专利名称：色散补偿光纤和利用这种光纤的光传输线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种色散补偿光纤，这种色散补偿光纤跟例如一根单模光纤连接，这种单模光纤在1.3微米附近具有零色散(以后简单地称之为单模光纤)，用于利用1.5微米波长频带或者其它预定波长频带内的光，进行波分复用光传输；本发明还涉及利用这种色散补偿光纤的一种光传输线。
在全世界范围内，已经将单模光纤用作光通信的传输网络。目前，随着信息社会的发展，通信的信息量正呈现出迅速增长的趋势。随着信息量的增长，在电信领域里，人们已经广泛接受了波分复用传输(WDM传输)，使人们进入了WDM传输时代。这种WDM传输是这样一种光传输方法，它适合于大容量高速通信，因为这种WDM传输能够利用一根光纤传输具有多个波长的光。
然而，利用现有单模光纤以及1.3微米波长频带内的单个光束进行WDM传输的时候，它并不是落在1.55微米波长频带这样一个波长范围内，这个波长频带是利用铒涂料光纤的通用光放大器的增益频带。(注意，1.55微米波长频带基本上是中心波长为1550纳米的波长频带，包括例如，1530纳米到1570纳米；以后用“1.55微米波长频带”这个说法来表示这一意思。)这样就存在一个问题，那就是无法使用光放大器，并给远距离光通信(远距离光传输)带来了障碍。因此，最近的WDM传输都是在1.55微米波长频带内利用现有的单模光纤进行的。
利用现有的单模光纤在1.55微米波长频带内进行光通信的时候，这种单模光纤在1.55微米波长上通常都有大约17ps/nm/km的正色散，这个1.55微米波长基本上是1.55微米波长频带的中心波长，而且，在这一1.55微米波长频带内具有正的色散斜率。正因为这一原因，出现了这样一种不利情况，当光信号通过这一单模光纤传播的时候，光信号的波形失真非常严重，特别是采用WDM光传输方式时，在信号接收端很难分离/区分信号，这样就降低了光通信的质量，破坏了光通信的可靠性。
于是，为了解决这一难题，最近，人们已经将1.55微米波长频带内具有很大负色散的一种色散补偿光纤实现了模块化，将它跟单模光纤传输线连接，以便用一段很短的色散补偿光纤补偿1.55微米波长频带内的色散和色散斜率。这样做的目的是通过补偿单模光纤在1.55微米波长频带内具有的正色散和正色散斜率，减小波长色散引起传输信号变化，从而进行1.55微米波长频带内的WDM传输。
然而，如上所述，传统的色散补偿光纤被设计成用长度很短的色散补偿光纤来补偿单模光纤的色散和色散斜率，于是，一般情况下，1.55微米波长频带内设计的模场直径变得非常小，以至于很容易引起非线性现象。另外，还存在一个问题，那就是在1.55微米波长频带内，传输损耗增大到了0.4分贝每千米或者更大，而且在1.55微米波长频带内的偏振模色散值(PMD值)也达到了相对较大的值0.2ps/km1/2，甚至更大。这种单模光纤具有很低的非线性，性能相对较好。
今天，需要进一步地增加通信信息量。但是，如果这一WDM传输只利用这一1.55微米波长频带，能够传输的波长数有一个极限，最终会达到饱和状态。因此，需要一种新的光传输线，在这种新的光传输线里，通过将用于波分复用传输的可用波长频带扩展到传统1.5微米波长频带(例如，1530到1570纳米)的两侧，将1.5微米波长频带(也就是例如1520到1620纳米的波长频带，包括传统的1.55微米波长频带；以后用“1.5微米波长频带”这一术语来表示这一意思)利用起来，或者将1.5微米波长频带以外的波长频带(波长范围)也利用起来。
但是，如果这一传统的色散补偿光纤跟单模光纤连接起来，1.55微米波长频带内(例如，1530到1570纳米的波长)的色散就被补偿到几乎为零，但是，相反，在跟传统色散补偿光纤连接之前几乎呈现出零色散的其它波长范围以内的色散，包括1.3微米波长频带的色散，却偏离了零色散附近。用这种方式将传统色散补偿光纤跟单模光纤相连形成的光传输线，无法成为能够利用包括例如1.3微米波长频带的其它波长范围进行WDM传输的光传输线。
于是，本发明的发明人改变了只是用很短的色散补偿光纤来完成单模光纤色散补偿这种传统思想，研究了实现这样一种光纤的方法，这种光纤适合用于色散补偿光纤的远距离光传输，从而改善模场直径的特性，降低弯曲损耗，减少色散补偿光纤自己在1.5微米波长频带内的偏振模色散。
如果做出了这种光纤，由非线性导致的难题就能得到控制，在光传输线内能够在1.5微米波长频带内进行良好的信号传输，在这种光传输线内，单模光纤和色散补偿光纤互相连接在一起。
另外，本发明的发明人认为，如果要跟单模光纤连接的色散补偿光纤的色散特性适当，就能形成在例如单模光纤的零色散波长1.3微米附近的波长频带内具有小色散的光传输线。
本发明考虑了前面的问题。本发明的第一个目的是提供一种色散补偿光纤，这种色散补偿光纤在1.5微米波长频带内的一些特性，包括模场直径、弯曲损耗以及偏振模色散等等，非常优良，并且，通过连接单模光纤，或者连接在1.5微米波长频带内跟单模光纤一样具有几乎相同色散特性的光纤，光信号就能够进行远距离传输，对光纤内传播的1.5微米波长频带内的色散进行补偿，而且1.5微米波长频带以外的波长范围内的色散也能得到减小。本发明的第二个目的是提供一种光传输线，通过利用前面介绍的色散补偿光纤，这种光传输线能够进行高质量的WDM传输，使其中的波形失真得到控制。
为了实现以上目的，本发明提供具有以下结构的色散补偿光纤。也就是说，提供一种色散补偿光纤，用于跟单模光纤连接，这种单模光纤在1.3微米的波长附近具有零色散，或者用于跟补偿过的光纤连接，这种补偿过的光纤在1.5微米波长频带的色散特性基本上跟单模光纤一样；这种色散补偿光纤的特征在于，在1.5微米波长频带内的一个预定波长频带里，跟它连接的光纤的色散值被设置成-1ps/nm/km到1ps/nm/km，在跟1.5微米波长频带内的预定波长频带不同的一个或者多个预定波长频带内，色散值被设置成-5ps/nm/km到5ps/nm/km。
作为本发明的一个特征，不同于1.5微米波长频带的预定波长频带是1.3微米波长频带，在这个1.5微米波长频带波长频带里，跟它连接的光纤的色散值被设置成-5ps/nm/km到5ps/nm/km。
另一方面，本发明提供一种色散补偿光纤，这种色散补偿光纤的特征在于1.5微米波长频带内预定波长频带里的模场直径，或者预定波长频带中心附近波长上的模场直径，是6.3微米或者更大，并且，通过跟一根单模光纤连接，这根单模光纤在1.3微米波长附近具有零色散，或者通过跟一根补偿过的光纤连接，这根补偿过的光纤在1.5微米波长频带的色散特性基本上跟单模光纤的色散特性一样，在1.5微米波长频带里预定波长频带内跟它连接的光纤的色散值被设置成-1ps/nm/km到1ps/nm/km。
