大有效面积光纤的制作方法

专利名称：：大有效面积光纤的制作方法大有效面积光纤
背景技术：
：发明领域本申请主张享有2007年5月7日提交的、题为"大有效面积光纤"的美国临时申请第60/927989号的优先权。本发明一般涉及光纤，具体地，在1550nm处具有大的有效面积和低弯曲损耗的光纤。
背景技术：
：光放大器技术和波分复用技术通常是为长距离提供高功率传输的远距离通信系统所需要的。高功率和长距离的定义仅仅在具体的远距离通信系统背景下才是有意义的，其中指定了位速率、误码率、多路传输方案，也许还有光放大器。还有'些本领域的技术人员已知的其它因素对高功率和长距离的定义有影响。然而，对于大多数川途，高功率是大于约10mW的光功率。在一些应用中，1mW或更小的单功率级仍然对非线性影响敏感，以便有效面积在这种低功率系统中仍然是一个重要的考虑因素。通常，具有大ff效面积(A)的光波导光纤减小非线性光学效应，包括自相位调制、四波混合、交叉相位调制和非线性散射过程，所有这些都能导致高功率系统中的信号降低。另一方面，增加光波导光纤的有效面积通常导致大弯曲引起的损耗增加，这会减弱通过光纤的信号传输。经过长(例如100km或更长)距离(或再生器、放大器、发送器和/或接收器之间的间距)，大弯曲损耗变得越来越严重。不幸地，常规光纤的有效面积越大，大弯曲引起的损耗倾向于越高。一般需要毎秒-千兆字节和更高的传输速度以及间距超过100km的通信系统通常利JiJ光放大器技术和/或波分复用技术。闪此，波导光纤生产商设计了不易受高功率信号或四波混合(能在多路传输系统中发生)引起的非线性作用影响的波导管。
发明内容根据本发明的一个方面，一种光纤包括从中心线延伸至半径R,的玻璃芯，其中，R,大于约5围绕芯并与之接触的玻璃包覆层；其中，芯和包覆层提供光缆截lh波长小于1500nm、在1550nm处的有效面积大于95pm2、和在20mm直径的心轴....t的弯曲损耗小于或等于0.7d:B/圈的光纤。在一些实施方式中，1550nm处的有效面积大于110pm2，在一些实施方式中，1550nm处的有效面积大于115|im2。优选地，包覆层含有二氧化硅基玻璃的环形区域，其中具有至少10个(更优地至少50个)随机分布的封闭的孔，并且(i)孔之间的平均距离小于5000nm，(ii)辛:少80%的孔的最大横截面尺、』Di小于1000nm。优选地，在20mm直径的心轴上，1550nm处的弯曲损耗小于0.5dB/圈、小于0.25dB/圈、更优地小于0.1dB/圈。在一些小例性的实施方式中，在20mm宵径的心辆l上，1550nm处的巧曲损耗小于0.08dB/圈，在-些示例性的实施方式中，弯lltl损耗小于0.06dB/圈。根据本发明的.'个不例性的实施方式，一种光纤包括从中心线延伸至半径R,的玻璃芯，其中R,大于约5围绕芯并与之接触的玻璃包范^，该包覆层包括(i)从半径R,延仲节半径R2的第一环形区，该第一环形区的径向宽度为W2=R2-R,，(ii)从卡径R2延伸辛:平-径R3的第二环形区，其径向宽度为W3=R3-R2,和(iii)围绕第二环形区并且从半径R3延伸至最外部玻璃卡径R4的第二环形区；其中，芯包含相对于第二环形区的最大相对折射率A,s大，其中A,最大大于约0.1%并且小于约0.3%;其中，第…环形区的最大折射率变化A2^(r)小于约0.025%并且大于约-0,025%;其中，第:环形区具冇相对f第三环形lx:的M小相对折射率A3最小;j《巾'A！最大>厶2最大>厶3最小'厶3最小<0;其中，芯和包覆层提供光缆截止波长小于1500nm、在1550nm处的有效面积大于110Mi^的光纤。在一些示例性的实施方式中，光纤在1550nm处的有效面积大于125pm2。在一些示例性的实施方式中，光纤在1550nm处的W效面积大于135pm2。在一组实施方式中，第二环形区包含具有掺杂剂的二氧化硅玻璃，所述掺杂剂选自锗、铝、磷、钛、硼和氟。在另一组实施方式中，第二环形区包含具有多个封闭的孔的二氧化硅玻璃，该孔可以是空的(真空的)或填充气体的，其中，这些孔提供光的内反射，由此提供引导光延芯行进的波导。这种孔能提供低的(例如与纯二氧化硅相比)有效折射率。