1550nm處具有在17與20ps/nm-km之間的色散。
在某些較佳實施方式中,該光纖具有大於85μm2的光學有效面積。在其它較佳實施方式中,該光纖具有大於95μm2的光學有效面積。在其它較佳實施方式中,該光纖具有大於100μm2的光學有效面積。
較佳地,該光纖在1550nm處具有小於15dB,較佳地小於10dB的針腳陣列彎曲損耗。
較佳地,該光纖具有小於1dB/m,較佳地小於0.7dB/m的橫向負載衰減。
在較佳實施方式中,纖芯包括從中心線延伸到1μm半徑的第一部分,該第一部分具有大於0.25%並小於0.5%的相對摺射率。
較佳地,本文描述並公開的光纖在約1260nm與約1650nm之間的多個操作波長窗口處實現合適的性能。更佳地,本文描述和公開的光纖在從約1260nm至1650nm的多個波長處實現合適的性能。在較佳實施方式中,本文描述和公開的光纖是能夠適應在至少1310nm窗口和1550nm窗口中進行操作的雙窗口光纖。
現在詳細參照本發明的較佳實施方式,其示例在附圖中示出。
附圖簡述
圖1示出與如本文所公開的第一組光波導纖維較佳實施方式相對應的折射率分布; 圖2示出與如本文所公開的第二組光波導纖維較佳實施方式相對應的折射率分布; 圖2A-2C示出與圖2的第二組較佳實施方式相對應的另一折射率分布; 圖3示出圖1和2的較佳實施方式中折射率相對於半徑的變化; 圖4是如本文所公開的光波導纖維的較佳實施方式的示意橫截面圖; 圖5是採用如本文所公開的光纖的光纖通信系統的示意圖; 圖6-11和圖11A-11D示出與如本文所公開的第三組光波導纖維較佳實施方式相對應的相應折射率分布; 圖12-15和15A-15F示出與如本文所公開的第四組光波導纖維較佳實施方式相對應的相應折射率分布; 圖16示出與如本文所公開的第五組光波導光纖較佳實施方式相對應的相應折射率分布; 圖17示出與如本文所公開的第六組光波導纖維較佳實施方式相對應的相應折射率分布; 圖18示出與如本文所公開的第七組光波導纖維較佳實施方式相對應的相應折射率分布; 圖19示出與如本文所公開的第八組光波導纖維較佳實施方式相對應的相應折射率分布; 圖20是用於測量SBS閾值的典型測量系統的示意圖;以及 圖21是反向散射功率相對於輸入功率的曲線,以及用於典型光纖SBS閾值測量的一階和二階倒數的曲線; 圖22示意性地示出採用如本文所公開的光纖的光學通信系統; 圖23-27示出與如本文所公開的第九組光波導光纖較佳實施方式相對應的相應折射率分布。
較佳實施方式的詳細描述 本發明的附加特徵和優點在以下詳細描述中得到闡述,並通過該描述對本領域技術人員而言變得顯而易見,或者可通過如在以下描述以及權利要求書和附圖中描述地實踐本發明而意識到。
「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」被定義為Δ%=100x(ni2-nc2)/2ni2,其中ni是區域i中的最大折射率,除非另行指出,並且nc是包層區域的平均折射率。如本文所使用地,相對摺射率由Δ表示,且其值以「%」為單位給出,除非另行指出。在一區域的折射率小於包層區域的平均折射率的情形中,相對摺射率百分比為負,並且被稱為具有下沉區域或下沉折射率,並且在折射率最負的點處來計算,除非另行指出。在一區域的折射率大於包層區域的平均折射率的情形中,相對摺射率百分比為正,並且該區域被稱為上升或具有正折射率。在本文中,「上摻雜物(updopant)」被視為傾向於升高相對於未摻雜的純SiO2的折射率的摻雜物。在本文中,「下摻雜物(downdopant)」被視為傾向於降低相對於未摻雜的純SiO2的折射率的摻雜物。當伴隨有非上摻雜物的一種或多種其它摻雜物時,上摻雜物可出現在具有負相對摺射率的光纖區域中。類似地,並非上摻雜物的一種或多種其它摻雜物可以出現在具有正相對摺射率的光纖區域中。當伴隨有非下摻雜物的一種或多種摻雜物時,下摻雜物可出現在具有正相對摺射率的光纖區域中。類似地,並非下摻雜物的一種或多種其它摻雜物可以出現在具有負相對摺射率的光纖區域中。
波導光纖的「色散」(除非另行指出,在本文中稱為「色散」)是材料色散、波導色散和模間色散之和。在單模波導光纖的情形中,模間色散為零。零色散波長是色散值為零的波長。色散斜率是色散相對于波長的變化率。
「有效面積」被定義為 Aeff=2π(∫f2 r dr)2/(∫f4 r dr) 其中積分極限是0到∞,f是與在波導中傳播的光相關聯的電場的橫向分量。如本文所使用的,「有效面積」或「Aeff」是指1550nm波長處的光學有效面積,除非另行指出。
術語「α分布」是指相對摺射率分布,用以「%」為單位的Δ(r)表示,其中r是半徑,它遵循以下等式 Δ(r)=Δ(ro)(1-[|r-ro|/(r1-ro)]α), 其中ro是Δ(r)最大的點,r1是Δ(r)%為零的點,且r在ri≤r≤rf的範圍內,其中Δ被定義如上,ri是α分布的初始點,rf是α分布的終點,並且α是實數指數。
使用Peterman II方法來測量模場直徑(MFD),其中2w=MFD,並且w2=(2∫f2 r dr/∫[df/dr]2r dr),積分極限是0至∞。
波導光纖的抗彎可以通過預定測試條件下的感應衰減來度量。
一種彎曲測試是橫向負載微彎測試。在該所謂的「橫向負載」測試中,將預定長度的波導光纖置於兩個平板之間。將#70線網附加到板之一上。已知長度的波導光纖夾在板之間,並且在以30牛頓的力將板擠壓在一起的同時測量參考衰減。然後,向板施加70牛頓的力,並測量以dB/m為單位的衰減增加。衰減增加是波導的橫向負載衰減。
「針腳陣列」彎曲測試用於比較波導光纖對彎曲的相對抵抗。為了執行這種測試,對基本上不導致彎曲損耗的波導光纖測量衰減損耗。然後,繞針腳陣列編織波導光纖,並再次測量衰減。由彎曲引起的損耗是兩個測量衰減之差。針腳陣列是在平坦表面上排成一行並保持在固定垂直位置的一組10個圓柱形針腳。針腳的中心到中心的間距是5mm。針腳直徑是0.67mm。在測試期間,施加足夠的張力,以使波導光纖順應針腳表面的一部分。
對於給定模式,理論光纖截止波長,或「理論光纖截止」,或者「理論截止」是一波長,在該波長以上所傳導的光在該模式下不能傳播。數學定義可以在Jeunhomme的Single Mode Fiber Optics(單模光纖光學),第39-44頁,Marcel Dekker,New York,1990中找到,其中理論光纖截止被描述為模式傳播常數變得與外圍包層中的平面波傳播常數相等的波長。該理論波長適於無限長的光纖,較佳地適於半徑沒有變化的直光纖。
由於彎曲和/或機械壓力引起的損耗,有效光纖截止小於理論截止。在此上下文中,截止是指LP11和LP02模式的較高者。在測量中通常不能識別LP11和LP02,但是它們在光譜測量中明顯是梯級的,即在比測得截止更長的波長下在該模式中觀測不到任何功率。可以通過標準的2m光纖截止測試即FOTP-80(EIA-TIA-455-80)來測量實際光纖截止,以得到「光纖截止波長」,也稱為「2m光纖截止」或「測得截止」。進行FOTP-80標準測試是為了使用受控量的彎曲來剝除高階模式或者將光纖的光譜響應對多模光纖歸一化。
由於纜線環境中彎曲和機械壓力的水平更高,因此纜線截止波長,或「纜線截止」甚至比測得的光纖截止更低。實際纜線條件可以由EIA-445光纖光學測試過程中描述的纜線截止測試來近似,該測試過程是EIA-TIA光纖光學標準(即電子產業聯盟-通訊產業協會光纖光學標準)的一部分,通常被稱為FOTP。纜線截止測量在通過傳輸功率的單模光纖的EIA-455-170纜線截止波長,或者「FOTP-170」中有描述。
κ是在特定波長處色散除以色散斜率的比值。在本文中除非另行指出,否則所提及的κ是在1550nm波長處的。
在本文中除非另行指出,否則光學特性(諸如色散、色散斜率等)是針對LP01模式報告的。
波導光纖電信鏈路,或簡稱鏈路是由光信號發送器、光信號接收器以及相應端部光學耦合到發送器和接收器以在其間傳輸光信號的一定長度的單個或多個波導光纖。該波導光纖的長度可以由端對端順序排列而接合或連接在一起的多個較短長度構成。鏈路可以包括附加光學組件,諸如光學放大器、光學衰減器、光學隔離器、光學開關、濾光器、或復用或解復用設備。可以將一組相互連接的鏈路視為電信系統。
本文所使用的光纖跨度包括在諸如兩個光學放大器之間、或復用設備與光學放大器之間的光學設備之間延伸的光纖或串聯熔合在一起的多根光纖的長度。跨度可包括如本文所公開的光纖的一個或多個部分,並且可進一步包括例如如為了實現所需系統性能或諸如跨度一端處的剩餘色散的參數而選擇的其它光纖的一個或多個部分。
各種波長帶、或操作波長範圍、或波長窗口可以定義如下「1310nm帶」是1260至1360nm;「E帶」是1360至1460nm;「S帶」是1460至1530nm;「C帶」是1530至1565nm;「L帶」是1565至1625nm;以及「U帶」是1625至1675nm。
當光波在其中存在聲學模的光波導中傳播時,散射光的頻率由相位和波矢量匹配條件來確定
其中E1和E2分別是入射和反射光波的電場,ω1和ω2是相應頻率,κ1和κ2是相應光波矢量,ρ是材料密度,Ω是聲學頻率,以及q是聲波矢量。
相位匹配條件為 ω1=ω2+Ω q=κ1-κ2 布裡淵頻率為 Ω=|q|v Ω=2nvω1/c 體材料二氧化矽的布裡淵頻率約為11GHz,並且v是聲速。
描述三維布裡淵散射的電場為 入射場 反射場 其中f(r)是與基礎模場相對應的電場的橫向分量,A1(z,t)是電場包絡。項「c.c.」表示第一項的復共軛。材料密度變化可如下表示 其中qn是波數,ρ0是平均材料密度,並且Ωn是聲學模L0n的聲學頻率,且其中c.c.是復共軛。對於材料密度變化,求和是在「n」個微弱傳導的聲學模上進行的,fna(r)是聲學包絡函數,並且an是模式「n」的模式係數。材料密度遵守如下表示的聲波方程 其中Γ′是阻尼參數,γe是電致伸縮常數並且v是聲速。
聲場如下給出 其中fna(r)是聲學模L0n的橫向分量,k是與光纖的電致伸縮係數成比例的常數,並且ρa(r)是聲場的總的橫向分量。
由聲場引起的折射率變化與聲場的振幅大致成比例並且使用標準擾動理論,傳播常數的變化為
該過程的非線性和有效克爾係數為
其中L0n模式的聲光有效面積定義如下 計算光纖布裡淵頻率處的聲光有效面積的值。
光學有效面積為
這兩個有效面積具有相同的分子,但是聲光有效面積的分母是聲場和光場之間重疊的量度。由於該重疊項是在分母中,因此小的重疊導致較大的聲光有效面積。
SBS增益因子由與拉曼放大中類似的等式確定 Pj=|Aj|2
其中k0是光波數,γ2e是電致伸縮係數,ρ0是密度,n是折射率,Ω是布裡淵頻率,並且Γ是布裡淵線寬。SBS閾值與SBS增益因子和線寬Γ之積成反比,所以SBS增益因子和線寬應該儘可能大。
已經設計出具有穩定光學特性和較大聲光有效面積的波導。對大量已製備光纖的測量已經證實以上給出的聲光有效面積與SBS增益因子之間的聯繫。
在特定波長處光學單模的光波導光纖可能在同一光學波長處是聲學多模的,因為與布裡淵頻率相對應的聲學波長是0.55微米量級的,這與典型光波導光纖的尺寸相比太小。在相對較低加載功率下的自發布裡淵散射情形中,入射光場被每個聲學模布裡淵散射,並且布裡淵增益光譜示出對應於與聲學模的每一個相互作用的光場的峰。在相對較高加載功率下,SBS閾值被超越,且通常聲學模之一變成主導,而其它聲學模沒能在模式競爭中倖存,從而導致受激布裡淵散射的發生。
由於光模場和聲學模場之間的耦合增強,更多光功率被不期望地向光信號傳播的相反方向反射。
如本文所公開的,較佳地通過本文所公開光纖的折射率分布來減小光模和聲學模之間的耦合。較佳的,光模場保持延伸,而聲場變得更緊密受限以減小光模場與聲場之間的重疊。
本文所公開的光纖傾向於將主導聲學模場(通常為L01)的模場向光纖中心線拉動,從而造成聲場和光場之間的耦合減小。本文所公開的光纖還較佳地傾向於將下一主導聲學模場(通常為L02)的模場向光纖的中心線拉動,從而造成該下一主導聲學模場與光場之間的耦合減小。
通常,光纖中的聲場比光場更加局限在(通常局限得多)在光纖中心線附近。因此,在光纖纖芯的中心部分中,聲場的行為很大程度上受例如光纖中心2微米徑向區域中的密度變化的影響,以及因此受光纖纖芯中折射率分布的影響。
已經發現,為了實現高SBS閾值的光纖,光纖的最小聲光面積應該儘可能大。然而,也發現,主導聲學模(通常為L01)的聲光面積以及第二主導聲學模(通常為L02)的聲光面積通常應該在大小上儘可能彼此接近。在沒有任何特定理論的限制下,這兩種模的聲光面積值的相對接近會使兩種聲學模之間的光學-聲學耦合分離,從而以一種方式總體協作地減小耦合,這種方式是通過簡單地具有極大的一個聲光面積而另一聲光面積比該極大聲光面積小得多所不能實現的。而且,光場可以耦合到兩個以上的聲學模,從而為反射信號的消散提供附加路徑。
本文所公開的光纖的布裡淵頻率較佳地在10至12GHz之間。
本文所公開的光纖包括纖芯和包圍纖芯並與之直接相鄰的包層(或覆層)。包層具有折射率分布Δ包層(r)。較佳地,貫穿該包層,Δ包層(r)=0。纖芯包括折射率分布Δ纖芯(r)。纖芯具有在半徑rΔMAX處出現的以%為單位的最大相對摺射率ΔMAX。在較佳實施方式中,纖芯由多個纖芯部分構成,每個部分都具有相應折射率分布,例如Δ纖芯1(r),Δ纖芯2(r)等等。每個纖芯部分可以具有該纖芯部分的最大相對摺射率,即以%報告的局部最大值,例如第一纖芯部分的Δ1MAX,第二部分的Δ2MAX,等等。類似地,纖芯部分可以具有最小的相對摺射率,諸如Δ2MIN等。最大或最小相對摺射率可以在特定半徑處出現,諸如rΔ1MAX或rΔ2MIN等。對於本文所公開的實施方式,在本文中將纖芯定義成在半徑r纖芯處結束。
已經發現,在光纖中心線處或附近、尤其是光纖纖芯的中心部分的更高摻雜濃度迫使聲學模更加緊密受限。
較佳地,纖芯由摻雜鍺的二氧化矽,即摻雜氧化鍺的二氧化矽構成。相對於其包層,纖芯、尤其是纖芯中心部分的摻雜有利地降低了光纖纖芯中的聲速,從而造成聲場的全內反射。可以在本文所公開的光纖的纖芯內、尤其是中心線上或附近單獨或組合地採用除鍺以外的摻雜物,以獲得所需折射率和密度。雖然高折射率值(或高上摻雜物水平)傾向於將聲學模場引向中心線,但是這些值也傾向於減小光學有效面積。在較佳實施方式中,本文所公開的光纖的纖芯具有非負的折射率分布,更佳地具有正折射率分布,其中纖芯被包層包圍並與之直接相鄰。
較佳地,本文所公開的光纖的折射率分布在從中心線到纖芯外半徑r纖芯是非負的。在較佳實施方式中,光纖在纖芯中包含非折射率減小的摻雜物。
在某些較佳實施方式中,纖芯的相對摺射率具有在上邊界曲線與下邊界曲線之間的值Δ纖芯(r)。例如,上邊界曲線(在圖1和2中由「U1」標示)是由至少兩個點定義的直線,包括在半徑0處Δ為0.6%的第一上方點以及在半徑14.25μm處Δ為0%的第二上方點,並且下邊界曲線(在圖1和2中由「L」標示)是由至少兩個點定義的直線,包括半徑0處Δ為0.25%的第一下方點以及半徑6μm處Δ為0%的第二下方點。