再一方面，本发明提供一种色散补偿光纤，其特征在于1.5微米波长频带里预定波长频带内的模场直径，或者预定波长频带中心附近波长的模场直径是5.5微米或者更大，在预定波长频带或者在预定波长频带中心附近的波长上，20毫米弯曲直径的弯曲损耗是3.0分贝每米或者更小，而且，通过跟一根单模光纤连接，这根单模光纤在1.3微米波长附近具有零色散，或者通过跟一根补偿过的光纤连接，这根补偿过的光纤在1.5微米波长频带的色散特性基本上跟单模光纤的色散特性一样，在1.5微米波长频带的预定波长频带里或者预定波长频带中心附近，跟它连接的光纤的色散值被设置成-1ps/nm/km到1ps/nm/km。
在前面提到的色散补偿光纤里，1.5微米波长频带里预定波长频带内的色散值，或者预定波长频带中心附近波长上的色散值是-20ps/nm/km到10ps/nm/km，在预定波长频带或者预定波长频带中心附近波长的传输损耗是0.25分贝每米或者更小，通过跟单模光纤连接，这根单模光纤在1.3微米波长附近具有零色散，或者通过跟补偿过的光纤连接，这根补偿过的光纤在1.5微米波长的色散特性基本上跟单模光纤的色散特性相同，在1.5微米波长频带里预定波长频带内，或者跟它连接的光纤的预定波长频带中心附近，其色散值被设置成-1ps/nm/km到1ps/nm/km。
最好是这样，在1.5微米波长频带的预定波长的斜率或者在1.3微米波长频带的预定斜率，或者在1.5微米波长频带的预定波长的色散斜率和1.3微米波长频带的斜率都是负的。
本发明的一个方面，在1.5微米波长频带内预定波长频带里的传输损耗，或者在预定波长频带中心附近波长的传输损耗，被设置成0.30分贝每千米或者更小，在预定波长频带里或者在预定波长频带中心附近波长的偏振模色散值被设置成0.15ps/km1/2或者更小，在预定波长频带或者预定波长频带中心附近的波长，20毫米弯曲直径的弯曲损耗被设置成20分贝每米或者更小。
更进一步，本发明中的色散补偿光纤的特征在于，1.5微米波长频带里预定波长频带或者预定波长频带中心附近波长的传输损耗被设置成0.30分贝每千米或者更小，在预定波长频带或者在预定波长频带中心附近波长的偏振模色散值被设置成0.15ps/km1/2或者更小，在预定波长频带内或者在预定波长频带中心附近的波长，20毫米弯曲直径的弯曲损耗被设置成20分贝每米或者更小。
本发明的另一方面，色散补偿光纤的特征在于，其中的色散补偿光纤是按照以下方式形成的，用第一个侧芯覆盖中心纤芯的外侧，用第二个侧芯覆盖第一个侧芯的外侧，用一个包层覆盖第二个侧芯的外侧，并且Δ1＞Δ3＞Δ2,0.8％≤Δ1≤1.3％,-0.4％≤Δ2≤-0.2％(或者-0.5≤Δ2/Δ1≤-0.35)，以及0.2％≤Δ3≤0.3％这些关系得以维持，其中Δ1是中心纤芯跟包层之间的相对折射率差，Δ2是第一个侧芯跟包层的相对折射率差，Δ3是第二个侧芯跟包层之间的相对折射率差，第一个侧芯的外径是中心纤芯外径的2到2.5倍，第二个侧芯的外径是中心纤芯外径的2.5到3.5倍。
更进一步，通过前面提到的任何一种色散补偿光纤跟单模光纤连接，这根单模光纤在1.3微米波长附近具有零色散，或者跟补偿过的光纤连接，这根补偿过的光纤在1.5微米波长频带的色散特性基本上跟那根单模光纤的色散特性一样，本发明提供一种光传输线，它在1.5微米波长频带内预定波长频带里的色散值是-1ps/nm/km到1ps/nm/km。
在本发明一个方面的光传输线里，在不同于1.5微米波长频带的一个或者多个预定波长频带里的色散值是-5ps/nm/km到5ps/nm/km，在1.3微米波长频带里的色散值是-5ps/nm/km到5ps/nm/km。
这一光传输线最好通过一个熔接接头跟单模光纤连接，这根单模光纤在1.3微米波长附近具有零色散，或者跟补偿过的光纤连接，它在1.5微米波长频带的色散特性基本上跟单模光纤的色散特性相同，熔接接头的损耗为0.4分贝或者更小。
在本发明的另一种最佳光传输线里，色散补偿光纤跟单模光纤连接，这根单模光纤在1.3微米波长附近具有零色散，或者跟补偿过的光纤连接，这根补偿过的光纤在1.5微米波长频带的色散特性基本上跟单模光纤的色散特性相同，在色散补偿光纤跟单模光纤或者补偿过的光纤之间插入了1.5微米波长频带内具有零色散的一段色散位移光纤，这段色散位移光纤的长度是跟这根色散补偿光纤连接的单模光纤或者补偿过的光纤的1/1000倍或者更短，这段色散位移光纤在1.5微米波长频带的模场直径大于色散补偿光纤的模场直径，小于单模光纤的模场直径或者补偿过的光纤的直径。
通过将前面描述的本发明的色散补偿光纤跟单模光纤连接，或者跟补偿过的光纤连接，这根补偿过的光纤在1.5微米波长频带内的色散特性基本上跟单模光纤的色散特性相同，1.5微米波长频带内预定波长频带的色散值被设置成-1ps/nm/km到1ps/nm/km。因此，这一波长频带内的色散几乎被补偿到零，在不同于1.5微米波长频带的一个或者多个预定波长频带(例如1.3微米波长频带)的色散值变成-5ps/nm/km到5ps/nm/km，这样，预定波长频带内的色散值小到这样一个程度，以至于不会对波分复用传输造成不利影响。
于是，通过将本发明的色散补偿光纤跟1.3微米波长附近具有零色散的单模光纤连接，或者跟1.5微米波长频带内的色散特性跟单模光纤的色散特性基本一样的补偿过的光纤连接，就能够不但在1.5微米波长频带的预定频带内，而且在不同于1.5微米波长频带的其它预定波长频带(例如1.3微米波长频带)内，进行WDM传输，其中色散引起的信号光束失真很小，传输质量很高。这使得扩展WDM传输的波长范围成为可能。
另外，在1.5微米波长频带内的预定频带里，或者在1.5微米波长频带内预定波长频带中心附近的波长，本发明的色散补偿光纤的WDM传输性能优良，而且，通过将色散补偿光纤跟1.3微米波长附近具有零色散的单模光纤相连，或者跟1.5微米波长频带内色散特性跟单模光纤的色散特性基本相同的补偿过的光纤相连，跟它连接的光纤的1.5微米波长频带里预定波长频带内的色散值可以被设置成-1ps/nm/km到1ps/nm/km。因此，有可能对1.5微米波长频带内预定波长频带里的单模光纤的色散进行补偿，而且其中补偿过的光纤的色散几乎是零。
于是，通过将这一色散补偿光纤跟单模光纤或者跟补偿过的光纤连接，就能够在1.5微米波长频带内的预定波长频带里进行高质量的远距离传输，同时对单模光纤或者补偿过的光纤在这一波长频带内的色散进行补偿。
此外，通过将本发明的这一色散补偿光纤跟单模光纤或者补偿过的光纤连接，就能够在1.5微米波长频带内预定波长频带里进行高质量的远距离传输，同时对单模光纤或者补偿过的光纤的这一波长频带内的色散进行补偿；在1.5微米波长频带内预定波长频带里，或者1.5微米波长频带里预定波长频带中心附近波长，这根色散补偿光纤的传输损耗是一个很小的值0.25分贝每千米，或者更小。