根据一个示例性的实施方式，一种光纤包括从中心线延伸至半径R,的玻璃芯，其中R，大于约5^m;围绕芯并与之接触的玻璃包覆层，该包覆层包括(i)从，径R,延伸f,径R2的第'环形区，该第-环形区的径向宽度为W2=R2-R,,(ii)从半径R2延伸至半径R3的第二环形区，其径向宽度为W3=R3.R2，和(iii)围绕第::环形区并且从半径R3延伸至最外部玻璃半径的第三环形区；其中，芯包含相对十第二环形[x的设人相对折射率A,最x，It.巾A,最火大于约0.1%并几小于约0.3%;其中，第一环形区的接大折射率A2最大(r)小于约0.025%并且火于约-0.()25%;其中，第一.环形I义U有:相对于第三环形区的鼓小相对折射率A;嚴小；其屮，A,最大〉A2最大〉A:)最小，A3最小<0，并且包括::氧化硅基玻璃，其中具有至少io个随机分布的封闭的孑L，并且(i)孔之间的平均距离小于5000誦，(ii)至少80%的孔的最大横截面尺寸Di小于1000nm;其中芯和包覆层提供光缆截止波长小于1500nm、在1550nm处的有效面积大于95nm4勺光纤。现在我们将具体参考本发明的优选实施方式，它们的例子显示在附图中。8附图简述图1显示本文公开的光波导纤维的一个实施方式的相对折射率曲线。图2显示本文公开的光波导纤维的一个实施方式的示意性横截面图。图3是本发明的光波导管的另一个实施方式的示意性横截面图。优选实施方式的详述本发明的其它特征和优点将在随后的具体说明中叙述，本领域的技术人员从该说明中将明白这些特征和优点，或通过实施随后的说明和权利要求书以及附图「f:'描述的本发明而意识到这些特征和优点。"折射率曲线"是折射率或相对折射率与波导光纤半径之间的关系。"相对折射率百分率"定义为△%=100x(n卩-ne2)/2ni2，其中化是区域i中的最大折射率，除非!/]外指出，是包覆层的第二环形区60(外区)的平均折射率。如本文中使用的，相对折射率用A表示，其值的*位是"％"，除非另外有相反的说明。在一个lx:的折射率小于第二环形区60的平均折射率的情况下，+11对折射率ff分率足负的，被称为贝-十J降低的区或降低的折射率，在相对折射率负值敲大的点计算W小相对折射率，除1h另外指出。/i:-个K.的折射率大于包覆层区的平均折射率的情况下，相对折射率百分率是止的，称该区被提卨的或具有正折射率。"提高掺杂剂"在本文中认为是一种掺杂剂，其具有相对于未掺杂的纯Si02提^折射率的倾向。"降低掺杂剂"在本文巾认为是一种掺杂剂，其良有相对未掺杂的纯si(:)2降低折射率的倾向。波导光纤的"色散"，除非另外指出在木文中称为"色散"，是材料色散、波导色散和跨模态色散的总和。在,.模波导光纤的情况下，跨模态色散是零。色散斜率是色散关于波长的变化率。"有效面枳"定义为A有效=2ji({f2rdr)2/(Ji4rdr),其中积分极限是0至oo，f是与波导管中传播的光冇关的电场的横向分敏。如本文中使用的，"冇效面积"或"A有效"指在1550nm波长下的光学有效面积，除非另外指出。术语"a-曲线"或"阿尔法曲线"指相对折射率曲线，用A(r)来表示，单位是"%"，其中r是半径，它用以下方程表示A(r)=A(ro)(l-[lr-rol/(tvro)]")，其中ro是A(r)最大处的点，r,是A(r)M为零处的点，r的范围是r;<r<rf，其中A如上定义，ri是a-曲线的起点，rf是a-曲线的终点，a是指数，它是一个实数。使用PetermanII法测量模场直径(MFD)，其中，2w=MFD，w2=(2^rdr/"dfMr]2rdr)，积分极限是0至oo。波导光纤的抗弯曲性可以在规定的试验条件下通过诱导衰减来测量，例如通过绕规定直径的心轴配置或缠绕光纤来测定。对于一个给定的模态，理论的光纤截止波长或"理论光纤截止或理论截止"是'种特定波长，大于该波长的光不能以所述模态进行传输。在单模光纤光学(SingleModeFiberOptics),Jeunhcu丽e,pp.39-44,MarcelDekker，纟:U纟勺，1990中能够发现数学定义，其中，理论光学截止被描述为-种波长，在该波长下模式传播常数等于外包覆层中的平面波传播常数。该理论波K:适合于没,li:径变化的无限K的、优选w.