纖芯包括從中心線延伸到約1μm半徑的第一部分。
在較佳實施方式中,Δ1MAX>0.4%,並且較佳地,1550nm處的光纖有效面積大於80μm2,更佳地在80與120μm2之間,再更佳地在80與110μm2之間。在沒有任何特定理論的限制下,Δ1MAX的這些值會增強聲學模向光纖中心線的局域化或「拉動」。此外,已經發現,Δ1MAX的這些值有助於降低光纖中的微彎曲損耗。
第一組較佳實施方式 表1列出說明性的第一組較佳實施方式,示例1和2。圖1分別在曲線1-2中示出示例1-2的對應折射率分布。
諸如本文所公開的示例1-2所示的光纖在1550nm處具有大於90μm2的光學模有效面積、在光纖的布裡淵頻率處具有不小於170μm2的第一聲光有效面積AOEAL01的第一光學模L01、以及在光纖的布裡淵頻率處具有不小於170μm2的第二聲光有效面積AOEAL02的第二聲學模L02,其中0.4<AOEAL01/AOEAL02<2.5。
在較佳實施方式中,諸如本文所公開的示例1-2所示的光纖具有在1550nm下大於15ps/nm-km的色散,更佳地在15與21ps/nm-km之間,還更佳地在15與17ps/nm-km之間;在1550nm處小於0.07ps/nm2-km的色散斜率,較佳地在0.05與0.07ps/nm2-km之間;230與290nm之間的κ;零色散波長,小於1400nm,更佳地小於1340nm,還更佳地在1310與1340nm之間,再更佳地在1320與1340nm之間;在1550nm處大於90μm2的光學有效面積,更佳地在90與100μm2之間;在1550nm處大於10μm的光模場直徑,較佳地在10與11μm之間;在1550nm處小於20dB的針腳陣列彎曲損耗,更佳地小於15dB,還更佳地小於10dB;在1310nm處小於5ps/nm-km的色散,更佳地小於3ps/nm-km;以及在1310nm處小於0.10ps/nm2-km的色散斜率。較佳地,在1550nm處的衰減小於0.2dB/km,更佳地小於0.195dB/km,還更佳地小於0.190dB/km,再更佳地小於0.188dB/km。較佳地,纖芯具有α<1的α分布,更佳地α在0.5與1之間。
第二組較佳實施方式 表2A & 2B列出第二組說明性較佳實施方式,示例3至7以及7A至7E。圖2在曲線3-7中分別示出示例3至7的對應折射率分布。圖2A、2B和2C分別示出示例7A、7B-7C以及7D-7E的對應折射率分布。
諸如本文所公開的示例3-7和7A-7E所示的光纖在1550nm處具有大於90μm2的光學模有效面積、具有不小於170μm2的第一聲光有效面積AOEAL01的第一聲學模L01;以及具有不小於170μm2的第二聲光有效面積AOEAL02的第二聲學模L02,其中0.4<AOEAL01/AOEAL02<2.5。在較佳實施方式中,0.5<AOEAL01/AOEAL02<2,更佳地0.6<AOEAL01/AOEAL02<1.5。較佳地,Δ纖芯(r)在是直線的上邊界曲線(在圖1和2中由「U2」標示)與是直線的下邊界曲線(在圖1和2中由「L」標示)之間,其中上邊界曲線由至少兩個點定義,包括Δ纖芯(r=0)=0.6%的第一上方點和Δ纖芯(r=14.25μm)=0%的第二上方點,更佳地包括Δ纖芯(r=0)=0.5%的第一上方點和在半徑11.25μm處Δ纖芯(r=11.25μm)=0%的第二上方點,並且下邊界曲線由至少兩個點定義,包括Δ纖芯(r=0)=0.25%的第一下方點和Δ纖芯(r=6μm)=0%的第二下方點。較佳地,纖芯包括從中心線延伸到1μm半徑的第一部分,在第一部分中相對摺射率Δ纖芯1(r)大於0.25%並小於0.5%(但小於上邊界)。在較佳實施方式中,在第一部分中,Δ纖芯1(r)大於0.3%並小於0.5%(但小於上邊界)。較佳地,纖芯還包括包圍第一部分並與之直接相鄰的第二部分,第二部分延伸到2.5μm半徑,其中在第二部分中,Δ纖芯2(r)在0.20%與0.45%之間(但小於上邊界)。在較佳實施方式中,從r=1到r=1.5μm,Δ纖芯2(r)大於0.3%並小於0.45%(但是小於上邊界),對於從r=1.5至r=2.5μm的所有半徑,Δ纖芯2(r)大於0.2%並且小於0.35%。較佳地,纖芯還包括包圍第二部分並與之直接相鄰的第三部分,該第三部分延伸到4.5μm半徑,其中在第三部分中Δ纖芯3(r)在0.15%與0.35%之間(但小於上邊界)。在較佳實施方式中,在第三部分中,Δ纖芯3(r)在0.20%與0.30%之間。在較佳實施方式中,在第三部分中任何半徑之間Δ纖芯3(r)的差的絕對值小於0.1%。在較佳實施方式中,在r=2與r=4μm之間,平均dΔ/dR的絕對值<0.1%/μm,較佳地<0.5%/nm。在較佳實施方式中,在r=2.5與r=3.5μm之間,平均dΔ/dR的絕對值小於0.1%,更佳地<0.05%/μm。較佳地,(ΔMAX-Δ(3.5))>0.1%,更佳地>0.15%,還更佳地>0.2%。在較佳實施方式中,(ΔMAX-Δ(3.5))在約0.1%與0.3%之間。在其它較佳實施方式中,(ΔMAX-Δ(3.5))在約0.15%與0.25%之間。較佳地,纖芯還包括包圍第三部分並與之直接相鄰的第四部分,該第四部分延伸到6μm半徑,其中在第四部分中,Δ纖芯4(r)在0.10%與0.30%之間,更佳地在0.2%與0.3%之間(但小於上邊界)。在較佳實施方式中,從r=4.5到r=5,Δ纖芯4(r)在0.15%與0.30%之間(但小於上邊界)。在較佳實施方式中,從r=5到r=6,Δ纖芯4(r)在0.15%與0.30%之間,更佳地在0.2%與0.3%之間(但小於上邊界)。較佳地,尤其對於較大的光學有效面積,Δ纖芯(r=5.5)>0.1%,更佳地>0.15%,還更佳地>0.2%。較佳地,Δ纖芯(r=6)>0.0%,更佳地Δ纖芯(r=6)>0.05%,尤其是對於較大光學有效面積的實施方式。較佳地,纖芯還包括包圍第四部分並與之直接相鄰的第五部分,該第五部分延伸到9μm半徑,並具有在0.0%與0.2%之間(但小於上邊界)的Δ纖芯5(r),其中第五部分的至少一部分具有Δ纖芯5(r)>0%。在較佳實施方式中,在第五部分中,Δ纖芯5(r)在0.0%與0.15%之間。在較佳實施方式中,Δ(r=5.5μm)>0.1%。較佳地,Δ(r=6μm)>0%。較佳地,纖芯的最外半徑r纖芯大於6μm,更佳地大於6μm並小於15μm,還更佳地大於6μm並小於12μm。在較佳實施方式中,r纖芯在6μm與10μm之間。
在較佳實施方式中,諸如本文所公開的示例3-7和7A-7E所示的光纖較佳地具有在1550nm處大於15ps/nm-km的色散,更佳地在15與22ps/nm-km之間,還更佳地在16與21ps/nm-km之間;在1550nm處小於0.07ps/nm2-km的色散斜率,更佳地在0.05與0.07ps/nm2-km之間;在270與330nm之間的κ;小於1340nm的零色散,更佳地小於1320nm,還更佳地在1220與1320nm之間;在1550nm處大於90μm2的光學有效面積,更佳地大於95μm2,還更佳地在90μm2與120μm2之間;在1550nm處大於10μm的光模場直徑,更佳地在10與13μm之間,還更佳地在10與12.5μm之間;在1550nm處小於約20dB的針腳陣列彎曲損耗,更佳地小於15dB,還更佳地小於10dB;在1310nm處小於5ps/nm-km的色散,更佳地小於3ps/nm-km;以及在1310nm處小於0.10ps/nm2-km的色散斜率。較佳地,1550nm處的衰減小於0.20dB/km,更佳地小於0.19dB/km,還更佳地小於0.187dB/km。
圖3以曲線示出由示例1-7表示的光纖的折射率相對於光纖半徑的變化dΔ/dr。
較佳地,本文所公開的光纖的第一部分中的相對摺射率變化緩慢,以便減小可能反過來影響衰減和偏振模色散(PMD)的密度變化。因此,相對摺射率分布的斜率dΔ/dr較佳地對第一部分中的所有半徑都大於-0.20%/μm,更佳地對第一部分中(r=0至r=1μm)的所有半徑都大於-0.15%/μm。在某些實施方式中,ΔMAX與Δ纖芯(r=1μm)之間差的絕對值較佳地小於0.2%,更佳地小於0.15%,還更佳地小於0.1%。較佳地,本文所公開光纖的纖芯的第三部分中的相對摺射率相對平坦,即具有相對恆定值,以便改進彎曲並使零色散波長從約1310nm波長的偏移最小化。較佳地,在r=2.5與r=4.5之間,任意半徑之間Δ(r)的差的絕對值小於0.1%。較佳地,平均dΔ/dr在r=2與r=4μm之間具有<0.1%/μm的絕對值。較佳地,平均dΔ/dr在r=2.5與r=3.5μm之間具有<0.05%/μm的絕對值。
AOEAL01可以大於AOEAL02,或者AOEAL02可以大於AOEAL01,或者AOEAL01可以基本上等於AOEAL02。
在較佳實施方式中,AOEAL01和AOEAL02都小於400μm2。在其它較佳實施方式中,AOEAL01和AOEAL02都小於300μm2。
在較佳實施方式中,0.5<AOEAL01/AOEAL02<2。在其它較佳實施方式中,0.6<AOEAL01/AOEAL02<1.5。
如圖1和2所示的覆層或包層包圍纖芯的外圍區域並與之直接相鄰,其中Δ包層=0。
因此,示例3至7和7A-7E可被描述為具有包括內部區域(或中心區域)和包圍內部區域並與之直接相鄰的外圍區域的纖芯。纖芯的外圍區域較佳地具有正折射率。在較佳實施方式中,包圍內部區域並與之直接相鄰的外圍區域的出現有助於在所需波長處或所需波長範圍內提供所需散射值。較佳地,纖芯包括從中心線延伸到1μm半徑的第一部分,該第一部分具有大於0.25%並小於0.6%的相對摺射率,更佳地大於0.25%並小於約0.5%。在第一部分中,折射率較佳地在到達最大值ΔMAX=Δ1MAX之後平滑下降。在某些較佳實施方式中,第一部分包括整個光纖的最大值Δ纖芯,並且第一部分中的相對摺射率分布包括基本上平坦的部分,並且第三部分包括小於ΔMAX的Δ3MAX,並且第三部分中的相對摺射率分布包括基本上平坦的部分。在某些較佳實施方式中,第三部分的大部分具有相對平坦的相對摺射率分布Δ纖芯3(r)。
表3列出如本文所公開的經由外部氣相沉積(OVD)工藝製備的兩個樣本光纖示例8 & 9的特徵。
示例8-9的相對摺射率分布與以上示例5所述以及圖2中曲線5所示的分布類似。從接合在一起並一起作為長48km的光纖測量的示例8和9獲得約11.9dBm的絕對SBS閾值,該閾值是對類似長度的SMF-
或SMF-
光纖的約5.1dB的SBS閾值改進。
第三組較佳實施方式 表4A和4B列出第三組說明性較佳實施方式,示例10至15和示例15A至15D。圖6-11分別在曲線10-15中示出示例10至15的對應折射率分布,並且圖11A-11D在曲線15A-15D中分別示出示例15A至15D的對應折射率分布。
如本文所公開的示例10-15和15A-15D所示的光纖在1550nm處具有大於約80μm2的光學模有效面積、具有不小於170μm2的第一聲光有效面積AOEAL01的第一聲學模L01、以及具有不小於170μm2的第二聲光有效面積AOEAL02的第二聲學模L02,其中0.4<AOEAL01/AOEAL02<2.5。較佳地,在1550nm處的光學模有效面積大於約85μm2,更佳地在約85與110μm2之間。在某些較佳實施方式中,在1550nm處的光模有效面積在約85與100μm2之間。在某些較佳實施方式中,諸如圖10-13中,纖芯可包括具有所謂的中心線下陷的折射率分布。中心線下陷可以由一種或多種光纖製造方法得到。較佳地,纖芯包括第一部分,該第一部分從中心線延伸至1μm半徑並且較佳地具有在半徑rΔMAX處(可以在中心線處或與其間隔開)出現的小於0.7%、更佳地小於0.6%的最大相對摺射率ΔMAX=Δ1MAX(以百分比為單位)。相對摺射率Δ纖芯1(r)較佳地對rΔMAX與r=1μm之間的所有半徑都大於025%並小於0.7%。在較佳實施方式中,Δ纖芯1(r)對在rΔMAX與r=1μm之間的所有半徑都大於0.3%並小於0.6%。較佳地,纖芯還包括包圍第一部分並與之直接相鄰的第二部分,該第二部分延伸到2.5μm半徑,其中在第二部分中,Δ纖芯2(r)在0.15%與0.5%之間,更佳地在0.15%與0.45%之間。在較佳實施方式中,從r=1到r=1.5μm,Δ纖芯2(r)大於0.3%並小於0.45%,並且在較佳實施方式中,從r=1.5到r=2.5μm,Δ纖芯2(r)大於約0.2%並小於0.35%。較佳地,纖芯還包括包圍第二部分並與之直接相鄰的第三部分,該第三部分延伸到4.5μm半徑,其中在第三部分中,Δ纖芯3(r)在0.15%與0.35%之間。在較佳實施方式中,在第三部分中,Δ纖芯3(r)在0.20%與0.30%之間。在r=4μm處,較佳地Δ纖芯3>0.2%。較佳地,在第三部分中,Δ纖芯3(r)在0.15%與0.35%之間,更佳地在0.15%與0.3%之間。在較佳實施方式中,第三部分中任何半徑之間Δ纖芯3(r)的差的絕對值小於0.1%。在其它較佳實施方式中,第三部分中任何半徑之間Δ纖芯3(r)的差的絕對值小於0.05%。在較佳實施方式中,平均dΔ/dR在r=2與r=4μm之間具有<0.1%/μm的絕對值。在較佳實施方式中,平均dΔ/dR在r=2.5與r=3.5μm之間具有<0.05%/μm的絕對值。較佳地,(ΔMAX-Δ(3.5))>0.1%,更佳地>0.15%,還更佳地>0.2%。在較佳實施方式中,(ΔMAX-Δ(3.5))在0.10%-0.5%之間。在其它較佳實施方式中,(ΔMAX-Δ(3.5))在0.15%-0.4%之間。在其它較佳實施方式中,(ΔMAX-Δ(3.5))在0.2%-0.4%之間。較佳地,纖芯還包括包圍第三部分並與之直接相鄰的第四部分,該第四部分延伸到5與12μm之間的半徑,更佳地延伸到5與10μm之間的半徑,其中在第四部分中,Δ纖芯4(r)在0與0.30%之間。在較佳實施方式中,在第四部分中,Δ纖芯4(r)隨半徑增大而從小於等於0.30%的最大正相對摺射率減小到在0與0.03%之間的最小值。較佳地,包層包圍第四部分並與之直接相鄰。較佳地,纖芯在r纖芯處結束並且包層在此處開始,其中r纖芯>5μm,較佳地在5與12μm之間,更佳地在5與10μm之間。