此外，根据本发明中在1.5微米波长频带内色散斜率为负的色散补偿光纤，通过将这一色散补偿光纤跟单模光纤或者跟1.5微米波长频带内色散特性基本上跟单模光纤的色散特性相同的补偿过的光纤相连，有可能使连接的光纤在1.5微米波长频带内预定波长频带里的色散变平坦，同时对单模光纤或者补偿过的光纤在1.5微米波长频带内预定波长频带里的正色散斜率进行补偿。
此外，根据本发明中在1.3微米波长频带内色散斜率为负的色散补偿光纤，通过将这一色散补偿光纤跟单模光纤相连，或者跟1.5微米波长频带内色散特性基本上跟单模光纤的色散特性相同的补偿过的光纤相连，有可能让连接的光纤在1.3微米波长频带内的色散变平坦，同时对单模光纤或者补偿过的光纤的1.3微米波长频带里的正色散斜率进行补偿。
更进一步，根据本发明在1.5微米波长频带里预定波长频带内或者在预定波长频带中心附近的波长传输损耗为0.3分贝每千米或者更小的色散补偿光纤，在预定波长频带内的偏振模色散值，或者在预定波长频带中心附近波长上的偏振模色散值是0.15ps/km1/2或者更小，预定波长频带内或者预定波长频带中心附近波长的20毫米弯曲直径的弯曲损耗是20分贝每米或者更小，由于1.5微米波长频带的预定波长频带(例如1.55微米波长频带)，或者在预定波长频带中心附近的波长WDM传输的优良性能，1.5微米波长频带里预定波长频带的WDM传输质量能够得到提高，除了前面介绍过的第一到第十个发明的所有有利之处以外。
此外，根据建立了关系Δ1＞Δ3＞Δ2,0.8％≤Δ1≤1.3％,-0.4％≤Δ2≤-0.2％(或者-0.5≤Δ2/Δ1≤-0.35)，以及0.2％≤Δ3≤0.3％的本发明的色散补偿光纤，具有优良特性的色散补偿光纤的折射率分布能够得到优化。
此外，由于本发明的光传输线是通过将这一色散补偿光纤跟单模光纤连接、或者跟1.5微米波长频带内色散特性基本上跟单模光纤的色散特性相同的补偿过的光纤相连来形成的，光传输线能够减少1.5微米波长频带内预定波长频带里色散导致的波形失真，同时使这一波长频带里的色散值保持在-1ps/nm/km到1ps/nm/km，并且能够进行高质量的WDM传输。
特别是，按照本发明中在不同于1.5微米波长频带的一个或者多个预定波长频带内色散值为-5ps/nm/km到5ps/nm/km的光传输线，在这一预定波长频带内由于色散引起的波形失真得到了限制，因而能够进行WDM传输，通信波长范围能够得到扩展。
类似地，按照本发明的在1.3微米波长频带内色散值是-5ps/nm/km到5ps/nm/km的光传输线，在1.3微米波长频带内由色散引起的波形失真能够得到限制，从而能够进行WDM传输，通信波长范围能够得到扩展。
此外，按照本发明的在单模光纤或者补偿过的光纤跟色散补偿光纤之间的熔接接头损耗是0.4分贝或者更少的光传输线，光传输的质量不会因为熔接接头损耗而变坏，从而能够以甚至更高的质量进行WDM传输。
此外，按照本发明的通过1.5微米波长频带内具有零色散的色散位移光纤的媒质相连的光传输线，为了将单模光纤或者补偿过的光纤跟色散补偿光纤连接，在它们中间插入色散位移光纤，这段色散位移光纤的长度短，模场直径介于前面介绍的光纤的模场直径之间，这样就能够降低光纤的连接损耗，进行高质量的WDM传输，即使色散补偿光纤的模场直径很小亦是如此。
图1是本发明的主要部分的一个示意原理图，它说明本发明中色散补偿光纤一个实施方案实例的折射率分布。
图2是一个曲线图，给出了当改变图1所示折射率分布内的Δ1时色散补偿光纤在1.55微米波长内色散的变化实例，同时说明其模场直径的一个变化实例。
图3是一个曲线图，说明本发明中光传输线的色散特性，以及连接在一起的色散补偿光纤和单模光纤的色散特性。
下面将详细地介绍本发明的详细实施方案，同时参考附图。
图1说明本发明中色散补偿光纤第一个和第二个实施方案的折射率分布。第一个和第二个实施方案中的色散补偿光纤每一个都具有这个图所给出的折射率分布。这两个实施方案都是这样一根色散补偿光纤，其中心纤芯1的外侧覆盖了第一个侧芯2，第一个侧芯2的外侧覆盖了第二个侧芯3，第二个侧芯3的外侧覆盖了一个包层5。
首先介绍第一个实施方案。第一个实施方案的一个特征是Δ1、Δ2和Δ3之间的关系被表示为Δ1＞Δ3＞Δ2，其中Δ1是中心纤芯1跟包层5之间的相对折射率差，Δ2是第一个侧芯2跟包层5之间的相对折射率差，Δ3是第二个侧芯3跟包层5之间的相对折射率差；Δ1、Δ2和Δ3分别表示为0.8％≤Δ1≤1.3％、-0.4％≤Δ2≤-0.2％以及0.2％≤Δ3≤0.3％；第一个侧芯2的外半径2b是中心纤芯1外半径2a的2到2.5倍，第二个侧芯3的外半径2c是中心纤芯1外半径2a的2.5至3.5倍。
相对折射率差Δ1、Δ2和Δ3分别由以下公式(1)、(2)和(3)定义Δ1=[{(n1)2-(nc)2}/2(n1)2]×100 (1)Δ2=[{(n2)2-(nc)2}/2(n2)2]×100(2)Δ3=[{(n3)2-(nc)2}/2(n3)2]×100(3)其中，假设真空的折射率是1,n1就是中心纤芯1的相对折射率，n2就是第一个侧芯2的相对折射率，nc就是外包层的相对折射率，如上所述，它们的单位是％。
在这一实施方案中，第一个侧芯1被表示成一个α阶幂函数分布(也就是折射率分布的形状呈现出以中心纤芯1的中心为中心的y=-xα曲线的形状)，常数α的值为1.5到3。
这一实施方案具有与众不同的折射率分布，因此，它的特征在于，通过跟一段单模光纤连接，跟单模光纤连接的光纤在1.5微米波长频带内一预定波长频带里的色散值是-1ps/nm/km到1ps/nm/km。另外，这一实施方案的特征在于1.5微米波长频带内预定波长频带里的色散斜率是负的，而且，通过跟这一单模光纤连接，1.5微米波长频带内预定波长频带里的色散斜率得到了补偿。
此外，在这个实施方案中，1.5微米波长频带里预定波长频带内波长上的每一个特性，或者1.5微米波长频带内预定波长频带中心附近波长的每一个特性，具有以下特性(1)~(4)中的至少一个(1)模场直径是6.3微米或者更大；(2)模场直径是5.5微米甚至更大，而且当弯曲直径是20毫米时，弯曲损耗是3.0分贝每米或者更小；(3)色散值是-20ps/nm/km到10ps/nm/km，传输损耗是0.25分贝每千米或者更小；以及(4)传输损耗是0.30分贝每千米或者更小，偏振模色散值是0.15ps/km1/2或者更小，而且当弯曲直径是20毫米时，弯曲损耗是20分贝每米或者更小。
为了确定本发明中这个实施方案里的折射率分布，本发明的发明人进行了以下检验。详细地说，检验了1.5微米波长频带内具有负色散和负色散斜率的光纤的折射率分布，以便能够同时补偿单模光纤在1.5微米波长频带内的色散和色散斜率，因为在1.5微米波长频带内，这一单模光纤具有很大的色散，与此同时，这一单模光纤在这一波长频带内具有正的色散斜率。结果是色散补偿光纤的折射率分布在图1所示的状态里非常有效。
