专利名称：单模光纤的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤传输领域，更具体地，涉及具有降低的弯曲损耗的光纤。
背景技术：
通常将光纤的折射率分布描述为折射率和光纤的半径之间的关系。传统上，沿着横轴(即，χ轴)标绘相对于光纤中心的距离r，并且沿着纵轴(即，y轴)标绘距离r处的折射率和光纤的外包层的折射率之间的差。用作光包层的外包层通常具有大致恒定的折射率。这种外包层通常由纯二氧化硅制成，但也可以包含一种或多种掺杂质。折射率分布可具有能够分别图示为阶梯形状、梯形形状、抛物线形状或三角形形状的“阶梯”分布、“梯形”分布、“抛物线”分布(例如，“阿尔法(alpha)”分布)或“三角形”分布。这些曲线通常代表光纤的理论分布或设计分布。实际上，与光纤制造相关联的约束可能导致显而易见不同的分布。传统上，光纤包括具有传输并可选地放大光信号的功能的光纤芯。传统的光纤通常还包括将光信号限制在纤芯内的光包层。为此，纤芯的折射率η。通常大于包层的折射率 ng(即，η。> ng)。如本领域普通技术人员能理解的，单模光纤中光信号的传播包括在纤芯中引导的、通常表示为LPOl的基本模式以及在特定距离内在纤芯和光包层中引导的次级模式。在光纤传输系统内经常使用具有阶梯折射率分布的单模光纤(SMF)。这种光纤通常具有符合特定远程通信标准的色散(chromatic dispersion)和色散斜率。传统上，所谓的“标准”单模光纤(SSMF)用于以地面为基础的传输系统。为了促进来自不同制造商的光系统相互兼容，国际电信联盟(ITU，International Telecommunication Union)已经定义了标准光传输光纤(即，标准单模光纤或SSMF)应当符合的标准参考ITU-T G. 652。ITU-T G. 652的建议(11/2009)具有几种属性(即，A、B、C 和D)。在针对传输光纤的其它建议中，ITU-T G. 652标准推荐⑴在波长1310纳米(nm) 处，模场直径(MFD)的标称值(例如，标称模场直径)为8. 6微米(μ m) 9. 5微米且公差为士0.6微米；(ii)最大光缆截止波长为1260纳米(nm) ； (iii)零色散波长(ZDW)为1300 纳米 13M纳米；以及(iv)最大零色散斜率(ZDS)为0. 092皮秒每平方纳米千米(ps/ (nm2 · km))(即，在零色散波长处的色散斜率为0. 092ps/(nm2 · km)以下)。如国际电工委员会(IEC，International Electrotechnical Commission)的附属委员会86A在标准IEC 60793-1-44中所定义的，传统上测量光信号在光纤中传播了 22米之后不再为单模的波长作为光缆截止波长。在大多数情况下，最能承受弯曲损耗的次级模式是LP 11模式。由此光缆截止波长是在光纤中传播了 22米之后LP 11模式充分衰减了的波长。标准ITU-T G. 652提议的方法认为，只要LP 11模式的衰减大于或等于19. 3分贝(dB)，光信号就为单模。根据IEC 附属委员会86A在标准IEC 60793-1-44中的推荐，通过如下措施来确定光缆截止波长在光纤中加入半径为40毫米(mm)的两个环，并将光纤的剩余部分(即，光纤的21. 5米)配置在半径为140毫米的芯轴上。对于给定光纤，将MAC值定义为光纤在有效截止波长Aeeff上的1550纳米处的模场直径的半径。如IEC附属委员会86A在标准IEC 60793-1-44中所定义的，传统上测量光信号在光纤中传播了两米之后不再为单模的波长作为截止波长。MAC值构成用于评价光纤的性能的参数，特别是构成用于寻找模场直径、有效截止波长和弯曲损耗之间的折衷的参数。共同拥有的欧洲专利2，116，878(及其对应美国专利2009/0279835)、共同拥有的欧洲专利2，116，877(及其对应美国专利7，889，960)、共同拥有的欧洲专利1，930，753 (及其对应美国专利7，555，186)、共同拥有的欧洲专利1，845，399(及其对应美国专利 7，587，111)以及共同拥有的欧洲专利1，785，754 (及其对应美国专利7，623，747)提出了具有有限的弯曲损耗的单模光纤。欧洲专利1，845，399和1，785，754具有示出阶梯折射率的标准单模光纤中以下两者之间的关系的实验结果(i)波长1550纳米处的MAC值，与(ii) 在波长1625纳米处曲率半径为15毫米的弯曲损耗。这些文献确认了 MAC值会对光纤弯曲损耗产生影响。此外，这些文献证明可以通过减小MAC值来降低弯曲损耗。不利地，通过减小模场直径和/或通过增大有效截止波长来减小MAC值可能导致不符合ITU-T G. 652推荐，由此使得光纤商业上不兼容某些传输系统。因此，降低弯曲损耗并仍符合行业推荐，这成了使用在各种光纤系统中的光纤应用(例如，光纤到户(FTTH))的真正挑战。ITU(国际电信联盟)已经定义了与弯曲不敏感的光纤有关的标准，特别是定义了 ITU-T G.657.A 标准(例如，ITU-TG. 657. Al (11/2009)子类和 ITU-T G. 657. A2 (11/2009) 子类)以及 ITU-T G. 657. B 标准(例如，ITU-T G. 657. B2 (11/2009)子类和 ITU-T G. 657. B3 (11/2009)子类)。ITU-T G. 657. A推荐强加弯曲损耗限制，但首先设法维持与ITU-T G. 652推荐(例如ITU-TG. 652. D推荐)兼容，特别是关于模场直径和色散方面的兼容性。 作为对比，ITU-T G. 657. B推荐并不强制与ITU-T G. 652推荐兼容，而对弯曲损耗强加了与 ITU-T G. 657. Al推荐所强加的弯曲损耗限制相比更加严格的限制。前述欧洲专利1，845，399和1，785，7M提出了便于有限的弯曲损耗典型地满足 ITU-T G. 657A/B推荐的光纤分布。美国专利7，187，833提出了包括槽的光纤的抛物线分布，从而设法获得大的有效面积和低的衰减作为距离的函数。然而，美国专利7，187，833并未设法降低弯曲损耗。此外，其所提出的分布均不符合ITU-T G. 657. A2/B2/B3推荐中的任何推荐。(下)表 1 给出了 ITU-T G. 652. D 和 G. 657. A1/A2/B2/B3 推荐在波长 1550 纳米和 1625纳米处的各种曲率半径的最大可接受宏弯曲损耗。表 权利要求