在較佳實施方式中,諸如本文所公開的示例10-15和15A-15D所示的光纖較佳地具有在1550nm處大於15ps/nm-km的色散,較佳地在15與22ps/nm-km之間,更佳地在16與21ps/nm-km之間;在1550nm處小於0.07ps/nm2-km的色散斜率,較佳地在0.05與0.07ps/nm2-km之間;在250與300nm之間的κ;小於1340nm的零色散,較佳地小於1320nm,更佳地在1290與1320nm之間;在1550nm處大於80μm2的光學有效面積,更佳地大於85μm2w,還更佳地在85μm2與110μm2之間;在1550nm處大於10μm的光模場直徑,較佳地在10與13μm之間,更佳地在10與12μm之間;在1550nm處小於20dB的針腳陣列彎曲損耗,更佳地小於15dB,還更佳地小於10dB;1310nm處小於5ps/nm-km的色散,更佳地小於3ps/nm-km;以及在1310nm處小於0.10ps/nm2-km的色散斜率。較佳地,1550nm處的衰減小於0.2dB/km,更佳地小於0.195dB/km,還更佳地小於0.190dB/km,再更佳地小於0.185dB/km。
較佳地,本文所公開的光纖纖芯的第三部分中的相對摺射率相對平坦,即值相對恆定,以便改進彎曲並最小化零色散波長從約1310nm波長的偏移。較佳地,r=2.5與r=4.5之間的任何半徑之間Δ(r)的差的絕對值小於0.1%。較佳地,對於位於r=2與r=4μm之間的至少0.5μm的徑向距離,平均dΔ/dr具有<0.1%/μm的絕對值。較佳地,dΔ/dr在r=2.5與r=3.5μm之間的具有<0.05%/μm的絕對值。
AOEAL01可以大於AOEAL02,或者AOEAL02可以大於AOEAL01,或者AOEAL01可以基本上等於AOEAL02。
在較佳實施方式中,AOEAL01和AOEAL02都小於400μm2。在其它較佳實施方式中,AOEAL01和AOEAL02都小於300μm2。
在較佳實施方式中,0.5<AOEAL01/AOEAL02<2。在其它較佳實施方式中,0.6<AOEAL01/AOEAL02<1.5。
圖6-11所示的覆層或包層在r纖芯處包圍纖芯的外圍部分並與之直接相鄰,其中Δ包層=0。
因此,示例10至15以及15A至15D可被描述為具有包括內部區域(或中心區域)和包圍該內部區域並與之直接相鄰的外圍區域。纖芯的外圍區域較佳地具有正折射率。在較佳實施方式中,包圍內部區域並與之直接相鄰的外圍區域的出現有助於在期望波長或期望波長範圍內提供期望色散值。較佳地,纖芯包括從中心線延伸到1μm半徑的第一部分,該第一部分具有大於0.25%並小於0.7%的最大相對摺射率。圖10-13示出的曲線10-13示出由一種或多種光纖製造技術實現的所謂「中心線凹陷」。中心線凹陷被示為具有在0.1%與0.3%之間的最小相對摺射率,但是中心線可以採用小於最大相對摺射率的其它值。在第一部分中,折射率較佳地在達到最大值ΔMAX之後平滑下降。較佳地,第一部分包括整個光纖的最大值Δ纖芯。較佳地,第三部分包括小於ΔMAX(並小於Δ1MAX)的Δ3MAX,並且第三部分中的相對摺射率分布包括基本上平坦的部分。更佳地,第三部分的主要部分(例如大於1μm的徑向寬度)具有基本上平坦的相對摺射率分布Δ纖芯3(r)。
第四組較佳實施方式 表5A和5B列出說明性的第四組較佳實施方式,即示例16至20和20C至20F。圖12-15分別在曲線16-20中示出示例16-20的對應折射率分布。圖15A-15F分別在曲線20A-20F中示出示例20A-20F的對應折射率分布。
圖15A示出第四組較佳實施方式中的另一較佳實施方式,其中在曲線20A中示出示例20A的折射率分布,光纖具有以下特徵1310nm處2.06ps/nm-km的色散,1550nm處19.7ps/nm-km的色散,1550nm處0.061ps/nm2-km的色散斜率,κ為323nm,1550nm處以μm為單位的模場直徑(MFD1550),1550nm處0.193dB/km的衰減,1550nm處7.2dB的針腳陣列,1578nm的LP11截止(理論),1287nm的零色散波長,1550nm處111.9μm2的Aeff,3.75μm2的AOEAL01,349μm2的AOEAL02,349μm2的AOEAMIN,,1.07的AOEAL01/AOEAL02比值,在0、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、和6.5半徑處分別為0.50、0.43、0.36、0.30、0.25、0.22、0.22、0.22、0.35、0.37、0.37、0.04、0和0%的相對摺射率差Δ,ΔMAX-Δ(r=1)為0.14%,ΔMAX為0.50%,rΔMAX為0μm並且r纖芯為5.7μm。
圖15B示出第四組較佳實施方式中的另一較佳實施方式,其中在曲線20B中示出示例20B的折射率分布,光纖具有以下特徵1310nm處-0.64ps/nm-km的色散,1310nm處0.0889ps/nm2-km的色散斜率,1550nm處16.6ps/nm-km的色散,1550nm處0.0596ps/nm2-km的色散斜率,κ為279nm,1625nm處20.9ps/nm-km的色散,1550nm處的模場直徑(MFD1550)為10.65μm,1196μm的纜線截止,1380nm處0.293dB/km的衰減,1550nm處0.191dB/km的衰減,1550nm處11.4dB的針腳陣列,1550nm處0.73dB的橫向負載衰減,1333nm的LP11截止(理論),1317nm的零色散波長,1550nm處86.8μm2的Aeff,216μm2的AOEAL01,200μm2的AOEAL02,200μm2的AOEAMIN,比值AOEAL01/AOEAL02為1.08,在0、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5和8μm半徑處分別為0.40、0.54、0.45、0.32、0.23、0.23、0.36、0.38、0.30、0.06、0.03、0.02、0.01、0.01、0.01、0.01和0.01%的相對摺射率差Δ,ΔMAX-Δ(r=1)為0.09%,ΔMAX為0.54%,rΔMAX為0.43μm,並且r纖芯為8.2μm。示例20B是使用OVD工藝製備的。在50km光纖長度上測量的絕對SBS閾值為10.45dBm,或者對由康寧公司製造的類似長度的SMF-
或SMF-
光纖的約3.65dB的改進。
圖15E示出第四組較佳實施方式中的另一較佳實施方式,其中在曲線20G中示出示例20G的折射率分布,該示例是使用OVD方法製備的。示例20G示出與示例20C類似的光學特徵。示例20G的光纖的測量值包括1310nm處0.334dB/km的衰減;1380nm處0.310dB/km的衰減;1550nm處0.192dB/km的衰減;1310nm處9.14μm2的MFD;1180nm的纜線截止;1317nm處的零色散,零色散處的色散斜率為0.0884ps/nm2-km;對於5m樣品繞20mm直徑的心軸5匝,宏觀彎曲損耗為1.27dB/m;對於5m樣品,橫向負載圍觀彎曲損耗為0.55dB/m;11.0dBm的絕對SBS閾值,以及對由康寧公司製造的類似長度SMF-
或SMF-
光纖的約4.2dB的SBS閾值改進。示例20G在r=0處具有0.64%的ΔMAX(=Δ1MAX),並且在約r=3.6處具有0.49%的Δ3MAX。
圖15F示出第四組較佳實施方式中的另一較佳實施方式,其中在曲線20H中示出示例20H的折射率分布,該示例是使用OVD方法製備的。示例20H示出與示例20D類似的光學特徵。示例20H的光纖的測量值包括1310nm處0.335dB/km的衰減;1380nm處0.320dB/km的衰減;1550nm處0.195dB/km的衰減;1310nm處9.10μm2的MFD;1185nm的纜線截止;1314nm處的零色散,零色散處的色散斜率為0.0878ps/nm2-km;對於5m樣品繞20mm直徑的心軸5匝,宏觀彎曲損耗為3.24dB/m;對於5m樣品,橫向負載圍觀彎曲損耗為0.53dB/m;11.0dBm的絕對SBS閾值,以及對由康寧公司製造的類似長度SMF-
或SMF-
光纖的約4.2dB的SBS閾值改進。示例20H在r=0.4μm處具有0.56%的ΔMAX(=Δ1MAX),並且在約r=3.6處具有約0.51%的Δ3MAX。
由示例16-20和20A-20H示出的光纖具有在1550nm處大於約80μm2的光學模有效面積、具有不小於170μm2的第一聲光有效面積AOEAL01的第一聲學模L01;以及具有不小於170μm2的第二聲光有效面積AOEAL02的第二聲學模L02,其中0.4<AOEAL01/AOEAL02<2.5。較佳地,1550nm處的光學模有效面積大於約80μm2,更佳地在80和110μm2之間。在某些較佳實施方式中,1550nm處的光學模有效面積在約80與100μm2之間。在其它較佳實施方式中,1550nm處的光學模有效面積在約80與95μm2之間。在某些較佳實施方式中,諸如在圖12、13、15B、15C、15E和15F中,纖芯可以包括具有可由一種或多種光纖製造技術製成的所謂中心線凹陷的相對摺射率分布。然而,本文所公開的折射率分布的任一個中的中心線凹陷都是任選的。較佳地,纖芯包括從中心線延伸到半徑1μm的第一部分,該部分在半徑rΔMAX處具有小於0.7%、較佳地小於0.6%的最大相對摺射率ΔMAX=Δ1MAX(以百分比為單位)。相對摺射率Δ纖芯1(r)較佳地對於在rΔMAX和r=1μm之間的所有半徑都大於約0.25%並小於約0.7%。在較佳實施方式中,Δ纖芯1(r)對在rΔMAX與r=1μm之間的所有半徑都大於0.3%並小於0.6%。較佳地,纖芯還包括包圍第一部分並與之直接相鄰的第二部分,該第二部分延伸到半徑2.5μm,其中在第二部分中,Δ纖芯2(r)在0.15%與0.5%之間,更佳地在0.15%與0.45%之間。在較佳實施方式中,從r=1到r=1.5μm,Δ纖芯2(r)大於0.3%並小於0.45%,並且在較佳實施方式中,從r=1.5到r=2.5μm,Δ纖芯2(r)大於約0.1%並小於約0.35%。第二部分包括較佳地小於0.3%、更佳地小於0.25%的最小相對摺射率Δ2MIN(以百分比為單位)。較佳地,(Δ1MAX-Δ2MIN)>0.25%。在較佳實施方式中,Δ1MAX與Δ2MIN之差(Δ1MAX-Δ2MIN)大於0.3%。在其它較佳實施方式中,(Δ1MAX-Δ2MIN)>0.35%。在某些較佳實施方式中,(Δ1MAX-Δ2MIN)在約0.3%與約0.5%之間。在其它較佳實施方式中,(Δ1MAX-Δ2MIN)在約0.3%與約0.4%之間。較佳地,纖芯還包括包圍第二部分並與之直接相鄰的第三部分,該第三部分延伸到直徑4.5μm。在較佳實施方式中,在r=4μm處,Δ纖芯3>約0.2%。第三部分包括大於Δ2MIN並小於Δ1MAX的最大相對摺射率Δ3MAX(以百分比為單位)。較佳地,Δ3MAX與Δ2MIN之差(Δ3MAX-Δ2MIN)大於0.10%。在其它較佳實施方式中,(Δ3MAX-Δ2MIN)在約0.1%與約0.3%之間。在其它較佳實施方式中,(Δ3MAX-Δ2MIN)在約0.1%與約0.2%之間。在其它較佳實施方式中,(Δ3MAX-Δ2MIN)在約0.2%與約0.3%之間。在較佳實施方式的一個子集中,(Δ1MAX-Δ2MIN)在約0.3%與0.4%之間,並且(Δ3MAX-Δ2MIN)在約0.1%與0.2%之間。在較佳實施方式的另一子集中,(Δ1MAX-Δ2MIN)在約0.3%與0.4%之間,並且(Δ3MAX-Δ2MIN)在約0.2%與0.3%之間。較佳地,Δ纖芯3(r)在0%與約0.6%之間,更佳地在0%與0.55%之間,還更佳地在0%與0.5%之間。在某些較佳實施方式中,在第三部分中,Δ纖芯3(r)在約0.1%與約0.5%之間。較佳地,纖芯進一步包括包圍第三部分並與之直接相鄰的第四部分,該第四部分延伸到4.5與12μm之間、更佳地4.5與10μm之間的半徑。在第四部分中,Δ纖芯4(r)在0%與0.4%之間。在較佳實施方式中,Δ纖芯4(r)隨半徑增大而從小於等於0.4%的最大正相對摺射率減小到0與0.03%之間的最小值。較佳地,對於6μm與25μm之間的所有半徑,相對摺射率小於0.03%。較佳地,包層包圍第四部分並與之直接相鄰。較佳地,纖芯在r纖芯處結束且包層在此開始,其中r纖芯>4.5μm,更佳地在4.5與12μm之間,還更佳地在5與10μm之間。
在較佳實施方式中,諸如本文所公開的示例16-20和20A-20H所示的光纖較佳地具有1550nm處大於15ps/nm-km、更佳地在15與22ps/nm-km之間、還更佳地在16與21ps/nm-km之間的色散;1550nm處小於0.07ps/nm2-km、更佳地在0.05與0.07ps/nm2-km之間的色散斜率;κ為270到330nm;小於1340nm、更佳地小於1320nm、還更佳地在1270與1320nm之間的零色散;1550nm處的光學有效面積大於80μm2,在某些較佳實施方式中大於85μm2,而在其它較佳實施方式中在85μm2與110μm2之間;1550nm處的光學模場直徑大於10μm,更佳地在10與13μm之間,還更佳地在10與12μm之間;1550nm處的針腳陣列彎曲損耗小於20dB,更佳地小於15dB,還更佳地小於10dB;1310nm處的色散小於5ps/nm-km,更佳地小於3ps/nm-km;以及,1310nm處的色散斜率小於0.10ps/nm2-km。較佳地,橫向負載損耗小於1dB/m,更佳地小於0.7dB/m。較佳地,20mm的宏觀彎曲損耗小於5dB/m,更佳地小於2dB/m。
在較佳實施方式中,包括纖芯第三部分中Δ3MAX的相對摺射率部分相對平坦,即值相對恆定。較佳地,在r=3.5μm與r=4μm之間的任何半徑之間Δ(r)的差的絕對值小於0.1%,更佳地小於0.05%。較佳地,相對摺射率中包括Δ2MIN的部分相對平坦,即值相對恆定。較佳地,dΔ/dr在r=2與r=3μm之間具有<0.05%/μm的絕對值。
AOEAL01可以大於AOEAL02,或者AOEAL02可以大於AOEAL01,或者AOEAL01可以基本上等於AOEAL02。
在較佳實施方式中,AOEAL01和AOEAL02都小於400μm2。在其它較佳實施方式中,AOEAL01和AOEAL02都小於300μm2。
在較佳實施方式中,0.5<AOEAL01/AOEAL02<2。在其它較佳實施方式中,0.6<AOEAL01/AOEAL02<1.5。
圖12-15和圖15A-15F所示的覆層或包層在r纖芯處包圍纖芯的外圍區域並與之直接相鄰,其中Δ包層=0。