于是决定这一实施方案中折射率分布应当为三层纤芯类型，如图1所示，相对折射率Δ1、Δ2和Δ3以及每一个侧芯直径2a、2b和2c的具体值按照以下方式来确定。
也就是说，对色散补偿光纤的一个重要要求(即所要求的色散补偿性能)是，跟单模光纤连接的时候，在1.5微米波长频带的宽范围内具有很小的色散，而且，通过让下面的公式(4)给出的色散补偿百分比非常接近100％，就能获得均匀的色散，从而获得优良的色散补偿性能。换句话说，当色散补偿百分比达到100％的时候，有可能形成宽范围内具有零色散的光传输线。
补偿百分比={S(DCF)/S(SMF)}/{D(DCF)/D(SMF)}×100(4)其中S(DCF)是色散补偿光纤使用的波长频带(例如在1.5微米波长频带具有预定范围的一个波长频带)的色散斜率的平均值，S(SMF)是单模光纤使用的波长频带的色散斜率的平均值，D(DCF)是色散补偿光纤使用的波长频带内预定波长(例如1.55微米波长频带这种情形里的1.55微米波长)的色散值，D(SMF)是单模光纤预定波长的色散值。
在具有图1所示折射率分布的色散光纤里，已经用传统方式证明了，如果相对折射率差Δ2跟相对折射率差Δ1的比(Δ2/Δ1)被设置成大约-0.3，就能获得接近100％的色散补偿百分比。因此，本发明的发明人假设前面提到的Δ2/Δ1等于-0.3％，从而使补偿百分比接近100％。
另外，由于非线性折射率n2有一种增大的趋势，而与此同时，当Δ1增大时，为了使模场直径变小，假设Δ1等于1％，而且1.5微米波长频带内预定波长频带里的模场直径被设置成要增大。此外，中心纤芯1的半径、第一个侧芯2的半径和第二个侧芯3的半径之间的比值被假设为a∶b∶c=1∶2∶3，通过模拟获得了当Δ3改变的时候光纤的特性。结果在表1里给出。
表1
在表1里，“λc”是截止波长，“色散”是在1.55微米波长的波长色散，“色散斜率”是1.55微米波长的色散斜率，“MFD”是1.55微米波长的模场直径，“Aeff”是1.55微米波长的有效中心纤芯截面积(可用纤芯截面积)，“β/k”是1.55微米波长的传播折射率(表示传播条件好坏程度的标志)。“补偿百分比”是从公式(4)获得的值。
由表1可见，不管Δ3是0.15％,0.20％,0.25％，还是0.30％，补偿百分比的值都接近100％，当Δ3等于0.25％时，1.55微米波长的模场直径达到最大。这样，有效中心纤芯截面积也达到最大，而且也实现了很小的非线性。与此同时，1.55微米波长的传播折射率(β/k)也达到了1.4456或者更大的最大值，在传播特性里它也是最好的。
大家知道，相对折射率差的大小Δ2会影响光纤的色散特性，当Δ2的绝对值增大时，公式(4)给出的补偿百分比达到一个大值。另一方面，还知道当相对折射率差Δ2的绝对值太大时，光纤的弯曲特性在某些点会迅速变坏。于是，考虑到以上因素，本发明假设比值Δ2/Δ1是一个常数。
以后，假设Δ2/Δ1等于-0.3，并假设Δ3等于0.25％，它是从表1获得的最佳值，检验当改变差Δ1时，1.55微米波长的模场直径和色散值是如何变化的。此时，通过调整比值a∶b∶c，将补偿百分比设置成接近100％。这一检验结果在图2里给出，其中，色散值用特征线a表示，模场直径用特征线b表示。
从这个图可以看出，当相对折射率差Δ1在约1％的范围内改变时，当差Δ1变小时，1.55微米波长的模场直径增大，从而使色散变得非常小。另外，当差Δ1变小时，截止波长也变短了。
于是，检验了在截止波长满足单模式要求、且1.5微米波长频带的预定波长频带中20毫米的弯曲直径的弯曲损耗成为3.0分贝每米或者更小的条件下，1.5微米波长频带的预定波长频带中的模场直径达到5.5微米或者更大时的Δ1的范围。结果，证明了当Δ1介于0.8％到1.3％(特别是1.0％到1.3％)之间时，1.5微米波长频带内预定波长频带的模场直径很可能达到5.5微米或者更大。另外，还证明了当Δ1在0.8％到1.3％(特别是0.8％到1.1％)之间变化时，如果在截止波长满足单模式要求时允许弯曲损耗为大约10分贝每米，1.5微米波长频带内预定波长频带的模场直径能够调整到6.3微米或者更大。
甚至在这一检验中，还调整了a∶b∶c的值，以便通过接近100％的补偿百分比补偿单模光纤的1.5微米波长频带的预定波长频带的色散和色散斜率。结果，当a∶b=1∶2到1∶2.5的时候，也就是说，当第一个侧芯2的外径是中心纤芯1外径的2到2.5倍时，获得了90％或者更高这样的很高的补偿百分比，当a∶c=1∶2.5到1∶3.5时，也就是说，当第二个侧芯3的外径是中心纤芯1外径的2.5到3.5倍时，获得了80％或者更高这样的高补偿百分比，以及截止波长达到了1500纳米或者更小，而没有导致弯曲损耗增大。
因此，在以上检验结果的基础之上，在这个实施方案里，差Δ1、Δ2和Δ3被设置成0.8％≤Δ1≤1.3％、-0.4％≤Δ2≤-0.2％以及0.2％≤Δ3≤0.3％，第一个侧芯2的外径2b被设置成中心纤芯1外径2a的2到2.5倍，第二个侧芯3的外径2c被设置成中心纤芯1外径2a的2.5到3.5倍，就象前面所介绍的一样。
如果说明中心纤芯1形状的常数α被设置成1.5到3，补偿百分比就能接近100％，在1.5微米波长的弯曲损耗能够调整到小于10分贝每米。另一方面，如果将常数α设置成小于1.5，弯曲损耗就会增大，而如果常数α被设置成大于3，补偿百分比就会变差。因此，在这一实施方案里，常数α被设置成1.5到3。
根据这一实施方案，由于折射率分布是在前面提到的检验结果的基础之上进行优化的，因此有可能补偿1.5微米波长频带内单模光纤的色散和色散斜率，从而将1.5微米波长频带内预定波长频带的色散斜率也调整到几乎为零，同时将跟它连接的光纤的1.5微米波长频带内预定波长频带的色散值设置在-1ps/nm/km到1ps/nm/km。与此同时，能够使这一色散补偿光纤自己在1.5微米波长频带内预定波长频带的模场直径增大，从而使它成为一根非线性非常小的色散补偿光纤，并限制色散补偿光纤自己的弯曲损耗、传输损耗和偏振模色散。
换句话说，根据这一实施方案，有可能使色散补偿光纤成为既能够补偿单模光纤的色散，又适合于长光纤传输距离或者WDM光纤传输距离的色散补偿光纤。例如，通过将这一实施方案里跟单模光纤长度一样的色散补偿光纤连接起来，可以减少波长色散导致的波形失真，构成非线性现象导致的波形失真较小、偏振模色散导致的波形失真较小、弯曲损耗较小以及传输损耗较小的高质量的远距离传输光传输线。
为了核实这一实施方案的效果，本发明的发明人为了试验的目的，在模拟结果的基础之上制作了分别具有表2所示值Δ1、α、Δ2、Δ3和a∶b∶c的具体实例1和2的色散补偿光纤，获得了具体实例1和2中色散补偿光纤的特性。结果在表3中给出。
表2
表3