的光纤。实际的光纤截Ih波长可以通过标准2米光纤截止波长试验-FOTP-80(EIA-TIA-455-80)-来测量，以便符到"光纤截l卜波长"，也称为"2米光纤截lh"或"测呈截止"。实施FOTP-80标准试验或者使ffl受控量的弯曲^除卨阶投，或者将光纤的光谱响应标准化为多模光纤的光谱响应。光缆截止波长或"光缆截止"甚至低亍所测光纤截止波长，这是因为在光缆环境中存在史高水平的弯曲和机械压力。实际的光缆条件可以通过EIA-445光纤试验程序(FiberOpticTestProcedures)中所述的光缆截止试验来大致估计，EIA_445光纤试验程序是EIA-T1A光纤光学标准，即电了工业联盟-通信行业协会光纤光学标准(通称为R)TP)的部分。光缆截止测fr;:在ElA-455-170，通过发射功率测缺单模光纤的光缆截止波L<:(CableCutoffWavelengthofSingle-modeFiberbyTransmittedPower),或"FC)TP-170"中有说明。本文中所述的光缆截止波长，我们指使用近似的试验获符的偵。除非本文中另外指出，报道的光纤性质(诸如色散、色散斜率等)是针对LP01模态。除非本文中另外指出，1550nm波长是参考波长。参考图1-3，本文中公开的光纤10包括芯20和围绕芯并与之直接相邻的包覆层(或包层)200。芯20具有折射率曲线A芯(r)。包覆层200具有折射率曲线A包船(r)。在一些实施方式中，包覆层200包括纯二氧化硅区，它周围围绕著含有随机分布的气孔的区，所述气孔位于Si基玻璃中。在一些实施方式中，芯包含掺杂锗的二氧化硅，即锗掺杂的二氧化硅。在芯中可以单独地或组合地采用除了锗之外的掺杂剂，特别是在本文公开的光纤的中心线处或附近使用，以便获得所需的折射率和密度。在---些实施方式中，本文公开的光纤10的折射率曲线从中心线至环形区域30的内径112是非负的。在一些实施方式中，光纤10在芯20中不含降低折射率的掺杂剂。参考阁1和2，木文公开光波，光纤IO，K包括从中心线径向向外延伸至中心部分外径R,(优选〉5)jm)的芯20，芯几冇以％计的相对折射率1卩1线△,(!)，具有最人相对折射率广l分率A,最大(优选^0.3%并化火于0.1%);和围绕芯20并与之别妾相邻(即宵接接触)的包覆层200。包覆层200包括围绕芯20并与之直接相邻的第一环形区30，该K30径向向外延仲至第二环形区50并且具有半径r2，该区域30的宽度为W2(W2具有以％计的相对折射率曲线厶2(r)，伴具有以X计的嚴大相对折射率ff分率A2e*(其中，厶2^优选小丁.约0.025%爪巨.优选人干约-0.025%)和以％讣的最小相对折射率百分率/\2最小；围绕区3()并与之直接相邻的第二环形区5()，该区5()径向向外从R2延伸至半径R3，该区50的宽度为W3)，良有以百分率(％)计的相对折射率曲线厶3(1")，贝冇以％计的最小相对折射率百分率A^小(优选么3虽小小于或等于-0.3%)，其中最大>0>A'最小;和围绕区50并与之直接相邻的第三环形区60，其具有以%计的相对折射率百分率A4(r)。R,定义为出现在A,(r)第'次达到+0.()5%的半径处。即，(沿径向向外)在半径R,处相对折射率第-次达到+0.05%，在此处芯20结束并且环形区域30开始，，区域30定义为在半径R2处结束，在此处相对折射率A2(iO沿径向向外第次达到-0.05%。对于这组实施方式，第二环形l义50在R2处开始并且在R3处结来。R3定义为相对折射率A3(r)(沿径向向外)达到-0.05%处，在厶3(1")下降到至少-0.05%后。第二环形区50的宽度W3是R3-R2，它的中点R3^是(R2+R3)/2。在一些实施方式中，大于90%的芯20具有正的相对折射率，在一些实施方式中，A,(r)对于0至R,的所有半径范围是正的。在-些实施方式中，对亍大于50%的第一环形区30的半径宽度，|A2(r)|<0.025%并且|厶2最大-A2W、|<0.05%,在另一些实施方式中，对于大于50%的第一环形区30的半径宽度，|A2(r)I<0.01%。对于R2至R3的所有半径范围，A3(r)是负的。优选地，对于大于30nm的所有半径范围，A包理层(r)^OW。