因此,示例16至20以及20A-20H可被描述成具有纖芯,該纖芯包括內部區域(或中心區域)、包圍內部區域並與之直接相鄰的中間區域(或護槽(moat)區域)、以及包圍中間區域並與之直接相鄰的外圍區域(或環型區域)。纖芯較佳地始終具有正的折射率。較佳地,內部區域包括整個光纖的最大值Δ纖芯(即Δ1MAX),中間區域包括Δ2MIN,並且外圍區域包括Δ3MAX,其中Δ1MAX>Δ3MAX>Δ2MIN>0。較佳地,在第一部分中,相對摺射率分布包括基本上平坦的部分。))第三部分包括小於Δ1MAX的Δ3MAX。較佳地,第三部分中的相對摺射率分布包括基本上平坦的部分,並且更佳地,第三部分的主要部分具有基本上平坦的相對摺射率分布Δ纖芯3(r)。
在較佳實施方式的一個子集中,本文所公開的光纖包括內部區域或中心區域;中間區域或護槽區域,包圍內部區域並與之直接相鄰;以及外圍區域或環型區域,包圍中間區域並與之直接相鄰;其中1550nm處的光學有效面積較佳地大於80μm2,更佳地在80μm2與90μm2;1550nm處的色散較佳地大於16ps/nm-km,更佳地在16與19ps/nm-km之間;零色散波長較佳地小於1320nm,更佳地在1270與1320nm之間;並且1550nm處的色散斜率較佳地小於0.07ps/nm2-km。
較佳地,包層(Δ=0%)包圍外圍區域或環型區域的外圍並與之直接相鄰。
表6列出經由外部氣相沉積(OVD)工藝製成的本文所公開的兩個樣本光纖-示例21-23-的測量特徵。
示例21-23的相對摺射率分布與以上示例16和17中所述並由圖12中曲線16和17所表示的分布類似。
第五組較佳實施方式 圖16示意性地示出具有曲線24中示例24的對應折射率分布的第五組說明性較佳實施方式。示例24的光纖具有以下特徵1310nm處的色散為0.07ps/nm-km,1310nm處的色散斜率為0.0877ps/nm2-km,1550nm處的色散為17.0ps/nm-km,1550nm處的色散斜率為0.058ps/nm2-km,κ為293nm,1625nm處的色散為21.2ps/nm-km,1550nm處的模場直徑(MFD1550)為10.40μm,1550nm處的衰減為0.198dB/km,1550nm處的針腳陣列為8.2dB,1550nm處的橫向負載損耗為0.5dB,LP11截止(理論)為1344nm,零色散波長為1312nm,1550nm處的Aeff為83.5μm2,AOEAL01為202μm2,AOEAL02為283μm2,AOEAMIN為202μm2,比值AOEAL01/AOEAL02為0.71,絕對SBS閾值為10.3dBm,對類似長度的SMF-
或SMF-
光纖的SBS閾值改進約為3.5dB,在半徑0、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4和4.5處的相對摺射率差Δ分別為0.24、0.50、0.41、0.34、0.28、0.26、0.26、0.48、0.43和0.00%,ΔMAX-Δ(r=1)為0.10%,ΔMAX為0.51%,rΔMAX為3.725μm,並且r纖芯為4.5μm。示例24具有在約r=0.45μm處的0.51%的Δ1MAX,約0.26%的Δ2MIN,以及在約r3MAX=3.7μm處ΔMAX=Δ3MAX,0.25%的Δ1MAX-Δ2MIN,0.25%的Δ3MAX-Δ2MIN以及0%的|Δ1MAX-Δ3MAX|。
由示例24示出的光纖具有在1550nm處大於約80μm2的光學模有效面積、具有不小於170μm2的第一聲光有效面積AOEAL01的第一聲學模L01;以及具有不小於170μm2的第二聲光有效面積AOEAL02的第二聲學模L02,其中0.4<AOEAL01/AOEAL02<2.5。較佳地,1550nm處的光學模有效面積大於約80μm2,更佳地在80和100μm2之間。在某些較佳實施方式中,1550nm處的光學模有效面積在約80與90μm2之間。在其它較佳實施方式中,1550nm處的光學模有效面積在約80與85μm2之間。在某些較佳實施方式中,諸如圖16所示,纖芯可以包括具有由一種或多種光纖製造技術製成的所謂中心線凹陷的相對摺射率分布。然而,本文所公開的折射率分布的任一個中的中心線凹陷是任選的。較佳地,纖芯包括從中心線延伸到半徑1μm的第一部分,該部分在半徑rΔ1MAX處具有小於0.7%、較佳地小於0.6%的最大相對摺射率Δ1MAX(以百分比為單位)。相對摺射率Δ纖芯1(r)較佳地對於在rΔMAX和r=1μm之間的所有半徑都大於約0.15%並小於約0.7%。在較佳實施方式中,Δ纖芯1(r)對在rΔMAX與r=1μm之間的所有半徑都大於0.3%並小於0.6%。較佳地,纖芯還包括包圍第一部分並與之直接相鄰的第二部分,該第二部分延伸到半徑2.5μm,其中在第二部分中,Δ纖芯2(r)在0.15%與0.5%之間,更佳地在0.15%與0.45%之間。在較佳實施方式中,從r=1到r=1.5μm,Δ纖芯2(r)大於0.3%並小於0.45%,並且在較佳實施方式中,從r=1.5到r=2.5μm,Δ纖芯2(r)大於約0.1%並小於約0.35%。第二部分包括較佳地小於0.3%、更佳地小於0.25%的最小相對摺射率Δ2MIN(以百分比為單位)。在較佳實施方式中,Δ1MAX與Δ2MIN之差(Δ1MAX-Δ2MIN)大於0.1%,更佳地>0.2%。在其它較佳實施方式中,(Δ1MAX-Δ2MIN)>0.35%。較佳地,纖芯還包括包圍第二部分並與之直接相鄰的第三部分,該第三部分延伸到直徑4.5μm。在r=4μm處,Δ纖芯3>0.2%,更佳地Δ纖芯3>0.3%。第三部分包括大於Δ2MIN並約等於Δ1MAX的最大相對摺射率Δ3MAX(以百分比為單位)。較佳地,Δ1MAX與Δ3MAX之間差的絕對值小於0.1%,更佳地小於0.05%。較佳地,Δ3MAX與Δ2MIN之差(Δ3MAX-Δ2MIN)大於0.10%,更佳地>0.2%。在較佳實施方式中,(Δ1MAX-Δ2MIN)>0.2%並且(Δ3MAX-Δ2MIN)>0.2%。在較佳實施方式的一個子集中,(Δ1MAX-Δ2MIN)在0.2%與0.3%之間,並且(Δ3MAX-Δ2MIN)在0.2%與0.3%之間。較佳地,Δ纖芯3(r)在0%與0.6%之間。較佳地,纖芯還包括包圍第三部分並與之直接相鄰的第四部分,該第四部分延伸到在4.5與12μm之間、更佳地在4.5與10μm之間的半徑。第四部分還包括降低相對摺射率的所謂漫射尾(diffusion tail)。圖16中的示例被示為具有可忽略的漫射尾。在第四部分中,Δ纖芯4(r)在0%與0.4%之間。在較佳實施方式中,Δ纖芯4(r)隨半徑增大而從小於等於0.1%的最大正相對摺射率減小到0與0.03%之間的最小值。較佳地,對於6μm與25μm之間的所有半徑,相對摺射率小於0.03%。較佳地,纖芯在r纖芯處結束且包層在此開始,其中r纖芯>4μm,更佳地在4.5與12μm之間,還更佳地在5與10μm之間。
在較佳實施方式中,諸如本文所公開的示例24所示的光纖較佳地具有1550nm處的色散大於15ps/nm-km,更佳地在15與22ps/nm-km之間,還更佳地在16與21ps/nm-km之間;1550nm處的色散斜率小於0.07ps/nm2-km,更佳地在0.05與0.07ps/nm2-km之間;κ為270到330nm;零色散小於1340nm,更佳地小於1320nm,還更佳地在1270與1320nm之間;1550nm處的光學有效面積大於80μm2,更佳地在80μm2與100μm2之間,還更佳地在80μm2與90μm2之間;1550nm處的光學模場直徑大於10μm,更佳地在10與13μm之間,還更佳地在10與12μm之間;1550nm處的針腳陣列彎曲損耗小於20dB,更佳地小於15dB,還更佳地小於10dB;1310nm處的色散小於5ps/nm-km,更佳地小於3ps/nm-km;以及,1310nm處的色散斜率小於0.10ps/nm2-km。較佳地,橫向負載損耗小於1dB/m,更佳地小於0.7dB/m。
較佳地,包括纖芯第三部分中Δ3MAX的相對摺射率部分相對平坦,即值相對恆定。較佳地,在r=3.5Δm與r=4μm之間的任何半徑之間μ(r)的差的絕對值小於0.1%,更佳地小於0.05%。較佳地,相對摺射率中包括Δ2MIN的部分相對平坦,即值相對恆定。較佳地,dΔ/dr在r=2與r=3μm之間具有<0.05%/μm的絕對值。
AOEAL01可以大於AOEAL02,或者AOEAL02可以大於AOEAL01,或者AOEAL01可以基本上等於AOEAL02。
在較佳實施方式中,AOEAL01和AOEAL02都小於400μm2。在其它較佳實施方式中,AOEAL01和AOEAL02都小於300μm2。
在較佳實施方式中,0.5<AOEAL01/AOEAL02<2。在其它較佳實施方式中,0.6<AOEAL01/AOEAL02<1.5。
圖16中示出的覆層或包層在r纖芯處包圍纖芯的外圍區域並與之直接相鄰,其中Δ包層=0。
因此,示例24可被描述成具有纖芯,該纖芯包括內部區域(或中心區域)、包圍內部區域並與之直接相鄰的中間區域(或護槽區域)、以及包圍中間區域並與之直接相鄰的外圍區域(或環型區域)。纖芯較佳地始終具有正的折射率。較佳地,內部區域或者外圍區域包括整個光纖的最大Δ纖芯(即ΔMAX=Δ1MAX或ΔMAX=Δ3MAX),並且中間區域包括Δ2MIN。在某些較佳實施方式中,Δ1MAX>Δ3MAX。在其它較佳實施方式中,Δ3MAX>Δ1MAX。在其它較佳實施方式中,Δ1MAX≈Δ3MAX。在其它較佳實施方式中,Δ1MAX=Δ3MAX。較佳地,Δ1MAX>0,Δ3MAX>0,Δ2MIN>0,Δ1MAX>Δ2MIN,Δ3MAX>Δ2MIN,並且|Δ1MAX-Δ3MAX|<0.10%,更佳地<0.05%,即Δ1MAX約等於Δ3MAX。較佳地,在第一部分中,相對摺射率分布包括基本上平坦的部分。較佳地,第三部分中的相對摺射率分布包括基本上平坦的部分,並且更佳地,第三部分的主要部分具有基本上平坦的相對摺射率分布Δ纖芯3(r)。
第六組較佳實施方式 表7列出第六組說明性較佳實施方式,示例25至27。圖17在曲線25-27中分別示出示例25-27的對應折射率分布。
由示例25-27示出的光纖具有在1550nm處大於約80μm2的光學模有效面積、具有不小於170μm2的第一聲光有效面積AOEAL01的第一聲學模L01;以及具有不小於170μm2的第二聲光有效面積AOEAL02的第二聲學模L02,其中0.4<AOEAL01/AOEAL02<2.5。較佳地,1550nm處的光學模有效面積大於約80μm2,更佳地在80和110μm2之間。在某些較佳實施方式中,1550nm處的光學模有效面積在約80與100μm2之間。在其它較佳實施方式中,1550nm處的光學模有效面積在約80與95μm2之間。在某些較佳實施方式中,諸如圖17所示,纖芯可以包括具有由一種或多種光纖製造技術製成的所謂中心線凹陷的相對摺射率分布。然而,本文所公開的折射率分布的任一個中的中心線凹陷是任選的。較佳地,纖芯包括從中心線延伸到半徑1μm的第一部分,該部分在半徑rΔ1MAX處具有小於0.7%、較佳地小於0.6%的最大相對摺射率Δ1MAX(以百分比為單位)。相對摺射率Δ纖芯1(r)較佳地對於在rΔ1MAX和r=1μm之間的所有半徑都大於約0.25%並小於約0.7%。在較佳實施方式中,Δ纖芯1(r)對在rΔMAX與r=1μm之間的所有半徑都大於0.3%並小於0.6%。較佳地,纖芯還包括包圍第一部分並與之直接相鄰的第二部分,該第二部分延伸到半徑2.5μm,其中在第二部分中,Δ纖芯2(r)在0.15%與0.5%之間,更佳地在0.15%與0.45%之間。在較佳實施方式中,從r=1到r=1.5μm,Δ纖芯2(r)大於0.25%並小於0.45%,並且在較佳實施方式中,從r=1.5到r=2.5μm,Δ纖芯2(r)大於約0.1%並小於0.4%。第二部分包括較佳地小於0.3%、更佳地小於0.30%並大於0.1%的最小相對摺射率Δ2MIN(以百分比為單位)。較佳地,Δ1MAX與Δ2MIN之差(Δ1MAX-Δ2MIN)大於0.1%,更佳地>0.15%。在某些較佳實施方式中,(Δ1MAX-Δ2MIN)>0.2%。在較佳實施方式的一個子集中,(Δ1MAX-Δ2MIN)在約0.1%與0.3%之間。在較佳實施方式的另一子集中,(Δ1MAX-Δ2MIN)在約0.15%與0.25%之間。較佳地,纖芯還包括包圍第二部分並與之直接相鄰的第三部分,該第三部分延伸到半徑4.5μm。在r=3.5μm處,Δ纖芯3>0.3%,較佳地>0.4%,更佳地>0.5%。在r=4μm處,較佳地纖芯3>0.1%。第三部分包括大於Δ2MIN並大於Δ1MAX的最大相對摺射率Δ3MAX(以百分比為單位)。Δ3MAX是整個纖芯的最大相對摺射率(ΔMAX=Δ3MAX)。較佳地,Δ3MAX與Δ2MIN之差(Δ3MAX-Δ2MIN)大於0.20%,更佳地>0.25%。在較佳實施方式中,(Δ3MAX-Δ2MIN)在0.2%與約0.6%之間。在其它較佳實施方式中,(Δ3MAX-Δ2MIN)在0.25%與0.5%之間。在較佳實施方式的一子集中,(Δ1MAX-Δ2MIN)在0.15%與0.25%之間,並且(Δ3MAX-Δ2MIN)在0.25%與0.5%之間。較佳地,在第三部分中,Δ纖芯3(r)在0%與0.7%之間。較佳地,纖芯還包括包圍第三部分並與之直接相鄰的第四部分,該第四部分延伸到在4.5與12μm之間、更佳地在4.5與10μm之間的半徑。第四部分還包括降低相對摺射率的所謂的漫射尾(diffusiontail)。圖17中的示例被示為具有可忽略的漫射尾。在第四部分中,Δ纖芯4(r)在0%與0.4%之間。在較佳實施方式中,Δ纖芯4(r)隨半徑增大而從小於等於0.4%的最大正相對摺射率減小到0與0.03%之間的最小值。較佳地,對於6μm與25μm之間的所有半徑,相對摺射率小於0.03%。較佳地,包層包圍第四部分並與之直接接觸。較佳地,纖芯在r纖芯處結束且包層在此開始,其中r纖芯>4μm,更佳地>4.5μm,更佳地在4.5與12μm之間,還更佳地在5與10μm之間。
在較佳實施方式中,諸如本文所公開的示例25-27所示的光纖較佳地具有1550nm處的色散大於15ps/nm-km,更佳地在15與22ps/nm-km之間,還更佳地在16與21ps/nm-km之間;1550nm處的色散斜率小於0.07ps/nm2-km,更佳地在0.05與0.07ps/nm2-km之間;κ為270到330nm;零色散小於1340nm,更佳地小於1320nm,還更佳地在1270與1320nm之間;1550nm處的光學有效面積大於80μm2,更佳地在80μm2與100μm2之間,還更佳地在80μm2與90μm2之間;1550nm處的光學模場直徑大於10μm,更佳地在10與13μm之間,還更佳地在10與12μm之間;1550nm處的針腳陣列彎曲損耗小於20dB,更佳地小於15dB,還更佳地小於10dB;1310nm處的色散小於5ps/nm-km,更佳地小於3ps/nm-km;以及,1310nm處的色散斜率小於0.10ps/nm2-km。