在表3中，“色散”、“色散斜率”、“补偿百分比”、“MFD”和“λc”跟表1中的含义一样。“弯曲损耗”是在20毫米弯曲直径的情况下1.55微米波长的弯曲损耗。“传输损耗”是1.55微米波长的传输损耗，“PMD”是1.55微米波长的偏振模损耗。
从表3可以看出，在实例1或者实例2里的色散补偿光纤中，1.5微米波长频带内预定波长频带的色散斜率是负的，1.55微米波长内相应的特性如下。也就是，色散值介于-20ps/nm/km到10ps/nm/km之间，传输损耗为0.25分贝每千米或者更小，模场直径是5.5微米或者更大，弯曲直径为20毫米的情况下弯曲损耗是3.0分贝每米或者更小，偏振模色散值是0.15ps/km1/2或者更小。
这样，在1.5微米波长频带内预定波长频带(这里它是1.55微米波长频带)的中心波长的1.55微米波长，具体实例1和具体实例2都具有在前面提到过的优良的光传输线特性，因此，在1.5微米波长频带里具有优良的光传输特性，将它用作远距离传输或者波分复用传输的光传输线时特别好。
另外，在具体实例1和具体实例2里，补偿百分比接近100％,1.55微米波长的色散值跟单模光纤的1.55微米波长的色散值大约17ps/nm/km的绝对值几乎相同，但数学符号相反。因此，已经核实了，通过按照这种方式将这一单模光纤跟色散补偿光纤连接，从而使这一光纤跟另一根光纤的长度之比基本上等于1∶1，连接的光纤在1.5微米波长频带内预定波长频带的色散被设置成-1ps/nm/km到1ps/nm/km。
现在来描述本发明中色散补偿光纤的第二个实施方案。第二个实施方案里的折射率分布几乎是按照与第一个实施方案里折射率分布相同的构成方式构成的。第二个实施方案里折射率分布的一个特征是第一个侧芯2和包层5之间的相对折射率差跟中心纤芯和前面提到过的包层之间的相对折射率差Δ1之间的比(Δ2/Δ1)，被设置成-0.5或者更大以及-0.35或者更小。这里指出，在第二个实施方案里，还有一种情形，在这种情形中，Δ2的值被设置成小于-0.4％，以便做到这一点。
第二个实施方案的特征在于，由于它具有前面提到过的与众不同的折射率分布，跟1.3微米处具有零色散的单模光纤相连时，跟它相连的这一光纤的1.5微米波长频带内预定波长频带的色散值被设置成-1ps/nm/km到1ps/nm/km，在不同于1.5微米波长频带的预定波长频带内，1.3微米波长频带内的色散值被设置成-5ps/nm/km到5ps/nm/km。
由于最近需要更进一步地提高通信信息质量，如同前面所提到的一样，还由于需要能够利用除了1.55微米波长频带以外的波长频带(波长范围)进行波分复用传输，以及单模光纤具有低的非线性，因此，本发明的发明人试图通过有效地利用单模光纤优良的线性性，在单模光纤和色散补偿光纤之间进行连接，形成这样一种色散补偿光纤，它能够利用1.5微米波长频带和1.3微米波长频带，包括单模光纤的零色散波长1.3微米波长附近，用于波分复用传输。
还有，由于相对折射率差Δ2似乎对图1所示折射率分布中光纤的色散特性影响最大，所以增大了相对折射率差Δ2的绝对值，中心纤芯跟包层之间的相对折射率差Δ1跟第一个侧芯2和包层5之间的相对折射率差Δ2之间的比值(Δ2/Δ1)被设置成-0.5到-0.35，以便规定第二个实施方案的折射率分布。在此之后，为了这样做，检验了1.55微米波长的色散和色散斜率、1.31微米波长的色散和色散斜率以及互相连接的单模光纤和色散补偿光纤的色散值。结果在表4里给出。
在表4中，“1.55色散”是1.55微米波长的色散值，“1.55斜率”是1.55微米波长的色散斜率，“补偿百分比”是从公式(4)获得的一个值，“1.31色散”是1.31微米波长的色散值，“1.31斜率”是1.31微米波长的色散斜率，“连接后的色散”是连接起来以后光纤在1.31微米波长上的色散值。
已经证明，如果将比值Δ2/Δ1设置成-0.5或者更大和-0.35或者更小，1.5微米波长频带内预定波长频带的补偿百分比能够调整到接近100％，通过固定色散补偿光纤的长度因而使1.5微米波长频带内预定波长频带的单模光纤的色散和色散斜率几乎能够完全得到补偿，1.3微米波长频带的色散值被设置在-5ps/nm/km到5ps/nm/km之间，从而降低色散的绝对值，结果，就能够获得对于波分复用传输有用的特性。
表4
以后，在上述模拟结果的基础之上，用实验方法制作了20公里长度、Δ1、Δ2和Δ3值跟表5所示一样的具体实例3中的色散补偿光纤，见表6和7，研究了具体实例3中色散补偿光纤1.5微米波长频带的特性以及它在1.3微米波长频带的特性。具体实例3中1.5微米波长频带的特性跟它在1.3微米波长频带内的特性分别在表6和表7里给出。
表5
表6
表7
表7还给出了，当长度足以几乎完全补偿1.5微米波长频带内预定波长频带的单模光纤的色散和色散斜率的具体实例3中的色散补偿光纤跟单模光纤连接的时候，连接的光纤在1.3微米波长频带内色散值(连接后的色散)和色散斜率(连接后的色散斜率)的结果。
从表6和表7可以看出，已经证实了具体实例3的色散补偿光纤能够使1.55微米波长上的补偿百分比接近100％，通过将前面提到的长度的色散补偿光纤跟单模光纤连接，连接的光纤在1.3微米波长的色散值和色散斜率可以被分别设置在-2.69ps/nm/km和-0.0525ps/nm2/km，从而变得小到足以将它用于波分复用传输。
根据第二个实施方案，由于1.55微米波长的补偿百分比能够跟前面提到的一样接近100％，可以在色散值介于-1ps/nm/km至1ps/nm/km之间的连接的光纤在1.5微米波长频带内预定波长频带里形成能够进行WDM传输的光传输线，这一光传输线也能用于色散值介于-5ps/nm/km到5ps/nm/km之间的1.3微米波长内预定波长频带的WDM传输。
换句话说，在1.5微米波长频带和1.3微米波长频带内，色散导致的波形失真非常小因而能够进行高质量WDM传输的光传输线能够通过将第二个实施方案里的色散补偿光纤跟单模光纤连接来构成，从而使扩展WDM传输的波长范围成为可能。
下一步将介绍利用本发明中色散补偿光纤的光传输线的第一个实施方案。第一个实施方案中光传输线的特征在于这条光传输线是通过将第一个实施方案中提到的任意一条色散补偿光纤跟单模光纤用熔接接头连接起来形成的，因此，1.5微米波长频带内预定波长频带的色散值介于-1ps/nm/km到1ps/nm/km范围内。在第一个实施方案里，色散补偿光纤跟单模光纤之间的熔接接头损耗为0.4分贝或者更小。
第一个实施方案里的光传输线是按照以上方式构造的，1.5微米波长频带内预定波长频带的色散值被设置在-1ps/nm/km到1ps/nm/km之间。因此，在1.5微米波长频带里，就能够制作具有很小的波形失真的光传输线。另外，在这一实施方案的光传输线里，色散补偿光纤和单模光纤之间的熔接接头损耗具有0.4分贝的很小的值或者更小的值，用于光传输线的第一个实施方案里的色散补偿光纤在1.5微米波长频带内预定波长频带里具有很大的模场直径，并且在传输损耗特性和弯曲损耗特性方面具有良好的性能，从而使它适合于用作光传输线。因此，它能够成为例如非线性现象导致的波形失真非常小的能够进行高质量WDM传输的光传输线。