包覆层200延伸至半径R4，这也是光纤玻璃部分的最外周边。而且，A,最大〉2>~最小并且A2最小〉厶3最小o在一组实施方式中，如图1和2所示，第二环形区50包含具有至少一种掺杂剂的二氧化硅玻璃，所述掺杂剂选自锗、铝、磷、钛、硼和氟。在另-组实施方式中(图3)，第二环形区50包含具有多个随机分布的封闭的孔16A的.:氧化硅基玻璃(纯:氣化硅或掺杂例如锗、铝、磷、钛、硼和氟的二氧化玩!O，孔16A是空的(.i'(.空)或充气的(例如就气或'全:气)。这种孔能提供低的(例如与纯二氧化硅相比)有效折射率。更JV休地，参考图3，光纤芯ix:域20(歩tl指数为n,)被第环形区30(H指数，n2)包围，第一环形[x:';/径向宽度为vv3的第二环形lx50相邻并被其包围，第二环形lx:进一歩被第二环形lx;60(歩长指数，n4,径向宽度，w4)包围，第四环形区域可以任选地被一个或多个聚合物涂层65包围。第二环形区50的相对百分率折射率(An%)在-28%(充1空隙相对于二氧化硅的折射率)和孔周闱玻璃的相对折射举(在该例于中足二氧化硅，相对折射率—百分数An5约为0%)之间波动。第二环形区50的般平均相对折射率百分率△n相对纯二氧化硅玻璃为-2%辛-3%，其取决于包围孔的玻璃中存在的掺杂剂。艮P，第:::环形区50的折射率波动，在图3的例子中，充气孔的宽度和/或充气孔之间的坝允玻璃的空间Sv随机分布和/或互不相等。即，孔是非周期性的。优选，孔之间的卞均距离小于5000nm，更优地小于2000nm，甚至更优地小].1000nm，例如750nm、500麵、400腦、300mn、200nm或100nm。优选，至少80%、更优地至少90%的孔的最大横截面尺寸Di小于1000nm，优选地小于500跳甚节更优地，孔的T'均直径小卩1000nm、见优地小亍500nm、甚至更优地小于300nm。孔16A是闭合的(被实心材料包围)和非周期性的。艮口，孔16A可以具有相同的尺寸或不同的尺寸。孔之间的距离可以是统一的(即相同的)或不同的。优选第二环形区50含有至少IO个孔，更优地至少50个孔、甚至更优地至少100个孔、最优地至少200个孔。芯20具有轮廓体积，Vp本文中其定义为第二环形区50具有轮廓体积，V3，本文中定义如下优选地，A,最大<0.3%、厶2嚴小>陽0.05%、A2ft*<0.05%、厶3最小<-0.3%、0.1.<R,/R2<0.6，第二环形区的轮廓体积的绝对值IV3l大亍20%-pm2。优选地，厶3最小<-0.3%,更优地A3最小<-0.45%，甚至更优地:$-0.7%。当我们说，例如△<-0.5%时，我们指△是小丁'-0.5%的负惯。优选0.15<R禹<0.5。在一些实施方式巾，0.2〈R,/R250.4，例如R|/R2=0.25、0.28、0.3、0.33、0.35、0.38或0.4。在另一些实施方式中，0.3<RVR250.4。在--些实施方式巾，W2>%RP在一些实施方式中，W2〉R,，在一些实施方式中，W2>2R,。在..匙实施方式|:I]，W2>5(im。例如，W2'ij以是至少5.5Mm、8pm或K至大]1()pm。优选地，1()|_un>W2>16(im。在'匙实施力'式中，20%-)am2<|V3|<250%-|im2。在一些实施力'式中，30%-|im2<|V:)|<240%-pm2。在.些实施方式中，40%-(im2<|V3|<221%-}xm2，纖収3|是50%-,2、60%，2、70%墨,2、80%曙,2、90%，i2、100%-,2、110%-,2、120%-(im2、130%，2、140%誦,2、150卞m2或160，2。在一些实施方式中,0.1%<最大<0.3%，优选0.17%<最大<0.28%，或更优地0.17%<△最大<0.25%。优选地，7.2^R,^5.0jim，更优地7.0^1,^5.3|im。优选地，R2>8nm，更优地>12nm,在一些实施方式中，等于或大于约15.0pm，例如R220pm。在一些实施方式中，W2介于约3节18(im之间，在些实施方式中，W2介T约7nm至15之间。优选地，R3>11.0)am，在'些实施方式中，11.5pm<R3<30.0(im，例如R3是约12,、13,、15(im或20,。