較佳地,包括纖芯第三部分中Δ3MAX的相對摺射率部分相對平坦,即值相對恆定。較佳地,在0.25μm的rΔ3MAX之內的任何半徑之間Δ(r)的差的絕對值小於0.1%,更佳地小於0.05%。較佳地,相對摺射率中包括Δ2MIN的部分相對平坦,即值相對恆定。較佳地,dΔ/dr在r=2.5與r=3μm之間具有<0.05%/μm的絕對值。
AOEAL01可以大於AOEAL02,或者AOEAL02可以大於AOEAL01,或者AOEAL01可以基本上等於AOEAL02。
在較佳實施方式中,AOEAL01和AOEAL02都小於400μm2。在其它較佳實施方式中,AOEAL01和AOEAL02都小於300μm2。
在較佳實施方式中,0.5<AOEAL01/AOEAL02<2。在其它較佳實施方式中,0.6<AOEAL01/AOEAL02<1.5。
圖17中示出的覆層或包層包圍纖芯的外圍區域並與之直接相鄰,其中Δ包層=0。
因此,示例25-27可被描述成具有纖芯,該纖芯包括內部區域(或中心區域)、包圍內部區域並與之直接相鄰的中間區域(或護槽區域)、以及包圍中間區域並與之直接相鄰的外圍區域(或環型區域)。纖芯較佳地具有始終具有正的折射率。較佳地,外圍區域包括整個光纖的最大Δ纖芯(即ΔMAX=Δ3MAX),中間區域包括Δ2MIN並且內部區域包括Δ1MAX,其中Δ3MAX>Δ1MAX,Δ1MAX>0,Δ3MAX>0,Δ2MIN>0,Δ1MAX>Δ2MIN以及Δ3MAX>Δ2MIN。較佳地,在第一部分中,相對摺射率分布包括基本上平坦的部分。較佳地,第三部分中的相對摺射率分布包括基本上平坦的部分,並且更佳地,第三部分的主要部分具有基本上平坦的相對摺射率分布Δ纖芯3(r)。
第七組較佳實施方式 圖18示意性示出具有曲線28中示例28的對應折射率分布的第七組說明性較佳實施方式。示例28的光纖具有以下特徵1310nm處的色散為-0.004ps/nm-km,1310nm處的色散斜率為0.0868ps/nm2-km,1550nm處的色散為16.8ps/nm-km,1550nm處的色散斜率為0.058ps/nm2-km,1550nm處的κ為290nm,1625nm處的色散為20.9ps/nm-km,1550nm處的模場直徑(MFD1550)為10.29μm,1550nm處的衰減為0.193dB/km,1550nm處的針腳陣列為8.3dB,1550nm處的橫向負載損耗為0.49dB,LP11截止(理論)為1327nm,零色散波長為1313nm,1550nm處的Aeff為81.6μm2,AOEAL01為324μm2,AOEAL02為143μm2,AOEAMIN為143μm2,比值AOEAL01/AOEAL02為2.26,絕對SBS閾值為12.1dBm,對類似長度的SMF-
or SMF-
光纖的SBS閾值改進為約5.3dB,半徑0、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5和5處的相對摺射率差Δ分別為0.63、0.53、0.34、0.25、0.29、0.37、0.39、0.38、0.24、0.05和0.00%,ΔMAX-Δ(r=1)為0.29%,ΔMAX=Δ1MAX為0.63%,rΔMAX=rΔ1MAX為0.0μm,在約1.6μm的rΔ2MIN處Δ2MIN為約0.25%,在約r3MAX=3.1μm處Δ3MAX為約0.395%,Δ1MAX-Δ2MIN為0.38%,Δ3MAX-Δ2MIN為0.145%,|Δ1MAX-Δ3MAX|為0.235%,以及r纖芯為4.9μm。
由示例24示出的光纖具有在1550nm處大於約80μm2的光學模有效面積、具有不小於200μm2的第一聲光有效面積AOEAL01的第一聲學模L01;以及具有不小於100μm2的第二聲光有效面積AOEAL02的第二聲學模L02,其中0.25<AOEAL01/AOEAL02<3.5。較佳地,1550nm處的光學模有效面積大於約80μm2,更佳地在80和110μm2之間。在某些較佳實施方式中,1550nm處的光學模有效面積在約80與100μm2之間。在其它較佳實施方式中,1550nm處的光學模有效面積在約80與90μm2之間。在某些較佳實施方式中,纖芯可以包括具有由一種或多種光纖製造技術製成的所謂的中心線凹陷的相對摺射率分布。然而,本文所公開的折射率分布的任一個中的中心線凹陷是任選的。較佳地,纖芯包括從中心線延伸到半徑1μm的第一部分,該部分在半徑rΔMAX處具有小於0.8%、較佳地小於0.7%的最大相對摺射率Δ1MAX(以百分比為單位)。相對摺射率Δ纖芯1(r)較佳地對於在rΔMAX和r=1μm之間的所有半徑都大於約0.2%並小於約0.7%。在較佳實施方式中,Δ纖芯1(r)對在rΔMAX與r=1μm之間的所有半徑都大於0.3%並小於0.6%。較佳地,纖芯還包括包圍第一部分並與之直接相鄰的第二部分,該第二部分延伸到半徑2μm,其中在第二部分中,Δ纖芯2(r)在0.15%與0.5%之間,更佳地在0.15%與0.4%之間。在較佳實施方式中,從r=1到r=1.5μm,Δ纖芯2(r)大於0.2%並小於0.4%,並且在較佳實施方式中,從r=1.5到r=2.5μm,Δ纖芯2(r)大於約0.2%並小於0.4%。第二部分包括較佳地小於0.35%、更佳地小於0.3%的最小相對摺射率Δ2MIN(以百分比為單位)。較佳地,Δ1MAX與Δ2MIN之差(Δ1MAX-Δ2MIN)大於0.2%,更佳地>0.3%。在較佳實施方式中,(Δ1MAX-Δ2MIN)在0.3%與約0.4%之間。較佳地,纖芯還包括包圍第二部分並與之直接相鄰的第三部分,該第三部分延伸到半徑4.5μm。在r=3μm處,較佳地Δ纖芯3>0.3%。第三部分包括大於Δ2MIN並小於Δ1MAX的最大相對摺射率Δ3MAX(以百分比為單位)。較佳地,Δ3MAX與Δ2MIN之差(Δ3MAX-Δ2MIN)大於0.10%。在較佳實施方式中,(Δ3MAX-Δ2MIN)在0.1%與0.2%之間。較佳地,Δ纖芯3(r)在0.1%與0.5%之間。較佳地,纖芯包括包圍第三部分並與之直接相鄰的第四部分,該第四部分延伸到4.5與12μm之間、更佳地4.5與10μm之間的半徑。在第四部分中,Δ纖芯4(r)在0%與0.4%之間。在較佳實施方式中,Δ纖芯4(r)隨半徑增大而從小於等於0.4%的最大正相對摺射率減小到0與0.03%之間的最小值。較佳地,對於6μm與25μm之間的所有半徑,相對摺射率小於0.03%。較佳地,包層包圍第四部分並與之直接接觸。較佳地,纖芯在r纖芯處結束且包層在此開始,其中r纖芯>4.5μm,更佳地在4.5與12μm之間,更佳地在5與10μm之間。
在較佳實施方式中,諸如本文所公開的示例28所示的光纖較佳地具有1550nm處的色散大於15ps/nm-km,更佳地在15與22ps/nm-km之間,還更佳地在16與21ps/nm-km之間;1550nm處的色散斜率小於0.07ps/nm2-km,更佳地在0.05與0.07ps/nm2-km之間;κ為270到330nm;零色散小於1340nm,更佳地小於1320nm,還更佳地在1270與1320nm之間;1550nm處的光學有效面積大於80μm2,更佳地在80μm2與100μm2之間;1550nm處的光學模場直徑大於10μm,更佳地在10與13μm之間,還更佳地在10與12μm之間;1550nm處的針腳陣列彎曲損耗小於20dB,更佳地小於15dB,還更佳地小於10dB;1310nm處的色散小於5ps/nm-km,更佳地小於3ps/nm-km;以及,1310nm處的色散斜率小於0.10ps/nm2-km。較佳地,橫向負載損耗小於1dB/m,更佳地小於0.7dB/m。
較佳地,相對摺射率中包括纖芯第三部分中Δ3MAX的部分相對平坦,即值相對恆定。較佳地,在0.5μm的rΔ3MAX之內的任何半徑之間Δ(r)的差的絕對值小於0.1%,更佳地小於0.05%。較佳地,相對摺射率中包括Δ2MIN的部分相對平坦,即值相對恆定。較佳地,dΔ/dr在r=1與r=2μm之間具有<0.05%/μm的絕對值。
AOEAL01可以大於AOEAL02,或者AOEAL02可以大於AOEAL01,或者AOEAL01可以基本上等於AOEAL02。
在較佳實施方式中,AOEAL01和AOEAL02都小於400μm2。
在較佳實施方式中,0.25<AOEAL01/AOEAL02<3.5。在較佳實施方式中,0.3<AOEAL01/AOEAL02<2.5。
圖18中示出的覆層或包層在r纖芯處包圍纖芯的外圍區域並與之直接相鄰,其中Δ包層=0。
因此,示例28可被描述成具有纖芯,該纖芯包括內部區域(或中心區域)、包圍內部區域並與之直接相鄰的中間區域(或護槽區域)、以及包圍中間區域並與之直接相鄰的外圍區域(或環型區域)。纖芯較佳地具有始終具有正的折射率。較佳地,內部區域包括整個光纖的最大值Δ纖芯(即Δ1MAX),中間區域包括Δ2MIN,並且外圍區域包括Δ3MAX,其中Δ1MAX>0,Δ3MAX>0,Δ2MIN>0,Δ1MAX>Δ2MIN,Δ3MAX>Δ2MIN,並且Δ1MAX>Δ3MAX>Δ2MIN>0。較佳地,在第一部分中,相對摺射率分布包括基本上平坦的部分。較佳地,第三部分中的相對摺射率分布包括基本上平坦的部分,並且更佳地,第三部分的主要部分具有基本上平坦的相對摺射率分布Δ纖芯3(r)。
第八組較佳實施方式 圖19示意性示出具有曲線29中示例29的對應折射率分布的第八組說明性較佳實施方式。示例29的光纖具有以下特徵1310nm處的色散為-0.47ps/nm-km,1310nm處的色散斜率為0.0895ps/nm2-km,1550nm處的色散為16.8ps/nm-km,1310nm處的色散斜率為0.095ps/nm2-km,1625nm處的色散為21.1ps/nm-km,1550nm處的模場直徑(MFD1550)為10.8μm,1550nm處的衰減為0.191dB/km,1550nm處的針腳陣列為8.2dB,1550nm處的橫向負載損耗為0.57dB,LP11截止(理論)為1335nm,零色散波長為1318nm,1550nm處的Aeff為83.4μm2,AOEAL01為359μm2,AOEAL02為118μm2,AOEAMIN為118μm2,比值AOEAL01/AOEAL02為3.04,絕對SBS閾值為12.5dBm,對類似長度的康寧公司製造的SMF-
orSMF-
光纖的SBS閾值改進為約5.7dB,半徑0、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5和5處的相對摺射率差Δ分別為0.19、0.77、0.30、0.29、0.31、0.31、0.31、0.31、0.31、0.18和0.00%,ΔMAX=Δ1MAX為0.80%,ΔMAX-((r=1)為0.50%,ΔMAX-Δ(r=3.5)為0.50%,rΔMAX=rΔ1MAX為0.45μm,在1.2μm的rΔ2MIN處Δ2MIN約為0.28%,Δ3MAX約為0.31%,Δ1MAX-Δ2MIN約為0.52%,Δ3MAX-Δ2MIN約為0.03%,|Δ1MAX-Δ3MAX|約為0.49%,並且r纖芯約為4.85μm。
由示例29示出的光纖具有在1550nm處大於約80μm2的光學模有效面積、具有不小於170μm2的第一聲光有效面積AOEAL01的第一聲學模L01;以及具有不小於100μm2的第二聲光有效面積AOEAL02的第二聲學模L02,其中0.25<AOEAL01/AOEAL02<3.5。較佳地,1550nm處的光學模有效面積大於約80μm2,更佳地在80和110μm2之間。在某些較佳實施方式中,1550nm處的光學模有效面積在約80與100μm2之間。在其它較佳實施方式中,1550nm處的光學模有效面積在約80與95μm2之間。在某些較佳實施方式中,諸如圖19所示,纖芯可以包括具有由一種或多種光纖製造技術製成的所謂中心線凹陷的相對摺射率分布。然而,本文所公開的折射率分布的任一個中的中心線凹陷是任選的。較佳地,纖芯包括從中心線延伸到半徑1μm的第一部分,該部分在半徑rΔMAX處具有小於1.0%、更佳地小於0.9%、還更佳地在0.6%與0.9%之間、再更佳地在0.7%與0.85%之間的最大相對摺射率Δ1MAX(以百分比為單位)。相對摺射率Δ纖芯1(r)較佳地對於在rΔMAX和r=1μm之間的所有半徑都大於約0.15%並小於約0.9%。在較佳實施方式中,Δ纖芯1(r)對在rΔMAX與r=1μm之間的所有半徑都大於0.2%並小於0.85%。較佳地,纖芯還包括包圍第一部分並與之直接相鄰的第二部分,該第二部分延伸到半徑2μm,其中在第二部分中,Δ纖芯2(r)在0.15%與0.5%之間,更佳地在0.2%與0.4%之間。在較佳實施方式中,從r=1到r=1.5μm,Δ纖芯2(r)大於0.25%並小於0.35%,並且在較佳實施方式中,從r=1.5到r=2μm,Δ纖芯2(r)大於約0.25%並小於0.3%。第二部分包括較佳地小於0.4%、更佳地小於0.3%的最小相對摺射率Δ2MIN(以百分比為單位)。在較佳實施方式中,Δ1MAX與Δ2MIN之差(Δ1MAX-Δ2MIN)大於0.4%。在其它較佳實施方式中,(Δ1MAX-Δ2MIN)>0.45%。較佳地,纖芯還包括包圍第二部分並與之直接相鄰的第三部分,該第三部分延伸到半徑4.5μm。在r=3μm處,Δ纖芯3>0.2%。第三部分包括大於Δ2MIN並小於Δ1MAX的最大相對摺射率Δ3MAX(以百分比為單位)。較佳地,Δ3MAX與Δ2MIN之差(Δ3MAX-Δ2MIN)小於0.10%。較佳地,(ΔMAX-Δ(3.5))>0.4%,更佳地>0.45%。較佳地,(ΔMAX-Δ3MAX)>0.4%,更佳地>0.45%在較佳實施方式中,(Δ1MAX-Δ2MIN)在0.4%與0.6%之間,(Δ1MAX-Δ3MAX)在0.4%與0.6%之間,(ΔMAX-Δ(3.5))在0.4%與0.6%之間,並且(Δ3MAX-Δ2MIN)<0.10%。較佳地,Δ纖芯3(r)在0.1%與0.4%之間。較佳地,纖芯包括包圍第三部分並與之直接相鄰的第四部分,該第四部分延伸到4.5與12μm之間、更佳地4.5與10μm之間的半徑。在第四部分中,Δ纖芯4(r)在0%與0.4%之間。在較佳實施方式中,Δ纖芯4(r)隨半徑增大而從小於等於0.4%的最大正相對摺射率減小到0與0.03%之間的最小值。較佳地,對於6μm與25μm之間的所有半徑,相對摺射率小於0.03%。較佳地,包層包圍第四部分並與之直接接觸。較佳地,纖芯在r纖芯處結束且包層在此開始,其中r纖芯>4.5μm,更佳地在4.5與12μm之間,還更佳地在5與10μm之間。
