专利名称：用于城域网的光纤的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光网络，更具体地，涉及一种用作这种光城域网中的传输线路的光纤。
背景技术：
通常，用在城域网中的光纤具有负色散特性。光纤包括具有较高折射率的芯区和围绕芯区的包层。可以在芯区和包层之间插入具有比芯区的折射率低的折射率的环形区域。
授予Bhagavatula的、题为“低色散、低损耗单模光波导”的美国专利No.4,715,679公开了一种单模光波导，由具有环形低折射率区的芯区和包围芯区的包层构成。
当配置城域网时，在较低传输速率下，较为经济的是以直接调制(DM)模式来配置城域网，而不是以外调制(EM)模式来配置。
图1a是示出了直接调制模式的示意图，而图1b是示出了外调制模式的示意图。
参照图1a，通过向激光二极管(LD)110施加直流(DC)电压IDC和数据，对从激光二极管(LD)110输出的光进行调制。已知的是，直接调制光信号表现出正啁啾特性。
参照图1b，通过向激光二极管210施加DC电压IDC来产生光，并由调制器220进行接收，并将光调制为输入数据。
利用标准单模光纤(SSMF)来配置传统的城域网或接入网。考虑到直接调制光信号表现出正啁啾特性的事实，利用具有负色散值(在1550nm，大约为-7到-8ps/nm/km)的非零色散位移光纤(NZDSF)来配置城域网的传统方法是已知的。但是，这种方法需要许多严格的要求，以便实现对传输特性的作用。此外，应当注意的是，当光通信网络使用10Gbps传输速率和1550nm频带直接调制模式时，可以将SSMF应用于大约10km的距离，而可以将具有负色散值的NZDSF应用于大约75km的传输距离。由于由直接调制而引起的啁啾现象，SSMF难以提供良好的传输特性，而由于其过高的负色散值，NZDSF不能有效地应用在长于100km的网络中。当利用SMF配置城域网时，因为必须使用一个或多个分立的色散控制光纤，对这种网络进行配置变得更为复杂。
图2是示出了相对于典型SMF和负色散光纤(NDF)的单独传输距离的Q因数曲线的曲线图。图2分别示出了具有预放和5dB的消光比的光信号传播通过第一NDF、具有预放和8dB的消光比的光信号传播通过第二NDF、不具有预放而具有8dB的消光比的光信号传播通过第三NDF以及不具有预放而具有8dB的消光比的光信号传播通过SMF的Q因数曲线。可以看到，由于由直接调制而引起的啁啾现象，典型的SMF难以提供良好的传输特性，而由于其过高的负色散值，典型的NDF具有对城域网中的传输距离的限制。
图3是示出了掺铒光纤放大器的特性的曲线图。图3示出了在其中输入-40dBm的光信号的情况下、在其中输入-10dBm的光信号的情况下、在其中输入+5dBm的光信号的情况下的增益曲线；以及-10dBm光信号的噪声指数曲线。在作为掺铒光纤放大器的不工作区的1560到1570nm的区域的波段内，信道效率下降。
还应当注意，因为典型的NZDSF具有适用于C波段(1530到1565nm)的色散值，其对于L波段的使用存在限制，并与掺铒光纤放大器的不工作区相结合，使城域网的信道效率恶化。
图4是示出了具有负色散值的典型NZDSF的折射率分布的曲线图。NZDSF包括位于NZDSF中心处的双环形芯区、低折射率区和包层。由于其复杂的折射率分布，NZDSF与现有的光纤具有较差的耦合效率。此外，NZDSF的问题在于由于其较大的低折射率区，宏观弯曲损耗非常高。
因此，本领域需要一种具有适用于作为目前城域网的主要传输速率的2.5Gbps传输速率和未来将广泛使用的10Gbps传输速率的光学特性的光纤。
发明内容
本发明的一个方面涉及一种具有增加信道效率的光纤。例如，其可以非常经济地配置用于现有的城域网，并与现有的城域网高度兼容。
本发明的一个实施例涉及一种用于城域网的光纤，包括芯区，包括具有最高折射率N1的芯区区域和具有最低折射率N2的折射率抑制区域；以及包层，围绕芯区，并具有预定的折射率N4。所述光纤具有不小于1555nm且位于不超出L波段的波长范围内的零色散波长，并且所述光纤在C波段中具有负色散值，而在L波段中具有正色散值。
通过以下结合附图的详细描述，本发明的上述特征和实施例将变得更加显而易见，其中图1a是示出了直接调制模式的示意图；图1b是示出了外调制模式的示意图；图2是示出了相对于典型SMF和负色散光纤(NDF)的单独传输距离的Q因数曲线的曲线图；图3是示出了掺铒光纤放大器的特性的曲线图；图4是示出了具有负色散值的典型NZDSF的折射率分布的曲线图；图5a是示出了根据本发明一个实施例的用于城域网的光纤的结构的示意性截面图；图5b是示出了图5a所示的光纤的折射率分布的曲线图；图6是示出了图5a所示的光纤与具有负色散值的典型NZDSF的特性之间的比较的曲线图；图7是示出了相对于图5a所示的光纤的单独拉制温度的色散特性的曲线图；以及图8是示出了利用本发明的光纤进行配置的城域网的一部分的示意图。
具体实施例方式