在些实施方式中，W3>1.0|iim，在-一些实施方式中，W3>2.0nm，例如2.0<W3<10.0(im。在一些实施方式中，W3小于6.0^im，在一些实施方式中，W3S9.0^im，在一些实施方式中，W3小于6.0pn，在一些实施方式中，3.0^W3S7.0|im。而且，在一些实施方式中，厶3最小小于-0.35%，在』一些其它的实施方式中，小于-0.5%。优选地，R4>50pm。在一些实施方式中，R4255pm。在其它实施方式中，R4260jxm。在一些实施方式中，60^rni^R4^90^im。例如Rj可以是62.5pm、70iam、75,、80,或85(im。在一些实施方式中，芯20的中心部分可以包含具有所谓中心线'F降的相对折射率曲线，中心线F降是由种或多种光纤生产技术造成的。例如，中心部分的折射率曲线可以在小于1pm的半径范闱内达到局部最小值，其中更高的相对折射率(包括芯部分的显大相对折射率)出现在大于()pni的半径处。优选地，本文公开的光纤提供在1550nm处的模场直径大于llpm，在一些实施方式中，介于1:1jam至15)im之间，更优地介于12.5|jm与14.5pm之间。优选地，/l:1550nm处的冇效面积大-JMlO)am2，更优地大于115nm2、更优地人于125pm2、甚至更优地人于135(im2，迮一些实施方式中，大于145(im2。小例性实施方式表1-2列出说明性实施例1-7的特征。实施例1-7的折射率曲线';;图1-3的光纤类似，具有以F的各自的佰。注意，在这些实施例中，~%是约0.()(二氧化硅)。表.几个实施例的光纤参数。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表2.几个示例性光纤的性质。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>相对SMF-28e⑧光纤计算相对巧l川损耗值。根据本发明的示例性实施方式，示例性光纤的冇效面枳(A有效)是95pm2至180piin2(在1550nm处)，并且/或者MFD在约11至15pm。这些光纤还具有在1550nm处约17ps/nm/km至约21ps/nm/km的色散俏，和0.05ps/nm2/km至0.07ps/nm2/km的色散斜率。k伉，定义为色散与色散斜率的比率，优选在290至330nm之间，更优地在300至320nm之间。在一些优选的实施方式中，光学有效面积大于110|_im2，在其它实施方式中大于120pm2。表1和表2中已经显示了一些示例性的光纤，它们的折射率分布参数详见表1，光学性质显示在表2中。它们的有效面积为约110pm2至155卩im2，MFD为11.4卩un至14.2卩im，色散斜率为0.06ps/nm2/km至0.065ps/nm2/km。该设计的一个优点是芯的光缆截止波长优选低于1450nm、更优地低于1400nm、甚至更优地低于1350nm。通过选择以下各项，弯曲损耗可以尽可能减小(i)合适的第二环形区的位置和(ii)合适的第二环形区50的体积值，该体积定义为第二环形区的横截面的截面面积和以百分率计的A3^、的绝对值的乘积。第二环形区50的体积影响实际的光纤和光缆的截止波长。为了具有小于1500nm的光缆截止波长，优选第二环形区50的体积的绝对值IV3i小于约80%-pm、这个条件得到约等于芯的理论截止的光缆截止。如果第-:环形区的体积|￥3|大于约80%-,2，那么光缆截止波长可能大于理论截止波长或K《大于1550nm。然而，因为芯的理论截止波K低于1500nm,所以通过使川标准单模光纤发射和接收技术以便确保^模工作，这种光纤仍然能Hjf在1550nm窗中工作的单模光纤系统。如1:所述，通过降低掺杂(例如通过使用氟掺杂剂)或使多个充气的孔(例如空气填充孔)包埋在第二环形光纤区域50中都能形成第二环形区50。表2中计算的弯曲性能是基于使用第二环形区中的有效折射率。因此，弯曲性能适用r这两种类W的光纤(B卩，掺杂氟的光纤或在区域50中具有空气孔的光纤)。弯曲性能是光纤的重要性质。