在較佳實施方式中,諸如本文所公開的示例29所示的光纖較佳地具有1550nm處的色散大於15ps/nm-km,更佳地在15與22ps/nm-km之間,還更佳地在16與21ps/nm-km之間;1550nm處的色散斜率小於0.07ps/nm2-km,更佳地在0.05與0.07ps/nm2-km之間;零色散小於1340nm,更佳地小於1320nm,還更佳地在1270與1320nm之間;1550nm處的光學有效面積大於80μm2,更佳地在80μm2與90μm2之間;1550nm處的光學模場直徑大於10μm,更佳地在10與13μm之間,還更佳地在10與12μm之間;1550nm處的針腳陣列彎曲損耗小於20dB,更佳地小於15dB,還更佳地小於10dB;1310nm處的色散小於5ps/nm-km,更佳地小於3ps/nm-km;以及,1310nm處的色散斜率小於0.10ps/nm2-km。較佳地,橫向負載損耗小於1dB/m,更佳地小於0.7dB/m。
較佳地,相對摺射率中包括纖芯第三部分中Δ3MAX的部分相對平坦,即值相對恆定。較佳地,在r=2μm與r=4μm之間的任何半徑之間Δ(r)的差的絕對值小於0.1%,更佳地小於0.05%。較佳地,相對摺射率中包括Δ2MIN的部分相對平坦,即值相對恆定。較佳地,dΔ/dr在r=1與r=2μm之間具有<0.05%/μm的絕對值。
AOEAL01可以大於AOEAL02,或者AOEAL02可以大於AOEAL01,或者AOEAL01可以基本上等於AOEAL02。較佳地,AOEAL01基本上大於AOEAL02。
在較佳實施方式中,AOEAL01和AOEAL02都小於400μm2。
在較佳實施方式中,0.25<AOEAL01/AOEAL02<3.5。在較佳實施方式中,0.3<AOEAL01/AOEAL02<3。
圖19中示出的覆層或包層在r纖芯處包圍纖芯的外圍區域並與之直接相鄰,其中Δ包層=0。
因此,示例29可被描述成具有纖芯,該纖芯包括內部區域(或中心區域)、包圍內部區域並與之直接相鄰的中間區域(或護槽區域)、以及包圍中間區域並與之直接相鄰的外圍區域(或環型區域)。纖芯較佳地始終具有正的折射率。較佳地,內部區域包括整個光纖的最大值Δ纖芯(即Δ1MAX),中間區域包括Δ2MIN,並且外圍區域包括Δ3MAX,其中Δ1MAX>Δ3MAX>Δ2MIN>0,Δ1MAX>Δ2MIN,Δ3MAX>Δ2MIN。較佳地,在第一部分中,相對摺射率分布包括基本上平坦的部分。較佳地,第三部分中的相對摺射率分布包括基本上平坦的部分,並且更佳地,第三部分的主要部分具有基本上平坦的相對摺射率分布Δ纖芯3(r)。
第九組較佳實施方式 表8列出第九組說明性較佳實施方式,示例30至34。圖23-27在曲線30-34中分別示出示例30-34的對應折射率分布。
表9列出根據第九組較佳實施方式製成的四種光纖(示例35-38)在不同波長下測量的宏觀彎曲主軸卷繞損耗。
示例35和36具有與圖23所示的示例30類似的折射率分布。
示例37和38具有與圖24所示的示例31類似的折射率分布。
對於這種光纖,在1550nm處20mm的宏觀彎曲損耗較佳地小於5dB/m,更佳地小於2dB/m。在1625nm處的20mm的宏觀彎曲損耗較佳地小於20dB/m,更佳地小於15dB/m,還更佳地小於10dB/m,再更佳地小於5dB/m。在1550nm處的25mm的宏觀彎曲損耗較佳地小於5dB/m,更佳地小於2dB/m,還更佳地小於1.0dB/m,再更佳地小於0.5dB/m。1625nm處的25mm宏觀彎曲損耗較佳地小於5dB/m,更佳地小於2dB/m,還更佳地小於1.0dB/m,再更佳地小於0.5dB/m。1550nm處的32mm宏觀彎曲損耗較佳地小於0.20dB/m,更佳地小於0.10dB/m,還更佳地小於0.05dB/m,再更佳地小於0.005dB/m,還要更佳地小於0.001dB/m。1550nm處的32mm宏觀彎曲損耗較佳地小於0.5dB/m,更佳地小於0.10dB/m,還更佳地小於0.05dB/m。
由示例30-38示出的光纖具有在1550nm處大於約80μm2的光學模有效面積、具有不小於170μm2的第一聲光有效面積AOEAL01的第一聲學模L01;以及具有不小於170μm2的第二聲光有效面積AOEAL02的第二聲學模L02,其中0.4<AOEAL01/AOEAL02<2.5。較佳地,1550nm處的光學模有效面積大於約70μm2,更佳地在70和90μm2之間。在某些較佳實施方式中,1550nm處的光學模有效面積在約75與85μm2之間。在其它較佳實施方式中,1550nm處的光學模有效面積在約80與90μm2之間。
在某些較佳實施方式中,諸如在圖33和34中,纖芯可以包括具有可由一種或多種光纖製造技術製成的所謂中心線凹陷的相對摺射率分布。然而,本文所公開的折射率分布的任一個中的中心線凹陷是任選的。較佳地,纖芯包括從中心線延伸到半徑1μm的第一部分,該部分在半徑rΔMAX處具有最大相對摺射率ΔMAX=Δ1MAX(以百分比為單位)。相對摺射率Δ纖芯1(r)較佳地對於在rΔMAX和r=1μm之間的所有半徑都大於約0.20%並小於約0.7%。在較佳實施方式中,Δ纖芯1(r)對在rΔMAX與r=1μm之間的所有半徑都大於0.3%並小於0.6%。較佳地,纖芯還包括包圍第一部分並與之直接相鄰的第二部分,該第二部分延伸到半徑2.5μm,其中在第二部分中,Δ纖芯2(r)在0.15%與0.5%之間,更佳地在0.15%與0.45%之間。在較佳實施方式中,從r=1到r=1.5μm,Δ纖芯2(r)大於0.30%並小於0.50%,並且在較佳實施方式中,從r=1.5到r=2.5μm,Δ纖芯2(r)大於約0.1%並小於約0.45%。第二部分較佳地包括較佳地小於0.30%、更佳地小於0.26%的最小相對摺射率Δ2MIN(以百分比為單位)。較佳地,(Δ1MAX-Δ2MIN)>0.25%。在較佳實施方式中,Δ1MAX與Δ2MIN之差(Δ1MAX-Δ2MIN)大於0.30%。在其它較佳實施方式中,(Δ1MAX-Δ2MIN)>0.33%。在某些較佳實施方式中,(Δ1MAX-Δ2MIN)在約0.30%與約0.40%之間。較佳地,纖芯還包括包圍第二部分並與之直接相鄰的第三部分,該第三部分延伸到直徑4.5μm。在較佳實施方式中,在r=4μm處,Δ纖芯3>約0.2%。第三部分包括大於Δ2MIN並小於Δ1MAX的最大相對摺射率Δ3MAX(以百分比為單位)。較佳地,Δ3MAX與Δ2MIN之差(Δ3MAX-Δ2MIN)大於0.10%。在其它較佳實施方式中,(Δ3MAX-Δ2MIN)在約0.10%與約0.30%之間。在其它較佳實施方式中,(Δ3MAX-Δ2MIN)在約0.20%與約0.30%之間。在較佳實施方式的一個子集中,(Δ1MAX-Δ2MIN)在約0.30%與0.40%之間,並且(Δ3MAX-Δ2MIN)在約0.20%與0.30%之間。較佳地,Δ纖芯3(r)在0%與約0.6%之間,更佳地在0%與0.55%之間,更佳地在0%與0.5%之間。在某些較佳實施方式中,在第三部分中,Δ纖芯3(r)在約0.1%與約0.5%之間。較佳地,纖芯還包括包圍第三部分並與之直接相鄰的第四部分,該第四部分延伸到4.5與20μm之間、更佳地4.5與15μm之間的半徑。Δ在第四部分中,Δ纖芯4(r)在0%與0.4%之間。在較佳實施方式中,Δ纖芯4(r)隨半徑增大而從小於等於0.4%的最大正相對摺射率減小到0與0.03%之間的最小值。較佳地,對於6μm與25μm之間的所有半徑,相對摺射率小於0.03%。較佳地,包層包圍第四部分並與之直接接觸。較佳地,纖芯在r纖芯處結束且包層在此開始,其中r纖芯>4.5μm,更佳地在4.5與20μm之間,還更佳地在4.5與15μm之間。在某些較佳實施方式中,4.5μm<r纖芯<8μm。
圖23-27所示的覆層或包層在r纖芯處包圍纖芯的外圍區域並與之直接相鄰,其中Δ包層=0。
因此,示例30-36可被描述成具有纖芯,該纖芯包括內部區域(或中心區域)、包圍內部區域並與之直接相鄰的中間區域(或護槽區域)、以及包圍中間區域並與之直接相鄰的外圍區域(或環型區域)。纖芯較佳地具有始終具有正的折射率。較佳地,內部區域包括整個光纖的最大值Δ纖芯(即Δ1MAX),中間區域包括Δ2MIN,並且外圍區域包括Δ3MAX,其中Δ1MAX>Δ3MAX>Δ2MIN>0。較佳地,在第一部分中,相對摺射率分布包括基本上平坦的部分。第三部分包括小於Δ1MAX的Δ3MAX。較佳地,第三部分中的相對摺射率分布包括基本上平坦的部分,並且更佳地,第三部分的主要部分具有基本上平坦的相對摺射率分布Δ纖芯3(r)。
對於本文中公開的諸如第九組較佳實施方式所描述的光纖,纖芯中心區域中存在相對摺射率的第一峰值(Δ1MAX,以%為單位),纖芯外圍區域中在RC處存在第二峰值(Δ3MAX,以%為單位),並且相對摺射率中的中間最小值(Δ2MIN,以%為單位)在徑向上位於第一和第二峰值之間的rΔ2MIN處,其中Δ1MAX>Δ3MAX>Δ2MIN>0。Δ3MAX大於0.40%,並且較佳地小於Δ1MAX。Δ1MAX大於0.50%,較佳地在0.50與0.70%之間,更佳地在0.50與0.60%之間。在本文中,將第二峰寬(W3MID)被定義為第二峰在Δ3MAX與Δ2MIN之差的半高處的徑向寬度,並且第二峰的中點R3MID被定義成在在折射率第二峰的內外兩側之間的中心出現。較佳地,W3MID大於0.5,更佳地大於0.7,還更佳地大於0.8。在某些較佳實施方式中,W3MID>1.0。R3MID較佳地在3.0與4.0μm之間。在某些較佳實施方式中,R3MID在3.2與3.8μm之間。從r=2.5到4.5μm,被定義為∫Δ%(r)r dr的相對摺射率分布的分布容量(volume)大於2.5,較佳地大於3.25,更佳地大於3.30,單位是%-μm2,並且Δ3MAX>0.4%,以便於實現格外良好的彎曲性能。此外,如示例30-32所示,在分布中大於4.5μm半徑處提供小的上升「臺」,這對提高彎曲性能同時將纜線截止保持在1200nm以下也是有益的。
在較佳實施方式中,諸如本文所公開的示例30-38所示的光纖較佳地具有κ為270至330nm;零色散小於1340nm,更佳地小於1320nm,還更佳地在1270與1320nm之間;1310nm處的色散幅度小於5ps/nm-km,更佳地小於3ps/nm-km;以及1310nm處的色散斜率小於0.10ps/nm2-km。
因此,本發明的光纖提供良好的彎曲性能,同時提供增大的SBS閾值,此外還提供適於在大於約1260nm波長處單模操作的截止波長。特別地,諸如第九組較佳實施方式的本發明光纖提供在各種光纖部署或條件下提供極低的彎曲損耗,正如與諸如宏觀彎曲(針腳陣列、主軸卷繞、平行板)和圍觀彎曲(橫向負載)的各種彎曲測試相對應的彎曲性能所反映的一樣。對於這些光纖,1550nm處的針腳彎曲損耗較佳地小於5dB,更佳地小於3dB;1550nm處的橫向負載彎曲損耗較佳地小於0.50dB/m,更佳地小於0.30dB/m;纜線截止波長小於1260nm,較佳地小於1200nm;絕對SBS閾值較佳地大於9.8+log[(1-e-(0.19)(50)/4.343)/(1-e-(α)(L)/4.343)],更佳地大於10.0+log[(1-e-(0.19)(50)/4.343)/(1-e-(α)(L)/4.343)],其中L是以km為單位的長度,並且α是在1550nm處以dB/km為單位的衰減。.1550nm處的衰減(光譜)較佳地小於0.24dB/km,更佳地小於0.23dB/km,還更佳地小於0.21dB/km。在某些較佳實施方式中,1550nm處的有效面積在70與90μm2之間,1310nm處的模場小於9.5μm,較佳地小於9.2,1550nm處的色散在15與20ps/nm-km之間,以及1550nm處的色散斜率小於0.07ps/nm2-km。
較佳地,本文所公開的光纖在大於等於約50km的光纖長度下的絕對閾值大於9.5dBm,更佳地大於10.0dBm,還更佳地大於10.5dBm。
較佳地,本文所公開的光纖在1380μm具有大於1310μm處的衰減的衰減,該衰減不大於0.3dB/km,更佳地不大於0.1dB/km,還更佳地不大於0.05dB/km。在較佳實施方式中,1380nm處的衰減不大於1310nm處的衰減。在其它較佳實施方式中,1380nm處的衰減小於0.3dB/km。在一組較佳實施方式中,絕對SBS閾值大於8.5+10log[(1-e-(0.19)(50)/4.343)/(1-e-(α)(L)/4.343)]dBm,較佳地大於9+10log[(1-e-(0.19)(50)/4.343)/(1-e-(α)(L)/4.343)]dBm,更佳地大於9.5+10log[(1-e-(0.19)(50)/4.343)/(1-e-(α)(L)/4.343)]dBm(其中L是以km為單位的光纖長度且α是1550nm處的光纖衰減),並且1380μm處的衰減不大於比1310μm處衰減更大的0.3dB/km,較佳地不大於0.1dB/km,更佳地不大於0.05dB,並且在較佳實施方式中,1380nm處的衰減不大於1310nm處的衰減。在其它較佳實施方式中,1380nm處的衰減小於0.3dB/km。在某些較佳實施方式中,1550nm處的光學有效面積較佳地大於80μm2,在其它較佳實施方式中,1550nm處的光學有效面積大於80μm2並小於110um2。
本文所公開的光纖較佳地呈現為小於0.1ps/sqrt(km)、更佳地0.05ps/sqrt(km)以及還更佳地小於0.02ps/sqrt(km)的PMD。在較佳實施方式中,1550nm處的針腳陣列彎曲損耗小於5dB,較佳地小於3dB。在較佳實施方式中,1620nm處的針腳陣列彎曲損耗小於10dB,更佳地小於7dB,還更佳地小於5dB。
較佳地,本文所公開的光纖具有小於1300nm、更佳地在1200與1300nm之間的纜線截止。
較佳地,本文所公開的光纖適於發送在1260nm至1625nm波長範圍內的光信號。
較佳地,本文所公開的光纖由氣相沉積工藝製成。更佳地,本文所公開的光纖由外部氣相沉積(OVD)工藝製成。因此,例如,已知的OVD沉積、固結和抽拉技術可以有利地用於生產本文公開的光波導光纖。也可以使用其它工藝,諸如經更改的化學氣相沉積(MCVD)或軸向氣相沉積(VAD)或等離子體化學氣相沉積(PCVD)。因此,本文所公開的光波導光纖的折射率和橫截面分布可以使用本領域技術人員公知的製造技術實現,包括但完全不限於OVD、VAD和MCVD工藝。
在較佳實施方式的第一子組中,本文公開的光纖用於傳導至少一個光學模和多個聲學模,包括聲學模L01和聲學模L02,光纖包括纖芯,具有折射率分布和中心線;以及包層,包圍纖芯並與之直接相鄰;其中在1550nm處的所述光學模的有效面積大於90μm2;其中,聲學模L01在光纖的布裡淵頻率處具有不大於170μm2的第一聲光有效面積AOEAL01;其中聲學模L02在光纖的布裡淵頻率處具有不大於170μm2的第二聲光有效面積AOEAL02;以及其中0.4<AOEAL01/AOEAL02<2.5。