1.一种单模光纤，包括中央纤芯，其由外包层围绕，所述中央纤芯具有(i)半径ri、(ii)正的相对于所述外包层的最大折射率差Δηι和(iii)阿尔法参数α为1. 5 2. 5的阿尔法折射率分布；中间包层，其位于所述中央纤芯和所述外包层之间，所述中间包层具有半径r2和相对于所述外包层的折射率差Δη2 ；以及埋槽，其位于所述中间包层和所述外包层之间，所述埋槽具有半径r3和负的相对于所述外包层的折射率差Δη3;其中，所述单模光纤具有以下特性(i)在波长1310纳米处，模场直径的标称值为8. 6 微米 9. 5微米且公差为士0. 4微米；(ii)光缆截止波长为1260纳米以下；以及(iii)在波长1550纳米处，对于弯曲半径15毫米，弯曲损耗为0. 003dB/匝以下。
2.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，所述中央纤芯的面积分Vtll约为 22 X ΙΟ"3微米 25X 10_3微米，所述面积分Vtll是根据以下公式所定义的
3.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，所述埋槽的面积分Vtl3约为-45X10_3微米 -25X 10_3微米，所述面积分Vtl3是根据以下公式所定义的 h
4.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，所述中央纤芯的体积分V11约为 87 X 10_3 μ m2 103 X 10_3 μ m2，所述体积分V11是根据以下公式所定义的
5.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，所述埋槽的体积分V13约为-1020 X 10_3 μ m2 -500Χ 10_3μ m2，所述体积分V13是根据以下公式所定义的
6.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，所述中央纤芯的半径^约为4.9微米 6. 6微米。
7.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，所述中央纤芯的半径^相对于所述中间包层的半径r2的比(T1Zr2)约为0. 5 0. 9。
8.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，所述中间包层的半径r2和所述埋槽的半径r3的平均值((r2+r3)/2)约为9. 5微米 15. 5微米。
9.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，所述中央纤芯的最大折射率差An1 约为 5. 3Χ1(Γ3 7. 0Χ10_3ο
10.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，所述中间包层的折射率差八！^约为-IXlO-3 IXlO-3O
11.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，所述埋槽的折射率差八1!3约为-10Χ1(Γ3 -1. 4Χ1(Γ3。
12.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，在波长1550纳米处，对于弯曲半径 15毫米，所述单模光纤的弯曲损耗约为0. 060X 10 /匝 1. 48X 10 /匝。
13.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，在波长1550纳米处，对于弯曲半径 10毫米，所述单模光纤的弯曲损耗约为3X 10-3dB/匝 36X 10-3dB/匝。
14.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，在波长1550纳米处，对于弯曲半径 7. 5毫米，所述单模光纤的弯曲损耗约为0. OldB/匝 0. 14dB/匝。
15.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，在波长1550纳米处，对于弯曲半径 5毫米，所述单模光纤的弯曲损耗约为0. 03dB/匝 0. 41dB/匝。
16.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，在波长1625纳米处，对于弯曲半径 15毫米，所述单模光纤的弯曲损耗约为0. 5X 10 /匝 8. 9X 10-3dB/匝。
17.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，在波长1625纳米处，对于弯曲半径 10毫米，所述单模光纤的弯曲损耗约为0. OlldB/匝 0. 112dB/匝。
18.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，在波长1625纳米处，对于弯曲半径 7. 5毫米，所述单模光纤的弯曲损耗约为0. 03dB/匝 0. 32dB/匝。
19.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，在波长1625纳米处，对于弯曲半径 5毫米，所述单模光纤的弯曲损耗约为0. OSdB/匝 1. 13dB/匝。
20.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，所述单模光纤的零色散波长为1300 纳米 13 纳米。
21.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，在零色散波长处，所述单模光纤的色散斜率为0. 092ps/(nm2 · km)以下。
22.一种光学箱，至少包括根据权利要求1所述的单模光纤的一部分，其中，优选地，所述单模光纤的曲率半径小于15毫米，更优选地，所述单模光纤的曲率半径约为5毫米。
23.一种光纤到户即FTTH系统，至少包括根据权利要求1所述的单模光纤的一部分。
全文摘要
本发明包括一种通常具有降低的弯曲损耗的单模光纤。该光纤包括中央纤芯、中间包层、埋槽和外包层。该光纤通常具有以下特性(i)在波长1310纳米处，模场直径的标称值约为8.6微米～9.5微米(且公差为±0.4微米)；(ii)光缆截止波长不大于1260纳米；以及(iii)在波长1550纳米处，对于弯曲半径15毫米，弯曲损耗不大于0.03dB/匝。
文档编号G02B6/036GK102193141SQ201110065419
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月17日 优先权日2010年3月17日
发明者L·蒙莫里昂, P·斯拉德, S·理查德 申请人:德拉克通信科技公司