在常规的大面积光纤中(A有效大于约95^1!2或见大)，'"i光学有效面积增加时，弯曲件能显著下降。然而，。光纤的有效而积超过l()Ofim2、或ll()(im2、112〖liti2、115^12成更人时，本发明的实施力'式的光纤S示出极小的弯曲损耗。本发叨的光纤，例如表1和2中公开的光纤显示优&的抗弯曲损耗能力，无论是在与A有已知的可接受的Y曲性能的常规光纤(诸如SMF-28e)级别相当的宏观弯曲或级别更高的宏观弯曲方面。为了预测光纤的大弯曲(niacrobending)性能，我们使用有限元法来模拟光纤波导的弯曲性能。预测的模拟结果与具有"知的和测定的巧山l性能的光纤的，曲性质作比较。虽然些情况下的数俏:模拟结果勾测得的弯曲结果不完全一致，何是，'j其它(不同的)光纤和/或不同的弯曲宦径时相比，数惯模拟给16出准确的相对结果。因此，我们选择相对具有已测弯曲结果的众所周知的光纤(诸如SMF-28e光纤)计算弯曲性能。(见表2.)测得参考SMF-28e②光纤在1550nm处的弯曲损耗是在15mm弯曲直径时为2.9dB/圈、在20mm弯曲直径时为0.58dB/圈、在30mm弯曲直径时为0.02dB/圈。81^-286@光纤的有效面积是约83)iim2。本发明光纤的一些实施方式在1550nm处的弯曲损耗是在20mm弯曲直径时不大于0.7dB/圈、优选不大于0.50dB/圈并且优选小于0.4dB/圈、甚至更优地小于0.35dB/圈、禾P/或在30mm弯曲直径时小于0.01dB/圈。本发明光纤的一些实施方式在1550nm处的弯曲损耗是在20mm弯曲直径时不大亍约0.25dB/圈、优选小于0.20dB/圈、更优地小于0.1dB/圈、禾[l/或在30mm弯曲直径时不大于0.008dB/圈。本发明光纤的一些实施方式在1550nm处的弯曲损耗是在20mm弯曲直径时不大于约0.05、优选小于0.03dB/圈、禾l:::l/或在30mm弯曲直径吋不大于0.006dB/圈。本发明光纤的一些实施方式在1550nni处的弯曲损耗足/l:20mm巧l川f'l:径时不人于约O.OldB/陶、和/敲3(0隱弯l川['〖径时不大于0.003dB/圈。可以通过改变第—.环形区50的位置和体枳来优化弯曲性能。例如，在20mm弯l卄lK径时，光纤3(表1和2)在1550nm、20mm弯曲g径处的弯i卄i性能比参考光纤SMF-28e⑧更好；在30mm弯曲^径时，则比SMF-28e⑧差。通过改变第二环形区的参数、同时保持相同的芯参数，我们显示在弯曲方而大为改辨的光纤(光纤4，表l和2)。光纤4相比光纤3的弯曲性能的改奔是因为第二环形区位置见优化(更远离芯)和第二环形区的绝对体积更大。将第二环形区移至更靠近芯的'=f'心具有增大色散和色散斜率的作用。选择第二环形区50的位界受到几个闪素的影响，包括光纤色散、色散斜,.和巧曲性能(即，低,曲诱导损耗)。对于表1和2中明确说明光学有效面积(在155t)处，A有效大于95pm2、优选大于110Mm2、更优地大于115pm2)的各种光纤，选择第二.:环形l义50的参数以便得到令人满意的弯曲性能。除了选抒合适的第二环形区位贾以外，通过增加第二环形K50的体积使^曲引起的损耗达到iti小。农1和表2显示，增加第二环形区的体积改善弯曲性能(:即降低弯曲引起的损耗)。更具体地，表2显示，光学有效而积比SMF-28e⑧大得多的均匀光纤(例如光纤5、6和7)比SMF-28e⑧光纤(它在1550nm处具有小得多的光学有效面积)具有更佳的弯曲性能。然而，当第二环形区的体积太大时，它可以将光俘获在其中，造成光纤的多模化。在这种情况F,因为芯仍然是单模的，我们仍可以使用单模发射技术以便确保单模工作。通过单模发射技术，我们指光信号通过标准单模光纤被发射到传输光纤，另一种单模光纤用于使传输光纤的输出端与光接收器耦合。优选标准单模光纤和传输光纤对齐足够良好以便得到小亍0.5dB、更优地小于0.3dB的接头损失。我们制造了两种示范本发明的光纤，光纤8和光纤9，它们的性质显示在表3和4中。光纤8的第二环形区由掺杂氟的二氧化硅玻璃组成，其相对于二氧化硅外包覆层的最小相对折射率是-0.47。光纤9的第二环形区由具有多个填充氩气的封闭的孔的—::氧化硅玻璃组成。