在某些較佳實施方式中,纖芯的相對摺射率具有在上邊界曲線和下邊界曲線之間的值;其中上邊界曲線是由至少兩個點定義的直線,包括在0半徑處Δ為0.6%的第一上方點以及在14.25μm半徑處Δ為0%的第二上方點;以及其中下邊界曲線是由至少兩個點定義的直線,包括在0半徑處Δ為0.25%的第一下方點以及在6μm半徑處Δ為0%的第二下方點。
在某些較佳實施方式中,在光纖的布裡淵頻率處,AOEAL01和AOEAL02不小於180μm2。在其它較佳實施方式中,在光纖的布裡淵頻率處,AOEAL01和AOEAL02不小於190μm2。
在某些較佳實施方式中,光纖的零色散在1340nm波長以下,較佳地在1320與1340nm之間的範圍內。在其它較佳實施方式中,光纖的零色散在1320nm波長以下,較佳地在1290與1320nm之間的範圍內。
較佳地,光纖在1550nm波長處具有在15與21ps/nm-km之間的色散。在某些較佳實施方式中,在1550nm波長處,色散在15與17ps/nm-km之間。在其它較佳實施方式中,在1550nm波長處,色散在17與20ps/nm-km之間。
較佳地,光纖具有大於95μm2的光學有效面積。在某些較佳實施方式中,光學有效面積大於100μm2。
較佳地,光纖在1550nm處具有小於15dB、較佳地小於10dB的針腳陣列彎曲損耗。
在某些較佳實施方式中,上邊界曲線是由至少兩個點定義的直線,包括在0半徑處Δ為0.5%的第一上方點以及在11.25μm半徑處Δ為0%的第二上方點。
較佳地,纖芯包括從中心線延伸到1μm半徑的第一部分,該第一部分具有大於0.25%並小於0.5%的相對摺射率。較佳地,對於從r=0至r=1μm的所有半徑,dΔ/dR>-0.15%/μm。較佳地,Δ(r=0μm)與Δ(r=1μm)之間差的絕對值小於0.1%。
較佳地,纖芯還包括圍繞第一部分並與之直接相鄰的第二部分,該第二部分延伸到2.5μm半徑,並具有在0.20%與0.45%之間的Δ。較佳地,第二部分對在1與1.5μm之間的所有半徑具有在0.3%與0.45%之間的Δ。在某些較佳實施方式中,第二部分對在1.5與2.5μm之間的所有半徑具有在0.2%與0.35%之間的Δ。
較佳地,纖芯還包括圍繞第二部分並與之直接相鄰的第三部分,該第三部分延伸到4.5μm半徑,並具有在0.15%與0.35%之間的Δ。較佳地,第三部分對在2.5與4.5μm之間的所有半徑具有在0.2%與0.3%之間的Δ。較佳地,在第三部分中任何半徑之間Δ的差的絕對值小於0.1%。較佳地,在r=2.5μm與r=4.5μm之間的任何半徑之間Δ的差的絕對值小於0.1%。
較佳地,纖芯還包括包圍第三部分並與之直接相鄰的第四部分,該第四部分延伸到6μm半徑,並具有在0.1%與0.3%之間的Δ。在某些較佳實施方式,第四部分對在4.5與5μm之間的所有半徑具有在0.2%與0.3%之間的Δ。較佳地,第四部分對在5與6μm之間的所有半徑具有在0.15%與0.3%之間的Δ。
較佳地,纖芯還包括包圍第四部分並與之直接相鄰的第五部分,該第五部分延伸到9μm半徑,並具有在0.0%與0.15%之間的Δ。較佳地,Δ(r=5.5(m)>0.1%。較佳地,Δ(r=6μm)>0%。
在某些較佳實施方式中,AOEAL01和AOEAL02都小於400μm2。
在某些實施方式中,0.5<AOEAL01/AOEAL02<2。在其它實施方式中,0.6<AOEAL01/AOEAL02<1.5。
在較佳實施方式的第二子組中,本文公開的光纖包括纖芯,具有折射率分布和中心線;以及包層,包圍纖芯並與之直接相鄰;其中在1550nm處的光學有效面積大於80μm2;其中絕對SBS閾值對大於約50km的光纖長度大於9.5dBm。較佳地,光學有效面積在80與110μm2之間。較佳地,在1380nm處的衰減不大於高於1310nm的衰減的0.3dB。較佳地,光纖在1550nm處呈現不大於0.03dB/匝的32mm直徑彎曲損耗。較佳地,光纖具有小於1300nm的纜線截止。
在較佳實施方式的第三子組中,本文公開的光纖包括纖芯,具有折射率分布和中心線;以及包層,包圍纖芯並與之直接相鄰;其中纖芯的折射率被選擇成在1550nm處提供大於80μm2的光學有效面積;對於大於約50km的光纖長度,絕對SBS閾值大於9.5dBm;纜線截止小於1300nm;以及在1550nm處的32mm直徑彎曲損耗不大於0.03dB/匝。
在較佳實施方式的第四子組中,本文公開的光纖包括纖芯,具有折射率分布和中心線;以及包層,包圍纖芯並與之直接相鄰;其中對於大於約50km的光纖長度,絕對SBS閾值大於8.5dBm;以及其中1380μm處的衰減不大於高於1310μm處的衰減的0.3dB。較佳地,1380μm處的衰減不大於高於1310μm處的衰減的0.1dB。更佳地,1380μm處的衰減不大於高於1310μm處衰減的0.05dB。在較佳實施方式中,1380μm處的衰減不大於1310μm處的衰減。在某些較佳實施方式中,1380μm處的衰減小於0.3dB。))較佳地,絕對SBS閾值大於9.0dBm,更佳地大於9.5dBm。較佳地,在1550nm處的光學有效面積大於80μm2,更佳地大於80μm2並小於120μm2。
在較佳實施方式的第五子組中,本文公開的光纖包括長度;纖芯,具有折射率分布和中心線;以及包層,包圍纖芯並與之直接相鄰;其中光纖在1550nm處具有衰減;其中纖芯的折射率被選擇成提供1550nm處的光學有效面積大於80μm2;以及以dBm為單位的絕對SBS閾值大於約9.5+10log[(1-e-(0.19)(50)/4.343)/(1-e-(α)(L)/4.343)],其中L是以km為單位的長度並且α是1550nm處以dB/km為單位的衰減。較佳地,光學有效面積在80與110μm2之間。較佳地,在1380nm處的衰減不大於高於1310nm處衰減的0.3dB。較佳地,光纖在1550nm處呈現不大於0.03dB/匝的32mm直徑彎曲損耗。較佳地,光纖具有小於1300nm的纜線截止。
在較佳實施方式的第六子組中,本文公開的光纖包括長度;纖芯,具有折射率分布和中心線;以及包層,包圍纖芯並與之直接相鄰;其中光纖在1550nm處具有衰減;其中纖芯的折射率被選擇成提供1550nm處的光學有效面積大於80μm2;以及以dBm為單位的絕對SBS閾值大於約9.5+10log[(1-e-(0.19)(50)/4.343)/(1-e-(α)(L)/4.343)],其中L是以km為單位的長度並且α是1550nm處以dB/km為單位的衰減;纜線截止小於1300nm;以及1550nm處的32mm直徑彎曲損耗不大於0.03dB/匝。
在較佳實施方式的第七子組中,本文公開的光纖包括纖芯,具有折射率分布和中心線;以及包層,包圍纖芯並與之直接相鄰;其中以dBm為單位的絕對SBS閾值大於約8.5+10log[(1-e-(0.19)(50)/4.343)/(1-e-(α)(L)/4.343)],其中L是以km為單位的長度並且α是在1550nm處以dB/km為單位的衰減;以及其中1380μm處的衰減不大於高於1310μm處衰減的0.3dB。較佳地,在1380μm處的衰減不大於高於1310μm處衰減的0.1dB,較佳地不大於高於1310μm處衰減的0.05dB。在某些較佳實施方式中,1380μm處的衰減不大於1310μm處的衰減。在較佳實施方式中,1380μm處的衰減小於的0.3dB。在某些較佳實施方式中,以dBm為單位的絕對SBS閾值大於約9.0+10log[(1-e-(0.19)(50)/4.343)/(1-e-(α)(L)/4.343)],其中L是以km為單位的長度並且α是1550nm處以dB/km為單位的衰減。在其它較佳實施方式中,以dBm為單位的絕對SBS閾值大於約9.5+10log[(1-e-(0.19)(50)/4.343)/(1-e-(α)(L)/4.343)],其中L是以km為單位的長度並且α是1550nm處以dB/km為單位的衰減。
較佳地,1550nm處的光學有效面積大於80μm2。在較佳實施方式中,在1550nm處的光學有效面積大於80μm2並小於120μm2。
圖4是如本文所公開的光波導纖維300的示意性表示(並未按比例),該光纖具有纖芯100和包圍纖芯100並與之直接相鄰的外圍環型覆層或外圍包層200。
較佳地,包層包含氧化鍺或氟摻雜物。更佳地,本文所公開的光纖包層200是純二氧化矽或基本上是純二氧化矽。包層200可以由例如在沉積工藝中沉積的包層材料或以諸如管中棒的光學預製棒結構的外套形式設置的包層材料、或者所沉積的材料和外套的組合構成。包層200可以包括一種或多種摻雜物。包層200被主覆層P和輔助覆層S包圍。包層200的折射率用於計算其它部分討論的相對摺射率百分比。
參照附圖,包層200具有包圍纖芯的被定義成具有Δ(r)=0%的折射率nc,該折射率用於計算光纖或光纖預製棒的各個部分或區域的折射率百分比。
如圖5所示,本文所公開的光纖300可以在光纖通信系統30中實現。系統30包括發送器34和接收器36,其中光纖300使光信號能夠在發送器34與接收器36之間傳輸。系統30較佳地能夠進行雙向通信,並且發送器34和接收器36僅為說明目的而示出。系統30較佳地包括一片段或一跨度的如本文所公開光纖的鏈路。系統30還可以包括光學連接到一個或多個片段或跨度的本文所述光纖的一個或多個光學設備,諸如一個或多個再生器、放大器或色散補償模塊。在至少一個較佳實施方式中,根據本發明的光纖通信系統包括由其間不存在再生器的光纖所連接的發送器和接收器。在另一較佳實施方式中,根據本發明的光纖通信系統包括由其間不存在放大器的光纖所連接的發送器和接收器。在又一較佳實施方式中,根據本發明的光纖通信系統包括由其間既沒有放大器也沒有再生器或中繼器的光纖所連接的發送器和接收器。
圖22示意性示出本文所公開的光纖通信系統的另一實施方式。系統400包括由光學傳輸線440光學連接的發送器434和接收器436。光學傳輸線440包括作為本文所公開的大有效面積、高SBS閾值光纖的第一光纖442,以及在1550nm處色散在-70與-150ps/nm-km之間的第二光纖444。在較佳實施方式中,第二光纖具有包括正相對摺射率的中心纖芯部分、圍繞中心纖芯部分並與之接觸且具有負相對摺射率的護槽部分、以及圍繞護槽部分並與之接觸且具有正相對摺射率的環型部分的相對摺射率分布。較佳地,第二光纖的中心部分具有在1.6%與2%之間的最大相對摺射率,護槽部分具有在-0.25%與-0.44%之間的最小相對摺射率,並且環型部分具有在0.2%與0.5%之間的最大相對摺射率。較佳地,第二光纖的中心部分具有在1.5與2μm之間的外圍半徑,護槽部分具有在4與5μm之間的外圍半徑,並且環型部分具有在6與7μm之間的中點。諸如其中圖4和圖6所示,在2003年3月20日公開的公開號為.2003/0053780,序列號為10/184,377的美國專利申請中描述了第二光纖的示例。第一光纖422和第二光纖444可以由在圖22中由符號「X」示出的熔接接頭、光學連接器等光學連接。較佳地,第一光纖的κ,k1與第二光纖的κ,k2相匹配,其中k1/k2較佳地在0.8與1.2之間,更佳地在0.9與1.1之間,還更佳地在0.95與1.05之間。光學傳輸線440還可以包括一個或多個組件和/或其它光纖(例如在光纖和/或組件結點處的一個或多個「尾光纖」)。在較佳實施方式中,第二光纖444的至少一部分可任選地置於色散補償模塊446中。光學傳輸線440使光信號能夠在發送器434與接收器436之間傳輸。較佳地,光學傳輸線中的殘留色散小於約每100km光纖5ps/nm。
較佳地,本文所公開的光纖具有較低水含量,並且較佳地是低水峰光纖,即具有在特定波長區域、尤其是E帶中呈現相對較低或沒有水峰的衰減曲線。
製造低水峰光纖的方法可以在公開號為WO00/64825、WO01/47822和WO02/051761的PCT申請中找到,這些申請的內容通過引用結合於此。
菸灰(soot)預製棒或菸灰體較佳地是通過使包括至少一種玻璃形成前體化合物的運動流體混合物的至少某些成分在氧化介質中進行化學反應以形成基於二氧化矽的反應產物而形成的。將該反應產物的至少一部分向襯底引導,形成其至少一部分通常包括與氧結合的氫的多孔二氧化矽體。菸灰體可以通過例如經由OVD工藝在誘導棒(bait rod)上沉積菸灰層來形成。
將襯底或誘導棒或心軸插入諸如空心或管狀把手的玻璃體中並固定在車床上。將車床設計成靠近菸灰生成爐旋轉和平移心軸。隨著心軸旋轉和平移,通常成為菸灰的基於二氧化矽的反應產物被導向心軸。基於二氧化矽的反應產物中至少一部分被沉積在心軸上以及把手的一部分上以在其上形成體。
一旦在心軸上沉積了所需量的菸灰,菸灰沉積結束,將該心軸從菸灰體移走。
在移走心軸時,菸灰體限定從其軸向穿過的中心線孔。較佳地,菸灰體被下饋送設備的把手懸掛並定位在固結爐中。在將菸灰體定位在固結爐中之前,較佳地將底部插頭安裝到中心線孔遠離把手的一端。較佳地,通過摩擦力安裝,將該底部插頭相對於菸灰體定位並保持在合適位置。較佳地使該插頭逐漸變細以便於進入菸灰體內並允許至少鬆弛的暫時粘附其中。
較佳地通過在固結爐內升高的溫度下將菸灰體置於含氯的氣氛中,對菸灰體進行化學乾燥。含氯的氣氛有效地從菸灰體移除本來對由菸灰體製成的光波導纖維的性質由負面影響的水和其它雜質。在OVD形成的菸灰體中,氯在菸灰中充分流動以有效乾燥整個預製棒,包括包圍中心線孔的中心線區域。
在化學乾燥步驟之後,將爐的溫度升高到足以將菸灰坯固結成經燒結的玻璃預製棒的溫度,較佳地為約1500℃。中心線孔則在固結步驟中閉合,使得中心線孔沒有機會在其閉合之前被氫化合物重新浸潤。較佳地,中心線區域具有小於約1ppb的加權平均OH成分。
因此,通過在固結過程中閉合中心線孔,能夠顯著減小或防止將中心線孔暴露在含氫化合物的氣氛中。
如以上和本文其它部分所述,插頭較佳地是含有小於約31ppm(重量)的水含量的玻璃體,諸如熔融石英插頭,並且較佳地是含有小於5ppb(重量)的水含量的玻璃體,諸如化學乾燥的二氧化矽插頭。通常,可以在含氯的氣氛中對這些插頭進行乾燥,但是同樣可以使用含有其它化學乾燥劑的氣氛。在理想情況下,玻璃插頭具有小於1ppb(重量)的水含量。此外,玻璃插頭較佳地是厚度在約200μm至約2mm範圍內的薄壁插頭。更佳地,頂插頭的至少一部分具有約0.2至約0.5mm的壁厚。更佳地,拉長部分66具有約0.3mm至約0.4mm的壁厚。較薄的壁能促進擴散,但是更容易在處理過程中破裂。