下面，将参照附图，对本发明的实施例进行描述。为了清楚和简明的目的，当其可能会使本发明的主题含糊不清时，将省略对这里所并入的公知功能和结构的详细描述。
图5a是示出了根据本发明一个实施例的用于城域网的光纤的结构的示意性截面图。图5b是示出了图5a所示的光纤的折射率分布的曲线图。光纤300包括具有芯区区域320、折射率抑制区域330和环形区域340的芯区310以及包层350。
芯区区域320具有距光纤300的中心的半径R1和折射率N1。这里，与折射率抑制区域330、环形区域340和包层350相比，N1是光纤300的最高折射率。
折射率抑制区域330围绕芯区区域320。折射率抑制区域330的内圆周与芯区区域320的外圆周相一致，且折射率抑制区域330的外圆周具有距光纤300的中心的半径R2，且折射率为N2。N2是光纤300的最低折射率。
环形区域340围绕折射率抑制区域330。环形区域340的内圆周与折射率抑制区域330的外圆周相一致，且环形区域340的外圆周具有距光纤300的中心的半径R3，且折射率为N3。N3高于N2，但低于N1。
包层350围绕环形区域340。包层350的内圆周与环形区域340的外圆周相一致，且包层350的外圆周具有距光纤300的中心的半径R4，且折射率为N4。N4高于N2，但低于N3。
在本实施例中，光纤300的折射率具有如下关系0.34％≤(N1-N4)/N4≤0.55％，且-0.005％≥(N2-N4)/N4≥-0.01％。
光纤300具有相对于光纤的中心沿径向对称分布的残余应力，该应力的绝对值不大于80MPa。
图6是示出了图5a所示的光纤与具有负色散值的典型NZDSF(ND-NZDSF)的特性之间的比较的曲线图。图6示出了图5a所示的光纤300相对于波长的色散曲线(此后，称为“第一色散曲线”)，以及具有负色散值的典型NZDSF相对于波长的色散曲线(此后，称为“第二色散曲线”)。
第一色散曲线在C波段中表现出负色散值，而在L波段中表现出正色散值。其目的在于通过使出现在现有掺铒光纤放大器中的不工作区与光纤的零色散位置彼此匹配来获得最大信道效率。第一色散曲线的零色散波长不小于1555nm，且位于不超过L波段的波长区域内，优选地，在1565到1575nm的范围内。可以通过在其中第一色散曲线具有负色散值的C波段中应用直接调制模式而在其中第一色散曲线具有正色散值的L波段中应用外调制模式，经济地配置城域网。如果在C波段中采用直接调制模式，则能够在2.5Gbps和10Gbps的传输速率获得最大传输效率。此外，通过在L波段中采用外调制模式，能够提高整个城域网的频率效率。
光纤300在1550nm波段内具有不大于0.08ps/nm2/km的色散斜率。这确保了光纤300在C波段和L波段具有合适的色散值。当色散斜率不大于0.07ps/nm2/km时，光纤300还可以表现出最优的信道效率。因为光纤300具有简单的折射率分布且折射率抑制区域330不大，光纤300允许增加针对特定波段的有效横截面积，例如，在C波段中，光纤300可以具有不小于30μm2的有效横截面积。此外，在L波段中，如果有效横截面积不小于55μm2，则可以获得在10Gbps进行平滑传输的效果。此外，由于这种较大的有效横截面积，光纤300实现了与设置在城域网中的现有光纤的容易耦合。
此外，因为这种光纤300具有简单的折射率分布，易于制造这种光纤300，且易于将其与现有光纤相连。光纤300允许按照CWDM(粗波分复用)模式配置网络，并具有能够采用DWDM(密集波分复用)的较大有效横截面积。当多订户一起使用时，这样做能够增加信道效率。此外，因为光纤300具有适当的色散斜率，即使对于O波段，也能够采用CWDM模式。
为了使光损耗最小，可以减小光纤300中的折射率抑制区域。例如，可以由SiO2、GeO2或P3O5形成折射率抑制区域。为了在C波段和L波段中使用光纤300，在整个区域上，光纤300的光损耗必须表现出不大于0.28dB/km的损耗特性。优选地，光纤300特别是在L波段上，表现出不大于0.26dB/km的损耗特性。
与由直接调制模式引起的正啁啾相结合，光纤300在C波段中的负色散值将确保在其上无任何色散补偿地进行传输的传输距离。
图7是示出了相对于图5a所示的光纤的单独拉制温度的色散特性的曲线图。根据此图，可以看到，第一到第四波长色散曲线在短波长区域中彼此几乎保持一致，但随着其越来越靠近长波长区域，色散曲线之间的差别增加。色散斜率表现出随着拉制温度的增加而减小的趋势。通过调整折射率和各个构成区域的半径来控制适用于C波段和L波段的优化色散特性，并将在考虑阻塞波长的同时利用拉制温度来控制细节的色散特性。
图8是示出了利用根据上述实施例的光纤进行配置的城域网的一部分的示意图。彼此交替连接的第一到第n光纤430-1到430-n和第一到第n掺铒光纤放大器位于城域网的第一和第二节点之间。能够经济地配置城域网400，因为其不需要色散控制光纤。