光纤8和光纤9具有步长指数匀称的芯，其最大折射率分别为0.19和0.28%。农3.<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>我们已经发现，较高的芯体积通常不仅易于增加模场的大小，而且提高LP11理论截止波长，因此易于提高2米光纤截止波K。在'些实施方式中，芯的轮廓体积V,大于5.0%，2并且小于9.0%，2，在一些实施方式中，V,为6.50%，2节7.5%曙加20图l、2和3中显示的光纤10的芯20的折射率llil线是阶梯形的或岡阶梯形的或阿尔法形的(阿尔法足有限数倍)。然而，芯20可能fl.有其它a,tfi，或者芯可能具冇不同于阿尔法外形的曲线形状，诸如多重分区的芯。优选地，本文公丌的光纤具"低水含ift，优选地，足低水峰光纤，即具有衰减曲线，该衰减曲线在具体的波长区，特别是在E波段显示较低的水峰或显示无水山条。牛产低水峰光纤的方法iij'以在美国(^利笫6477305"、美国专利第6904772号、禾l::lPCT申请公开第WO01/47822号|::::f'找到。应该理解，以上说明仅仅是对本发明示范，希梨为理解本发明的性质和特征提供j个概观，本发明站由权利要求所确定的。附图被包括以便提供对本发明的进步理解，它被结合在本说明中并且构成本说明的部分。附图与它们的说明一起举例说明本发njj的各种特征和实施方式，用于解释木发明的构思和操作。本领域的技术人员将明A，在不脱离所附权利要求书定义的本发明的精神或范围的情况下，可以对本文所述的本发明的优选实施方式作各种修改。权利要求1.一种光纤，其包括从中心线延伸至半径R1的玻璃芯，其中，R1大于约5μm；围绕芯并与之接触的玻璃包覆层；其中，所述芯和包覆层提供光缆截止波长小于1500nm、在1500nm处的有效面积大于110μm2、和在20mm直径的心轴上的弯曲损耗小于或等于0.7dB/圈的光纤，其中(i)所述包覆层包括从半径R1延伸至半径R2的第一环形区，该第一环形区的径向宽度为W2＝R2-R1，从半径R2延伸至半径R3的第二环形区，其径向宽度为W3＝R3-R2，和围绕第二环形区并且从半径R3延伸至最外部玻璃半径R4的第三环形区；(ii)芯包含相对于第三环形区的最大相对折射率Δ1最大；其中，第一环形区具有折射率Δ2(r)；其中，第二环形区包括相对于第三环形区的最小相对折射率Δ3最小；其中Δ1最大＞Δ2最大＞Δ3最小，Δ2最小＞Δ3最小＜0。2.如权利要求2所述的光纤，其特征在于，A,駄大于约0.1X并且小于约0.3%;A2(r)小于约0.025%。3.如权利要求2所述的光纤，其特征在f，相对于第二环形区的A3Syj、于约-().3%。4.如权利耍求2所述的光纤，其特征在于，所述第二环形区包括轮廓体积V3，/3等于》2其中IV;I是至少20M-nm2。5.如权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述第二环形区包含二氧化硅基玻璃，其中随机分布着多个封闭的孔。6.如权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述第二环形区包括二氧化硅基玻璃，其中具有至少50个随机分布的封闭的孔，并且(i)孔之间的平均距离小于5000nm，(ii)至少80%的孔的最火横截面尺寸Di小于1000nm。7.如权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述芯与包覆层的组合提供在1550nm波长—F，在20mm直径心轴上小于0.25dB/圈的弯曲损耗。8.如权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述芯与包覆层的组合提供在1550nm波长下，在20mm直径心轴上小于0.10dB/圈的弯曲损耗。9.如权利要求2所述的光纤，其特征在亍，20%-pm2<|V3|<80°/Him2。10.如权利要求2所述的光纤，其特征在于，R2>10|im。11.如权利要求1所述的光纤，K特征在于，所述冇效面积至少是125,2。12.如权利要求11所述的光纤，.H:特征在于，所述有效面积辛少是135,2。