因此,在中心線孔被密封以在中心線孔內創建被動真空之後,較佳地使惰性氣體從中心線孔擴散,並且薄壁玻璃插頭能夠便於惰性氣體從中心線孔的快速擴散。插頭越薄,擴散速率越大。較佳地將已固結的玻璃加熱到足以延展玻璃預製棒的較高溫度,較佳地約1950℃至約2100℃,從而減小預製棒的直徑以形成玻璃圓柱體,諸如芯棒或光纖,其中中心線孔塌陷以形成固體中心線區域。在固結其間被動創建的密封中心線孔內保持的已減小的壓力通常足以促使拉制(或重新拉制)工藝其間的完全中心線孔閉合。因此,可以實現總體上較低的O-H泛頻光學衰減。例如,在1383nm處的水峰以及在諸如950nm或1240nm處的其它OH引起的水峰可以得到降低,甚至最終消除。
低水峰通常提供更低的衰減損耗,尤其是對於約1340nm與約1470nm之間的傳輸信號。此外,低水峰還提供光學耦合到光纖的泵浦光發射設備的經改進的泵浦效率,這些設備包括在一個或多個泵浦波長下操作的拉曼泵浦或拉曼放大器。較佳地,拉曼放大器在比任何所需操作波長或波長區域低約100nm的一個或多個波長下泵浦。例如,可以使用拉曼放大器在1450nm泵浦波長下對在1550nm附近波長處承載操作信號的光纖進行泵浦。因此,從約1400nm至約1500nm的波長區域中較低的光纖衰減往往減小泵浦效率,例如每mW泵浦功率的增益,尤其是對於1400nm附近的泵浦波長。通常,對於光纖中更多的OH雜質,水峰的寬度和高度增大。因此,無論是對操作信號波長還是通過泵浦波長的放大,更小的水峰能夠提供更有效操作的更寬泛選擇。因此,降低OH雜質能夠降低例如在約1260nm與約1650nm之間的波長之間的損耗,特別是,可以在1383nm水峰區域中獲得損耗降低,從而得到更有效的系統操作。
本文所公開的光纖呈現較低的PMD值,尤其是在用OVD工藝製作的情況下。光纖的扭轉還可以降低本文所公開光纖的PMD值。
本文所公開的光纖、特別是Ge摻雜光纖的布裡淵散射可以通過在拉制過程中調製施加到光纖的張力來進一步降低。將光纖預製棒的至少一部分,較佳地將其端部加熱到高溫,使得能夠通過將預製棒降到RF感應爐中並將其加熱到熔融溫度來拉制光纖,該預製棒包括由折射率比纖芯更低的玻璃包覆外層包圍的高雜質、低損耗矽酸鍺玻璃纖芯。然後,在適當調製張力下,從經加熱的預製棒拉制光纖。在充分加熱的情況下,承載玻璃細絲的預製棒熔融端部下落,該細絲被插入到光纖拉制站中。隨後調節參數以生成期望直徑和一致性的光纖。光纖拉制速度和張力可以由計算機來控制。按照主要在10至50g範圍內的最小值與在150至250g範圍內的最大值之間的正弦、三角或較佳的梯形波形,相對於光纖長度來調製光纖上的拉制張力。正弦波形實際上是實際正弦的正一半,並且本文中涉及的其波長是從最小張力範圍到最大再到最小的長度。正弦的較佳波長在3至30km範圍內。較佳的三角波形是由長度在3至30km範圍內的底邊來表徵的;並且較佳的梯形波形具有沿光纖長度的一對底邊。在3km至15km範圍內的長邊和在1km至13km範圍內的短邊。所得產物是具有Ge摻雜纖芯和包圍纖芯的包層的拉制光纖。纖芯由重複的調製應變圖案來表徵。該應變是用在由拉制過程中10-50g壓力產生的下限與由拉制過程中150-250g壓力的上限之間的長度來調製的。調製圖案由3至30km範圍內的重複長度來表徵。圖案波形較佳的為正弦、三角或梯形。同樣參照美國專利No.5,851,259,該專利通過引用整體結合於此。
本文所公開的所有光纖都可以在光信號傳輸系統中採用,該系統較佳的包括發送器、接收器和光學傳輸線。光學傳輸線光學耦合到發送器和接收器。光學傳輸線較佳的包括較佳地具有至少一個光纖片段的至少一個光纖跨度。
該系統較佳地還包括光學耦合到光纖片段的至少一個放大器,諸如拉曼放大器。
該系統還較佳地包括將能夠將光信號運送到光學傳輸線上的多個信道互連的復用器,其中至少一個、更佳地至少三個、以及最佳地至少十個光信號在約1260nm與1625nm之間的波長下傳播。較佳地,至少一個信號在以下波長區域的一個或多個中傳播1310nm帶、E帶、S帶、C帶和L帶。
在某些較佳實施方式中,該系統能夠在粗糙的波分復用模式下運行,其中一個或多個信號在以下的至少一個、更佳地至少兩個中傳播1310nm帶、E帶、S帶、C帶和L帶。
在一個較佳實施方式中,該系統包括如本文所公開的長度不大於20km的一段光纖。在另一較佳實施方式中,該系統包括如本文所公開的長度大於20km的一段光纖。在又一較佳實施方式中,該系統包括如本文所公開的長度大於70km的一段光纖。
在一個較佳實施方式中,該系統在小於等於約1Gb/s下操作。在另一較佳實施方式中,該系統在小於等於約2Gb/s下操作。在又一較佳實施方式中,該系統在小於等於約10Gb/s下操作。在再一較佳實施方式中,該系統在小於等於約40Gb/s下操作。在又一較佳實施方式中,該系統在大於等於約40Gb/s下操作。
在較佳實施方式中,本文所公開的系統包括光源、光學耦合到光源的如本文所公開的光纖、以及光學耦合到光纖用於接收通過光纖發送的光信號的接收器,該光源具有高頻振動能力、和/或相位調製能力、和/或振幅調製能力,該光信號是由光源生成的,並且光信號由接收器來接收。
受激布裡淵散射(SBS)可以由在輸入功率在預定輸入功率範圍內變化時記錄輸入功率(Pin)和反向散射功率(Pbs)的測量系統來測量。可以使用確定光纖SBS閾值的各種系統和/或方法來表徵光纖。本文公開了一種較佳的方法和系統。
本文所公開的測量系統包括光源、鉺摻雜光纖放大器(EDFA)、可變光衰減器(VOA)、偏振控制器、諸如2 x 2耦合器或光循環器的光功率路由設備、以及若干光功率檢測器和功率計。帶有FC/APC連接器的單模插入線加入到這些組件之中。圖20示出說明性測量系統。
光源具有約150kHz或更小的極窄譜寬,它可以是可調諧或單波長連續波雷射器。波長較佳的以1550nm附近為中心,但可以隨EDFA的增益帶變化。EDFA用於將光信號放大到能夠在待測光纖中引起SBS的功率水平。可變光衰減器(VOA)用於改變加載到待測光纖中的光功率。VOA被選擇成使步長足夠精細以及範圍足夠大以在寬泛的輸入功率範圍上測量輸入功率和反向散射功率。偏振控制設備較佳地用於建立100%的偏振度以及穩定的偏振態。2 x 2方向耦合器或光循環器將功率引導到待測光纖並支持對反向散射功率(埠A)和/或輸入功率(埠A)的監控。待測光纖(FUT)通過熔融接合或其它無反射連接設備或方法連接到耦合器或循環器。可以使用第三檢測器來監控埠C處的輸出功率。除非另行指出,否則本文所報導的SBS閾值對應於將光纖置於具有約150kHz或更小的極窄譜寬的連續波雷射器輸入之下。在置於具有高頻振動或更寬的脈寬的情況下,可以從相同的光纖獲得更高的閾值。本文所報導的SBS閾值對應於長度約為50km的光纖。應該理解,SBS閾值測量可以對不同長度的光纖執行。
為了進行測量,將光纖接合到該系統中,並將耦合器抽頭連接到光功率檢測器。啟動雷射器,並且EDFA提供固定的輸出功率。VOA衰減在所選範圍上以小增量從高插入損耗值步進到零。例如,在一實施方式中,步長為0.1dB,並且掃描範圍為20dB。
進行基準測量以獲得實際輸入功率。雖然在該過程中對輸入功率進行監控,但是,基準測量允許在無需考慮偏振相關損耗(PDL)和接合損耗的情況下確定實際輸入功率。對待測光纖的2米樣品進行這種測量。將光纖截短並連接到埠C。在相同範圍上重複進行VOA掃描,並且記錄埠C處的基準輸入功率。這些功率值用作記錄的輸入功率。在每個步長處記錄輸入功率和反向散射功率水平(參見圖21的曲線P)。
當掃描完成時,計算曲線的一階和二階導數。在計算一階和二階導數之前較佳地對數據進行平滑。在本文中,在二階導數最大的點處定義絕對SBS閾值,該點表示以mW為單位的反向散射功率相對於輸入功率(以mW為單位)變化的變化速率已達到最大值。圖21示出測量數據(曲線P)和一階、二階導數(分別是曲線P』和P」)的說明性曲線。曲線P』是以mW為單位的反向散射功率相對於以mW為單位的輸入功率的一階導數。曲線P」是以mW為單位的反向散射功率相對於以mW為單位的輸入功率的二階導數。在圖21中,曲線P」的峰P」峰的橫坐標是以dBm為單位的絕對SBS閾值SBSt(例如圖21中的8.22dBm)。即,二階導數最大的輸入功率被定義成光纖的絕對SBS閾值。
如本文所報告的,使用建立固定偏振態的偏振控制設備來獲得SBS閾值。然而,在用於測量SBS閾值的系統和/或方法的替換實施方式中,也可以使用偏振隨機化裝置或擾頻器來測量SBS閾值。偏振隨機化裝置的使用可以將給定光纖的測量SBSt值與使用固定偏振態(100%偏振度和恆定偏振態)所獲得的SBSt值相比增大約3dB。
如本文所公開的比較SBS閾值對以相同方式(即,在使用測量數據的情況下,通過相同方法以及測量系統)測量的不同光纖的SBS閾值,這些比較SBS閾值包括對康寧公司製造的具有與本文所公開光纖的衰減類似的衰減的代表性SMF-
或SMF-
光纖的SBS閾值改進。因此,即使存在各種SBS閾值測量方法(和系統),但是根據同一方法從兩種不同光纖獲得的比較值與使用不同方法從這些光纖獲得的比較值基本上類似。
SBS閾值隨待測光纖的長度和衰減而變化。通常,長度極短的光纖常常具有比長度極長的相同光纖更高的SBS閾值。而且,通常,一定長度的具有更高衰減的一種光纖往往具有比長度相同的具有較低衰減的另一種類似光纖更高的SBS閾值。近似分析表達在G.H.BuAbbud等人在2003年發表在ECOC上的「Raman and Brillouin Non-Linearities in BroadbandWDM-Overlay Single Fiber PONs(寬帶WDM覆蓋單光纖PON中的拉曼和布裡淵非線性)」中給出。
其中,gBeff是有效布裡淵增益係數,α是衰減,L是光纖長度,Aeff是光學有效面積。在該示例近似中,SBS閾值與光纖有效長度成反比。因此,如果長度為L1的測量閾值為P1,則長度L2處的閾值為 當然,如果α以dB為單位,則α的值應該除以係數4.343。
例如,本文所公開的SBS閾值對應於長度(L1)約為50km的光纖以及在1550nm處約0.19dB/km的衰減。因此,可從以下確定具有長度L2和衰減α2的如本文所公開類型光纖的SBS閾值P2 較佳地,本文所公開的光纖具有基於二氧化矽的纖芯包層。在較佳實施方式中,包層具有約125μm的外圍直徑。較佳地,包層的外圍直徑具有沿光纖長度的恆定直徑。在較佳實施方式中,光纖的折射率呈徑向對稱。
應該理解,以上描述僅為本發明的示例,並且旨在為理解如權利要求書中所定義的本發明本質和特徵提供總覽。包括附圖是為了提供對本發明的進一步理解,附圖被納入並構成本說明書的一部分。附圖示出本發明的各種特性和實施方式,並與其描述一起用於解釋本發明的原理和操作。對本領域技術人員顯而易見的是,可以在不背離如所附權利要求書所定義的本發明精神或範圍的情況下,對如本文所述的本發明較佳實施方式進行各種修改。
權利要求
1.一種光纖,包括
纖芯,具有折射率分布和中心線;以及
包層,包圍所述纖芯並與之直接相鄰,
其中,所述纖芯包括
從所述中心線延伸到1μm半徑的第一部分,所述第一部分包括具有在半徑rΔMAX處出現的小於0.7%的最大相對摺射率Δ1MAX的相對摺射率分布Δ纖芯1(r),其中Δ1MAX是整個纖芯的最大相對摺射率ΔMAX,Δ纖芯1(r)對於在rΔMAX與r=1μm之間的所有半徑都大於0.3%且小於0.6%;
包圍所述第一部分並與之直接相鄰的第二部分,所述第二部分包括具有Δ2MIN<0.3%的最小相對摺射率並從1μm半徑延伸到2.5μm半徑的相對摺射率分布Δ纖芯2(r),其中Δ纖芯2(r)在0.15%與0.5%之間,且(Δ1MAX-Δ2MIN)>0.25%;
包圍所述第二部分並與之直接相鄰的第三部分,所述第三部分包括從2.5μm半徑延伸到4.5μm半徑的相對摺射率Δ纖芯3(r),其中Δ纖芯3(r)在0%與約0.6%之間並且具有最大相對摺射率Δ3MAX,其中Δ纖芯3(r=4μm)>0.2%,Δ2MIN<Δ3MAX<Δ1MAX,以及(Δ3MAX-Δ2MIN)>0.10%;以及
包圍所述第三部分並與之直接相鄰的第四部分,所述第四部分具有延伸到4.5至12μm之間的半徑的相對摺射率Δ纖芯4(r);
其中,所述包層包圍所述第四部分並與之直接相鄰,其中所述纖芯在r纖芯>4.5μm處結束且所述包層在此處開始。
2.如權利要求1所述的光纖,其特徵在於,所述光纖在1550nm處呈現小於20dB的針腳陣列彎曲損耗。
3.如權利要求1所述的光纖,其特徵在於,所述光纖在1550nm處呈現小於15dB的針腳陣列彎曲損耗。
4.如權利要求1所述的光纖,其特徵在於,所述光纖在1550nm處呈現小於10dB的針腳陣列彎曲損耗。
5.如權利要求1所述的光纖,其特徵在於,所述光纖在1550nm處呈現小於0.5dB/m的橫向負載損耗。
6.如權利要求1所述的光纖,其特徵在於,所述光纖在1550nm處呈現小於0.3dB/m的橫向負載損耗。
7.如權利要求1所述的光纖,其特徵在於,所述光纖在1550nm處呈現小於5dB/m的20mm宏觀彎曲損耗。
8.如權利要求1所述的光纖,其特徵在於,所述光纖在1550nm處呈現小於2dB/m的20mm宏觀彎曲損耗。
9.如權利要求1所述的光纖,其特徵在於,Δ1MAX小於0.6。
10.如權利要求1所述的光纖,其特徵在於,在所述第二部分中,Δ纖芯2(r)在0.15%與0.45%之間。
11.如權利要求1所述的光纖,其特徵在於,從r=1至r=1.5μm,Δ纖芯2(r)大於0.3%並小於0.45%。
12.如權利要求1所述的光纖,其特徵在於,從r=1.5至r=2.5μm,Δ纖芯2(r)大於約0.1%並小於約0.35%。
13.如權利要求1所述的光纖,其特徵在於,Δ2MIN小於0.25%。
14.如權利要求1所述的光纖,其特徵在於,(Δ1MAX-Δ2MIN)>0.35%。
15.如權利要求1所述的光纖,其特徵在於,(Δ1MAX-Δ2MIN)在約0.3%與約0.5%之間。
16.如權利要求1所述的光纖,其特徵在於,(Δ1MAX-Δ2MIN)在約0.3%與0.4%之間。
17.如權利要求1所述的光纖,其特徵在於,(Δ3MAX-Δ2MIN)在約0.1%與0.3%之間。
18.如權利要求1所述的光纖,其特徵在於,(Δ3MAX-Δ2MIN)在約0.1%與0.2%之間。
19.如權利要求1所述的光纖,其特徵在於,(Δ3MAX-Δ2MIN)在約0.2%與0.3%之間。
20.如權利要求1所述的光纖,其特徵在於,(Δ1MAX-Δ2MIN)在約0.3%與0.4%之間,並且(Δ3MAX-Δ2MIN)在約0.1%與0.2%之間。
全文摘要
一種具有受激布裡淵散射的高閾值的光波導纖維。光纖較佳地具有較大的光學有效面積,並且進一步較佳地具有較低的零色散波長。
文檔編號G02B6/036GK101322057SQ200680045180
公開日2008年12月10日 申請日期2006年9月27日 優先權日2005年10月3日
發明者S·R·比克漢姆, S·K·米什拉 申請人:康寧股份有限公司