专利名称：一种具有大有效面积的单模光纤的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤传输领域，具体的涉及一种具有大有效面积的用于光传输线路的单模光纤。
背景技术：
随着光纤传输技术的不断发展，掺铒光纤放大器(EDFA)的开发和波分复用技术(WDM)技术在90年代中期得到应用。在WDM设备系统中，由于使用合波器、分波器的插入损耗较大，往往采用EDFA进行放大补偿。但是，在放大光功率的同时，也使光纤中的非线性效应大大增加。光非线性效应包括四波混频、自相位调制及交叉相位调制等，该效应限制了光传输的容量与距离。所以，在大容量、高速率的传输系统中，对于传输光纤的性能提出了更高的要求，通过光纤性能的改进可以达到降低非线性效应的目的。当采用高功率密度系统时，非线性系数是用于评估非线性效应造成的系统性能优 劣的参数，其定义为n2/Arff。其中，n2是传输光纤的非线性折射指数，Arff是传输光纤的有效面积。增加传输光纤的有效面积，能够降低光纤中的非线性效应。目前，用于陆地传输系统线路的普通单模光纤，其有效面积仅约SOum2左右。而在陆地长距离传输系统中，对光纤的有效面积要求更高，一般的有效面积在IOOum2以上。为了降低铺设成本，尽可能的减少中继器的使用，在无中继传输系统，如海底传输系统，传输光纤的有效面积最好在130um2以上。然而，目前大有效面积光纤的折射率剖面的设计中，往往通过增大用于传输光信号的光学芯层的直径来获得大的有效面积。该类方案存在着一定的设计难点。一方面，光纤的芯层和靠近它的包层主要决定光纤的基本性能，并在光纤制造的成本中占据较大的比重，如果设计的径向尺寸过大，必然会提高光纤的制造成本，抬高光纤价格，将成为此类光纤普遍应用的障碍。另一方面，相比普通单模光纤，光纤有效面积的增大，会带来光纤其它一些参数的恶化比如，光纤截止波长会增大，如果截止波长过大则难以保证光纤在传输波段中光信号的单模状态；此外，光纤折射率剖面如果设计不当，还会导致弯曲性能、色散等参数的恶化。在光纤剖面靠近光传输的芯/包层外，沉积具有更深掺杂的所谓下陷包层也是一种改善光纤弯曲性能的常见手段。如，美国发明专利US 4，852，968提出了一种具有一个或多个下陷包层的光纤折射率剖面结构，并且描述了这种结构对光纤零色散波长、色散等光学参数的影响。但是该文献并没有提到该结构对于截止波长的影响。也许是光纤折射率剖面的设计的不理想，该发明没有获得令人满意的大有效面积。在该发明所举实施例中，提及到的最大模场半径仅为4. 69um,以该值推断其光纤有效面积应该在80um2以内。文献CN101281275 B也提出了一种带有下陷包层的光纤，其光纤的有效面积可以达到120 um2以上，并且其弯曲损耗性能得到了较好的控制。但是，其所列举的实施例的下陷包层外径r3最小为14. 3um，且在此条件下的有效面积只有125um2。该发明列举的另一些实施例中，当有效面积升至130 um2以上后，其r3增大至15. 5 um以上。该趋势表明在该发明提出的方案中，如果要获得相对大的有效面积，会带来较大的下陷包层外径，这样会造成光纤制造成本的提闻。
文献CN10232392 A描述了一种具有更大有效面积的光纤。该发明所述光纤的有效面积虽然达到了 150 um2以上，但却是通过牺牲了截止波长的性能指标实现的。其允许光缆截止波长在1450nm以上，在其所述实施例中，成缆截止波长甚至达到了 1800nm以上。在实际应用当中，过高的截止波长难以保证光纤在应用波段中得到截止，便无法保证光信号在传输时呈单模状态。因此，该类光纤在应用中可能面临一系列实际问题。此外，该发明所列举的实施例中，下陷包层外径1~3最小为16. 3um，同样有所偏大。该发明没有能够在光纤参数(如，有效面积、截止波长等)和光纤制造成本中得到最优组合。
以下为本发明中涉及的一些术语的定义和说明
相对折射率差折射率差M:
从光纤纤芯轴线开始算起，根据折射率的变化，定义为最靠近轴线的那层为纤芯层，光纤的最外层即纯二氧化硅层定义为光纤外包层。从纤芯层到光纤外包层依次为第一纤芯分层，第二纤芯分层，以此类推。光纤各层相对折射_ Anf由以下方程式定义，
权利要求
1.一种具有大有效面积的单模光纤，包括纤芯层和外包层，其特征在于在纤芯层外包覆中间包层，中间包层外设置下陷包层；所述的纤芯层半径A为5unT8um，相对折射率差私h为0. 199TO. 28% ;所述的中间包层单边径向宽度(r2-ri)为2. 5unT5um，相对折射率差Ah2为-0. 159TO. 15% ;所述的下陷包层单边径向宽度(r3_r2)为I. 5unT3. 5um，相对折射率差 An3 范围为-I. 5% _0. 4%。
2.按权利要求I所述的具有大有效面积的单模光纤，其特征在于所述的外包层为纯二氧化硅层。
3.按权利要求I或2所述的具有大有效面积的单模光纤，其特征在于所述的纤芯层半径 T1 为 5. 5um 7. 5um。
4.按权利要求I或2所述的具有大有效面积的单模光纤，其特征在于所述的中间包层单边径向宽度(r2-ri)为2. 5unT4. 5um，相对折射率差为-0. 1090). 15%。
5.按权利要求I或2所述的具有大有效面积的单模光纤，其特征在于所述光纤在1550nm波长的有效面积为110um2 130um2，或为130um2 160um2。
6.按权利要求I或2所述的具有大有效面积的单模光纤，其特征在于所述光纤的成缆截止波长等于或小于1530nm。
7.按权利要求I或2所述的具有大有效面积的单模光纤，其特征在于所述光纤在波长1550nm处的色散等于或小于22ps/nm*km，在波长1550nm处的色散斜率等于或小于0.070ps/nm2*km。
8.按权利要求I或2所述的具有大有效面积的单模光纤，其特征在于所述光纤在波长1550nm处的衰耗等于或小于0. 185dB/km。
9.按权利要求I或2所述的具有大有效面积的单模光纤，其特征在于所述光纤在波长1625nm处对于30 mm的弯曲半径，弯曲损耗等于或小于0. 05dB。
全文摘要
本发明涉及一种具有大有效面积的用于光传输线路的单模光纤。包括纤芯层和外包层，其特征在于在纤芯层外包覆中间包层，中间包层外设置下陷包层；所述的纤芯层半径r1为5um~8um，相对折射率差为0.19%~0.28%；所述的中间包层单边径向宽度为2.5um~5um，相对折射率差为-0.15%~0.15%；所述的下陷包层单边径向宽度为1.5um~3.5um，相对折射率差范围为-1.5%~-0.4%。本发明通过对光纤各纤芯层剖面的合理设计，使光纤具有等于或大于110um2的有效面积，能够有效降低传输光纤中的非线性效应。本发明的截止波长、弯曲损耗、色散等综合性能参数在应用波段良好；通过合理控制了光纤沉积层的外径尺寸，有效降低了光纤的制造成本，在光纤制造成本和光纤性能参数两方面有较好的平衡。
文档编号G02B6/036GK102768383SQ20121026946
公开日2012年11月7日 申请日期2012年8月1日 优先权日2012年8月1日
发明者周红燕, 孙梦珣, 王润涵, 龙胜亚 申请人:长飞光纤光缆有限公司