13.如权利要求2所述的光纤，j!;特征在于，W3为1|im至10Mm。14.如权利要求2所述的光纤，.几特征在于，R,/R2为大约0.3至0.4。15.—种光纤，其包括从中心线延仲至半径R,的玻璃芯，其中R,火f约5fllTl;围绕芯并。之接触的玻璃包覆层，该包蒗层包括从半径R,延仲至半径R2的第环形区，该第环形区的径向宽度为W2=R2-R,，从半径R2延伸至半径R3的第二环形区，其径向宽度为W3=R3-R2，和围绕第.:环形区并且从平径113延伸至最外部玻璃半径R4的第二环形区；其中，芯包含相对于第二环形区的最大相对折射率A,最大，其中A,最大大于约0.1%并且小于约0.3%;兆中，第-环形lx:的折射率变化A2(r)小r约0.025%;其中，第二环形区包拈相对于第三环形区的最小相对折射率A3最小;其中，A,最大>厶2最大〉A-3最小，并且A2a+>A3剩、<0，并且包含二氧化砧基玻璃，其中具有至少IO个随机分布的封闭的孔，并且(i)孔之间的平均距离小于5000nm，(ii)至少80%的孔的最大横截面尺寸Di小于1000nm;其中芯和包覆层提供光缆截止波长小亍1500nm、在1550nm处的有效面积大于95pm2、在20mm直径心轴......匕的弯曲损耗不大于0.5dB/圈的光纤。16.如权利要求15所述的光纤，其特征在于，所述第二环形区包括至少50个随机分布于其中的封闭的孔。17.如权利要求15所述的光纤，其特征在于，R2>12pm并且W3为2|im至10pm。18.如权利要求15所述的光纤，其特征在于，所述芯和包覆层提供光缆截止波长小于1450nm的光纤。19.如权利要求15所述的光纤，其特征在于，所述光纤在20mm聘曲宽径时的弯曲损耗小于0.25dB/圈，在30mm弯曲直径时的弯曲损耗小于O.OldB/圈。20.'种光纤，〗!;包括从中心线延仲至半径Ri的玻璃芯，其中R,大于纟勺5,:围绕芯并、之接触的玻璃包禝G，该包范层包括从半径Ri延伸至半径R2的笫一环形区，该第一环)15区的径向宽度为W2=R2-R,，从半径&延仲至半径R3的第二环形区，其径向宽度为W3=R3-R2，和围绕所述第二环形区并且从^径R3延伸至最外部玻璃半径R4的第三环形区；其中，芯包含相对于第三环形区的最大相对折射率A^大，其中最大大于约().1%并且小于约0.3%;K中，第.环形区的折射率变化A2(r)小于约0.025%并且大于约-0.025%;其中，第::环形K包括相对于'第三环形区的最小相对折射率A3最小；其中，Al最大〉A2最大〉A3最小，并且厶2最小>~最小<-0.1%;其中，所述芯和包覆层提供光缆截止波长小于1500nm、在1550nm处的有效面积大亍95pm2、在20mm直径心轴.....t的弯曲损耗不大于0.7dB/圈的光纤。21.如权利要求20所述的光纤，其特征在于，所述第二环形区包含以下至少一项i)氟；ii)随机分布的封闭的孔。全文摘要一种根据本发明的一个实施方式的光纤，其包括从中心线延伸至半径R₁的玻璃芯，其中R₁大于约5μm；围绕芯并与之接触的玻璃包覆层，该包覆层包括(i)从半径R₁延伸至半径R₂的第一环形区，该第一环形区的径向宽度为W₂＝R₂-R₁，(ii)从半径R₂延伸至半径R₃的第二环形区，其径向宽度为W₃＝R₃-R₂，和(iii)围绕第二环形区并且从半径R₃延伸至最外部玻璃半径R₄的第三环形区；其中，芯包含相对第三环形区的最大相对折射率Δ_1最大，其中Δ_1最大大于约0.1％并且小于约0.3％；第一环形区的折射率Δ₂(r)小于约0.025％；其中，第二环形区包含相对第三环形区的最小相对折射率Δ_3最小；其中，Δ_1最大＞Δ_2最大＞Δ_3最小，并且Δ_2最小＞Δ_3最小＜0；其中，芯和包覆层提供光缆截止波长小于1500nm、在1550nm处的有效面积大于95μm²、在20mm直径心轴上的弯曲损耗＝0.5dB/圈的光纤。文档编号G02B6/036GK101688946SQ200880023289公开日2010年3月31日申请日期2008年5月6日优先权日2007年5月7日发明者D·A·诺兰,D·C·布克班德,M·李,S·K·米什拉,S·R·别克汉姆,X·陈申请人:康宁股份有限公司