至于1.5微米波长频带内的有效中心纤芯截面积，单模光纤的有效中心纤芯截面积大于色散补偿光纤的中心纤芯截面积。因此，通过将单模光纤放在信号光束的入射端，并将色散补偿光纤跟单模光纤的信号束发射端相连接，就有可能让传播过程中强度变小了的光束通过单模光纤进入色散补偿光纤。因此，它能够成为进一步制约非线性现象的光传输线。
下一步，将描述利用本发明中色散补偿光纤光传输线的第二个实施方案。第二个实施方案里的光传输线是用熔接接头将第二个实施方案提到的(表4和表5的)任意一根色散补偿光纤，跟单模光纤熔接起来形成的，从而使1.5微米波长频带内预定波长频带的色散值介于-1ps/nm/km到1ps/nm/km之间，并且使1.3微米波长频带内的色散值介于-5ps/nm/km到5ps/nm/km范围内。在第二个实施方案里的光传输线里，色散补偿光纤跟单模光纤之间的熔接接头损耗也是0.4分贝或者更小。
跟第一个实施方案里的光传输线相似，第二个实施方案里的光传输线在1.5微米波长频带内预定波长频带的色散值为-1ps/nm/km到1ps/nm/km。因此，在1.5微米波长频带里，有可能制作由色散引起的波形失真非常小的光传输线。更进一步，在第二个实施方案的光传输线里，1.3微米波长频带里的色散值被设置在-5ps/nm/km到5ps/nm/km之间。因此，不但在1.5微米波长频带，而且在1.3微米波长频带里，有可能制作色散引起的波形失真非常小的光传输线。
图3画出了本发明中通过将本发明的色散补偿光纤跟单模光纤连接起来形成的光传输线色散特性的测量结果。测量结果用实线表示。这里利用了表6所示具体实例3中的色散补偿光纤，将它跟单模光纤连接起来，从而形成连续的长的光传输线。实际上，第一个实施方案里的色散补偿光纤和第二个实施方案里的色散补偿光纤这两种情况里，光传输线的色散特性呈现出基本上相同的趋势。图3画出了典型的色散特性。在图3里，跟单模光纤连接的色散补偿光纤的色散特性用另一条长短相间的虚线表示，在1.3微米波长频带内具有零色散的单模光纤的色散特性用点划线表示。
如图3所示，在几乎1450纳米到1600纳米的很宽的波长范围内，色散值的绝对值在1ps/nm/km以内，而且在1500纳米到1565纳米的范围内获得了几乎不变的低色散特性。
这里指出，本发明并不局限于前面提到的实施方案，而是能够有各种变化。例如，前面提到的实施方案中每一个实施方案里的色散补偿光纤都具有图1所示的折射率分布，但是本发明的色散补偿光纤的折射率分布并不局限于上述的这些分布，而是可以适当地确定。
详细说来，对本发明色散补偿光纤的要求是它具有这样的特性通过将色散补偿光纤跟单模光纤连接起来，在1.5微米波长频带内预定波长频带连接的光纤的色散值被设置在-1ps/nm/km到1ps/nm/km之间；另外，至少在1.5微米波长频带(也就是1520纳米至1620纳米)的预定波长频带中心附近的波长，或者在1.5微米波长频带里预定波长频带内，具有特性(1)、(2)和(3)中的任意一个特性；或者，具有这样的特性，其中例如1.3微米波长频带里预定波长内连接的光纤的色散值被设置在-5ps/nm/km到5ps/nm/km之间。本发明的色散补偿光纤可能具有这样的折射率分布，在这一分布中，第一个侧芯2的折射率被设置成跟图1中包层5的折射率一样，或者可以具有省略了第二个侧芯的W类型的折射率分布。
如果将本发明里的色散补偿光纤制作成具有这样的特性通过使其中的色散斜率是负斜率，并且将它跟单模光纤连接，它能补偿1.5微米波长频带内预定波长频带的色散斜率，就可能同时将1.5微米波长频带内预定波长频带的单模光纤的色散和色散斜率几乎完全补偿过来，并利用通过连接单模光纤和色散补偿光纤形成的光传输线，在1.5微米波长频带内预定波长频带的光通信中进行高质量的WDM传输。
另外，如果将本发明的色散补偿光纤设计成这样的通过让1.3微米波长频带内的色散斜率是负的，并将它跟单模光纤连接，能够补偿1.3微米波长频带内的色散斜率，就有可能补偿1.3微米波长频带内单模光纤的色散斜率，并使用通过连接单模光纤和色散补偿光纤形成的光传输线，从而同样在1.3微米波长频带内可进行高质量的WDM传输。
在第二个实施方案的色散补偿光纤里，连接的光纤在1.5微米波长频带内预定波长频带的色散值被设置在-1ps/nm/km到1ps/nm/km之间，并且通过连接补偿光纤和单模光纤使连接的光纤在1.3微米波长频带内的色散值被设置在-5ps/nm/km到5ps/nm/km。然而，本发明的色散补偿光纤可以被设计成在不同于1.3微米波长频带和1.5微米波长频带以外的一个或者多个预定波长频带内的具有-5ps/nm/km到5ps/nm/km范围内的色散值。
如上所述，这一实施方案的光传输线是在单模光纤和色散补偿光纤之间用熔接接头直接形成的。换过来，当1.5微米波长频带内模场直径相对较小的色散补偿光纤跟单模光纤连接起来的时候，有可能在色散补偿光纤和单模光纤之间插入一段色散位移光纤，例如，它的长度是单模光纤或者色散补偿光纤的1/1000倍或者更短，而且它在1.5微米波长频带内的模场直径比色散补偿光纤的模场直径大，或者比单模光纤的模场直径或者补偿过的光纤的直径小。
所以，可以防止色散补偿光纤和单模光纤之间的连接损耗增大，因为色散补偿光纤的模场直径不同于单模光纤的模场直径。另外，由于插入其间的色散位移光纤的长度很短，所以，它的插入使得形成下述这样的光传输线成为可能利用它能够进行高质量的WDM光传输，而不会丧失例如光传输损耗这样的其它特性。
在上述实施方案中的每一个实施方案中，描述了色散补偿光纤跟单模光纤连接的这种情形。然而，本发明的色散补偿光纤可以跟色散特性在1.5微米波长频带内几乎跟单模光纤色散特性一样的补偿过的光纤连接，而不仅仅是单模光纤。而且，本发明的光传输线可以通过将色散补偿光纤跟补偿过的光纤连接起来形成。
如上所述，本发明中的色散补偿光纤和利用色散补偿光纤的光传输线能够补偿1.5微米波长频带里通过单模光纤或者具有跟单模光纤一样的色散特性的光纤的色散，并能够在除了1.5微米波长频带以外的一个波长频带内(例如1.3微米波长频带)使色散下降得更多，而且，与此同时，减少了波形失真，从而能够构成用于进行高质量宽范围WDM传输的光传输线。
权利要求
1．一种色散补偿光纤，用于连接1.3微米波长附近具有零色散的单模光纤，或者连接1.5微米波长频带内色散特性基本上跟单模光纤一样的补偿过的光纤，这一色散补偿光纤的特征在于1.5微米波长频带内预定波长频带的连接的光纤的色散值设置在-1ps/nm/km到1ps/nm/km之间，在不同于1.5微米波长频带内预定波长频带的一个或者多个预定频带里的色散值被设置在-5ps/nm/km到5ps/nm/km之间。