如上所述，在上述城域网示例中，一个优势在于通过匹配出现在现有掺铒光纤放大器中的不工作区与光纤的零色散位置，能够获得最大信道效率。当在C波段中采用直接调制模式时，能够在2.5Gbps和10Gbps的传输速率处获得最大传输效率。
所述城域网的优势还在于通过在光纤具有负色散值的C波段中应用直接调制模式，而在光纤具有正色散值的L波段中应用外调制模式，可以经济地配置这种城域网。
尽管已经参照本发明的特定实施例示出和描述了本发明，本领域的技术人员应当理解的是，在不偏离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的前提下，可以进行形式和细节上的多种改变。
权利要求
1.一种光纤，包括芯区，包括具有第一折射率的芯区区域和围绕所述芯区区域并具有低于第一折射率的第二折射率的折射率抑制区域；以及包层，围绕芯区，并具有第三折射率，其特征在于所述光纤具有不小于1555nm且位于不超出L波段的波长范围内的零色散波长，并且所述光纤在C波段中具有负色散值，而在L波段中具有正色散值。
2.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于所述零色散波长位于1565到1575nm的波长范围内。
3.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于所述光纤在1550nm波段具有不大于0.08ps/nm2/km的色散斜率。
4.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于所述光纤具有不小于55μm2的有效横截面积。
5.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于所述折射率具有以下关系0.34％≤(N1-N4)/N4≤0.55％，且-0.005％≥(N2-N4)/N4≥-0.01％，其中第一折射率为N1，第二折射率为N2，以及第三折射率为N4。
6.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于所述光纤在1550nm波段具有不大于0.07ps/nm2/km的色散斜率。
7.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于所述光纤具有相对于光纤的中心沿径向对称分布的残余应力，所述应力的绝对值不大于80MPa。
8.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于由SiO2、GeO2或P3O5形成所述折射率抑制区域。
9.一种城域网，包括至少两个节点；连接所述节点的至少一根光纤；以及连接在所述至少两个节点之间的多个掺铒光纤放大器，其特征在于所述至少一根光纤包括芯区，包括具有第一折射率的芯区区域和围绕所述芯区区域并具有低于第一折射率的第二折射率的折射率抑制区域；以及包层，围绕芯区，并具有第三折射率，其中所述光纤具有不小于1555nm且位于不超出L波段的波长范围内的零色散波长，并且所述光纤在C波段中具有负色散值，而在L波段中具有正色散值。
10.根据权利要求9所述的城域网，其特征在于所述零色散波长位于1565到1575nm的波长范围内。
11.根据权利要求9所述的城域网，其特征在于所述光纤在1550nm波段具有不大于0.08ps/nm2/km的色散斜率。
12.根据权利要求9所述的城域网，其特征在于所述光纤具有不小于55μm2的有效横截面积。
13.根据权利要求9所述的城域网，其特征在于所述折射率具有以下关系0.34％≤(N1-N4)/N4≤0.55％，且-0.005％≥(N2-N4)/N4≥-0.01％，其中第一折射率为N1，第二折射率为N2，以及第三折射率为N4。
14.根据权利要求9所述的城域网，其特征在于所述光纤在1550nm波段具有不大于0.07ps/nm2/km的色散斜率。
15.根据权利要求9所述的城域网，其特征在于所述光纤具有相对于光纤的中心沿径向对称分布的残余应力，所述应力的绝对值不大于80MPa。
16.根据权利要求9所述的城域网，其特征在于由SiO2、GeO2或P3O5形成所述折射率抑制区域。
17.一种配置包括至少一根光纤的城域光网络的方法，所述方法包括以下步骤在所述光纤具有负色散值的C波段中应用直接调制模式；以及在所述光纤具有正色散值的L波段中应用外调制模式。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于所述城域光网络还包括至少一个掺铒光纤放大器，并且所述方法还包括以下步骤使所述掺铒光纤放大器的不工作区与所述光纤的零色散位置相匹配。
全文摘要
公开了一种用于光网络的光纤。所述光纤包括芯区，包括具有第一折射率N
文档编号G02B6/036GK1651944SQ200410078610
公开日2005年8月10日 申请日期2004年9月14日 优先权日2004年2月7日
发明者张允根, 吴成国, 韩周创 申请人:三星电子株式会社