2．权利要求1的色散补偿光纤，其特征在于不同于1.5微米波长频带的所述预定波长频带是一个1.3微米波长频带，其中连接的光纤的色散值被设置在-5ps/nm/km到5ps/nm/km之间。
3．一种色散补偿光纤，其特征在于在1.5微米波长频带内预定波长频带的模场直径，或者预定波长频带中心附近一个波长的模场直径是6.3微米或者更大，而且，通过连接1.3微米波长附近具有零色散的单模光纤，或者通过连接1.5微米波长频带内色散特性基本上跟单模光纤一样的补偿过的光纤，在1.5微米波长频带内预定波长频带里连接的光纤的色散值被设置在-1ps/nm/km到1ps/nm/km之间。
4．一种色散补偿光纤，其特征在于1.5微米波长频带内预定波长频带的模场直径，或者预定波长频带中心附近一个波长的模场直径是5.5微米或者更大，预定波长频带内或者预定波长频带中心附近波长在20毫米弯曲直径时的弯曲损耗是3.0分贝每米或者更小，而且，通过连接1.3微米波长附近具有零色散的单模光纤，或者通过连接1.5微米波长频带内色散特性基本上跟单模光纤一样的补偿过的光纤，在1.5微米波长频带内预定波长频带里，或者预定波长频带中心附近连接的光纤的色散值被设置在-1ps/nm/km到1ps/nm/km之间。
5．权利要求1到4中任意一个的色散补偿光纤，其特征在于1.5微米波长频带内预定波长频带的色散值，或者预定波长频带中心附近波长上的色散值，在-20ps/nm/km到-10ps/nm/km之间，而且预定波长频带的传输损耗或者预定波长频带中心附近波长的传输损耗是0.25分贝每千米或者更小，还有，通过连接在1.3微米波长附近具有零色散的单模光纤，或者通过连接在1.5微米波长频带里色散特性基本上跟单模光纤一样的补偿过的光纤，在1.5微米波长频带里预定波长频带内，或者预定波长频带中心附近连接的光纤的色散值，被设置在-1ps/nm/km至1ps/nm/km之间。
6．权利要求1到4中任意一个的色散补偿光纤，其特征在于1.5微米波长频带内预定波长频带或者1.3微米波长频带的色散斜率，或者1.5微米波长频带内预定波长和1.3微米波长频带内的色散斜率是负的。
7．权利要求5的色散补偿光纤，其特征在于1.5微米波长频带内预定波长或者1.3微米波长频带的色散斜率，或者1.5微米波长频带内预定波长频带里以及1.3微米波长频带里的色散斜率，是负斜率。
8．权利要求1到4中任意一个的色散补偿光纤，其特征在于1.5微米波长频带内预定波长频带里的传输损耗，或者预定波长频带中心附近波长上的传输损耗，被设置成0.3分贝每千米或者更小，预定波长频带内的偏振模色散值，或者预定波长频带中心附近波长的偏振模色散值，被设置成0.15ps/km1/2或者更小，1.5微米波长频带内预定波长频带里，或者预定波长频带中心附近的波长频带，20毫米弯曲直径对应的弯曲损耗被设置成20分贝每米或者更小。
9．权利要求5的色散补偿光纤，其特征在于1.5微米波长频带内预定波长频带的传输损耗，或者预定波长频带中心附近波长的传输损耗，被设置成0.30分贝每千米或者更小，预定波长频带内的偏振模色散值，或者预定波长频带中心附近波长的偏振模色散值，被设置在0.15ps/km1/2或者更小，1.5微米波长频带内预定波长频带里，或者预定波长频带中心附近的波长，20毫米弯曲直径的弯曲损耗被设置成20分贝每米或者更小。
10．权利要求6的色散补偿光纤，其特征在于1.5微米波长频带内预定波长频带的传输损耗，或者预定波长频带中心附近波长的传输损耗被设置成0.30分贝每千米或者更小，预定波长频带内或者预定波长频带中心附近波长的偏振模色散值被设置成0.15ps/km1/2或者更小，1.5微米波长频带内预定波长频带里，或者预定波长频带中心附近波长，20毫米弯曲直径的弯曲损耗被设置成20分贝每米或者更小。
11．权利要求7的色散补偿光纤，其特征在于1.5微米波长频带内预定波长频带的传输损耗，或者预定波长频带中心附近波长的传输损耗，被设置成0.30分贝每千米或者更小，预定波长频带或者预定波长频带中心附近波长的偏振模色散值被设置成0.15ps/km1/2或者更小，1.5微米波长频带内预定波长频带里，或者预定波长频带中心附近波长，20毫米弯曲直径的弯曲损耗被设置成20分贝每米或者更小。
12．权利要求1到4中任意一个的色散补偿光纤，其特征在于这一色散补偿光纤是通过在中心纤芯外侧覆盖第一个侧芯，在第一个侧芯外侧覆盖第二个侧芯，在第二个侧芯外侧覆盖一个包层来形成的，并且建立如下关系Δ1＞Δ3＞Δ2,0.8％≤Δ1≤1.3％,-0.4％≤Δ2≤-0.2％，以及0.2％≤Δ3≤0.3％，其中Δ1是中心纤芯跟包层之间的相对折射率差，Δ2是第一个侧芯跟包层之间的相对折射率差，Δ3是第二个侧芯跟包层之间的相对折射率差，第一个侧芯的外径是中心纤芯外径的2到2.5倍，第二个侧芯的外径是中心纤芯外径的2.5到3.5倍。
13．权利要求5的色散补偿光纤，其特征在于这一色散补偿光纤是通过在中心纤芯外侧覆盖第一个侧芯，在第一个侧芯外侧覆盖第二个侧芯，在第二个侧芯外侧覆盖一个包层形成的，并且建立如下关系Δ1＞Δ3＞Δ2,0.8％≤Δ1≤1.3％,-0.4％≤Δ2≤-0.2％，以及0.2％≤Δ3≤0.3％，其中Δ1是中心纤芯跟包层之间的相对折射率差，Δ2是第一个侧芯跟包层之间的相对折射率差，Δ3是第二个侧芯跟包层之间的相对折射率差，第一个侧芯的外径是中心纤芯外径的2到2.5倍，第二个侧芯的外径是中心纤芯外径的2.5到3.5倍。
14．权利要求6的色散补偿光纤，其特征在于这一色散补偿光纤是通过在中心纤芯外侧覆盖第一个侧芯，在第一个侧芯外侧覆盖第二个侧芯，在第二个侧芯外侧覆盖一个包层形成的，并且建立如下关系Δ1＞Δ3＞Δ2,0.8％≤Δ1≤1.3％,-0.4％≤Δ2≤-0.2％，以及0.2％≤Δ3≤0.3％，其中Δ1是中心纤芯跟包层之间的相对折射率差，Δ2是第一个侧芯跟包层之间的相对折射率差，Δ3是第二个侧芯跟包层之间的相对折射率差，第一个侧芯的外径是中心纤芯外径的2到2.5倍，第二个侧芯的外径是中心纤芯外径的2.5到3.5倍。
15．权利要求8的色散补偿光纤，其特征在于这一色散补偿光纤是通过在中心纤芯外侧覆盖第一个侧芯，在第一个侧芯外侧覆盖第二个侧芯，在第二个侧芯外侧覆盖一个包层形成的，并且建立如下关系Δ1＞Δ3＞Δ2,0.8％≤Δ1≤1.3％,-0.4％≤Δ2≤-0.2％，以及0.2％≤Δ3≤0.3％，其中Δ1是中心纤芯跟包层之间的相对折射率差，Δ2是第一个侧芯跟包层之间的相对折射率差，Δ3是第二个侧芯跟包层之间的相对折射率差，第一个侧芯的外径是中心纤芯外径的2到2.5倍，第二个侧芯的外径是中心纤芯外径的2.5到3.5倍。
16．权利要求7或者权利要求9或者权利要求10或者权利要求11的色散补偿光纤，其特征在于这一色散补偿光纤是通过在中心纤芯外侧覆盖第一个侧芯，在第一个侧芯外侧覆盖第二个侧芯，在第二个侧芯外侧覆盖一个包层形成的，并且建立如下关系Δ1＞Δ3＞Δ2,0.8％≤Δ1≤1.3％,-0.4％≤Δ2≤-0.2％，以及0.2％≤Δ3≤0.3％这些关系被建立起来，其中Δ1是中心纤芯跟包层之间的相对折射率差，Δ2是第一个侧芯跟包层之间的相对折射率差，Δ3是第二个侧芯跟包层之间的相对折射率差，第一个侧芯的外径是中心纤芯外径的2到2.5倍，第二个侧芯的外径是中心纤芯外径的2.5到3.5倍。
17．权利要求1到4中任意一个的色散补偿光纤，其特征在于这一色散补偿光纤是通过在中心纤芯外侧覆盖第一个侧芯，在第一个侧芯外侧覆盖第二个侧芯，在第二个侧芯外侧覆盖一个包层形成的，并且建立如下关系Δ1＞Δ3＞Δ2,0.8％≤Δ1≤1.3％,-0.5≤Δ2/Δ1≤-0.35，以及0.2％≤Δ3≤0.3％，其中Δ1是中心纤芯跟包层之间的相对折射率差，Δ2是第一个侧芯跟包层之间的相对折射率差，Δ3是第二个侧芯跟包层之间的相对折射率差，第一个侧芯的外径是中心纤芯外径的2到2.5倍，第二个侧芯的外径是中心纤芯外径的2.5到3.5倍。
18．权利要求5的色散补偿光纤，其特征在于这一色散补偿光纤是通过在中心纤芯外侧覆盖第一个侧芯，在第一个侧芯外侧覆盖第二个侧芯，在第二个侧芯外侧覆盖一个包层形成的，并且建立如下关系Δ1＞Δ3＞Δ2,0.8％≤Δ1≤1.3％,-0.5≤Δ2/Δ1≤-0.35，以及0.2％≤Δ3≤0.3％，其中Δ1是中心纤芯跟包层之间的相对折射率差，Δ2是第一个侧芯跟包层之间的相对折射率差，Δ3是第二个侧芯跟包层之间的相对折射率差，第一个侧芯的外径是中心纤芯外径的2到2.5倍，第二个侧芯的外径是中心纤芯外径的2.5到3.5倍。
19．权利要求6的色散补偿光纤，其特征在于这一色散补偿光纤是通过在中心纤芯外侧覆盖第一个侧芯，在第一个侧芯外侧覆盖第二个侧芯，在第二个侧芯外侧覆盖一个包层形成的，并且建立如下关系Δ1＞Δ3＞Δ2,0.8％≤Δ1≤1.3％,-0.5≤Δ2/Δ1≤-0.35，以及0.2％≤Δ3≤0.3％，其中Δ1是中心纤芯跟包层之间的相对折射率差，Δ2是第一个侧芯跟包层之间的相对折射率差，Δ3是第二个侧芯跟包层之间的相对折射率差，第一个侧芯的外径是中心纤芯外径的2到2.5倍，第二个侧芯的外径是中心纤芯外径的2.5到3.5倍。
20．权利要求8的色散补偿光纤，其特征在于这一色散补偿光纤是通过在中心纤芯外侧覆盖第一个侧芯，在第一个侧芯外侧覆盖第二个侧芯，在第二个侧芯外侧覆盖一个包层形成的，并且建立如下关系Δ1＞Δ3＞Δ2,0.8％≤Δ1≤1.3％,-0.5≤Δ2/Δ1≤-0.35，以及0.2％≤Δ3≤0.3％，其中Δ1是中心纤芯跟包层之间的相对折射率差，Δ2是第一个侧芯跟包层之间的相对折射率差，Δ3是第二个侧芯跟包层之间的相对折射率差，第一个侧芯的外径是中心纤芯外径的2到2.5倍，第二个侧芯的外径是中心纤芯外径的2.5到3.5倍。
21．权利要求7或者权利要求9或者权利要求10或者权利要求11的色散补偿光纤，其特征在于这一色散补偿光纤是通过在中心纤芯外侧覆盖第一个侧芯，在第一个侧芯外侧覆盖第二个侧芯，在第二个侧芯外侧覆盖一个包层形成的，并且建立如下关系Δ1＞Δ3＞Δ2,0.8％≤Δ1≤1.3％,-0.5≤Δ2/Δ1≤-0.35，以及0.2％≤Δ3≤0.3％，其中Δ1是中心纤芯跟包层之间的相对折射率差，Δ2是第一个侧芯跟包层之间的相对折射率差，Δ3是第二个侧芯跟包层之间的相对折射率差，第一个侧芯的外径是中心纤芯外径的2到2.5倍，第二个侧芯的外径是中心纤芯外径的2.5到3.5倍。
22．一种光传输线，其特征在于这一光传输线是通过将权利要求11到21中任意一个的色散补偿光纤跟1.3微米波长附近具有零色散的单模光纤连接，或者跟色散特性在1.5微米波长频带内基本上跟单模光纤相同的补偿过的光纤连接来形成的，1.5微米波长频带内预定波长频带里的色散值是-1ps/nm/km至1ps/nm/km。
23．权利要求22的光传输线，其特征在于在不同于1.5微米波长频带的一个或者多个预定波长频带内，色散值为-5ps/nm/km到5ps/nm/km。
24．权利要求23的光传输线，其特征在于1.3微米波长频带内的色散值是-5ps/nm/km到5ps/nm/km。
25．权利要求22或者23的光传输线，其特征在于这一色散补偿光纤通过熔接接头跟1.3微米波长频带附近具有零色散的单模光纤或者在1.5微米波长频带的色散特性基本上跟单模光纤一样的补偿过的光纤连接，熔接接头损耗是0.4分贝或者更小。
26．权利要求22到24中任意一个的光传输线，其特征在于所述色散补偿光纤跟1.3微米波长附近具有零色散的单模光纤连接，或者跟1.5微米波长频带里的色散特性基本上跟单模光纤一样的补偿过的光纤连接，在色散补偿光纤和单模光纤或者补偿过的光纤之间插入了在1.5微米波长频带里具有零色散的一段色散位移光纤，这一色散位移光纤的长度是跟色散补偿光纤连接的单模光纤或者补偿过的光纤的1/1000倍或者更短，色散位移光纤在1.5微米波长频带内的模场直径大于色散补偿光纤的模场直径，并且小于单模光纤的模场直径或者补偿过的光纤的模场直径。
27．权利要求25的光传输线，其特征在于所述色散补偿光纤跟1.3微米波长附近具有零色散的单模光纤连接，或者跟色散特性在1.5微米波长频带内基本上跟单模光纤的色散特性相同的补偿过的光纤连接，在色散补偿光纤和单模光纤或者补偿过的光纤之间插入了在1.5微米波长频带内具有零色散的一段色散位移光纤，这一色散位移光纤的长度是跟色散补偿光纤连接的单模光纤或者补偿过的光纤的1/1000倍或者更短，色散位移光纤在1.5微米波长频带内的模场直径大于色散补偿光纤的直径，并且小于单模光纤或者补偿过的光纤的模场直径。
全文摘要
一种能减少1.5微米和1.3微米波长频带色散的一种色散补偿光纤和利用这一光纤的光传输线。在中心纤芯外依次制作第一侧芯、第二侧芯和包层。中心纤芯、第一侧芯、第二侧芯跟包层的相对折射率差△1、△2、△3分别为:△1>△3>△2,0.8%≤△1≤1.3%、－0.5≤△2/△1≤－0.35以及0.2%≤△3≤0.3%,中心纤芯、第一侧芯和第二侧芯的直径比为1∶2到2.5∶2.5到3.5。色散补偿光纤跟单模光纤连接,在1.5微米波长频带的色散值为－lps/nm/km到lps/nm/km,连接的光纤在1.3微米波长频带的色散值为－5ps/nm/km至5ps/nm/km。
文档编号G02B6/02GK1313954SQ00801045
公开日2001年9月19日 申请日期2000年6月22日 优先权日1999年6月25日
发明者武笠和则 申请人:古河电气工业株式会社