大有效面积的光纤的制作方法
【专利摘要】公开了大有效面积的光纤。在一个实施例中，光纤包括玻璃芯、和围绕该玻璃芯并且与该玻璃芯直接接触的玻璃包层。该玻璃芯可具有从约12μm到约50μm的半径Rc；在1550nm波长处具有大于或等于约1.0且小于约10的阿尔法值的渐变式折射率分布；以及相对于玻璃包层的从约0.2%到约0.75%的最大相对折射率ΔcMAX%。芯的有效面积可大于或等于约150μm2，从而该芯支持在1550nm波长处具有X个模式的光信号的传播和传输，其中X是大于1且小于或等于110的整数。玻璃包层可包括最大相对折射率ΔclMAX%，以使ΔcMAX%>ΔclMAX%。该光纤具有在1550nm波长处小于或等于约0.15ns/km的RMS脉冲展宽。
【专利说明】大有效面积的光纤
【背景技术】
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2011年5月18日提交的美国临时申请61/487，351的优先权，本申请基于该临时申请的内容并且该临时申请的内容通过引用而整体结合于此。
【技术领域】
[0003]本发明一般地涉及光纤，且更特定地，涉及具有大有效面积和减少的非线性的光纤。
[0004]【背景技术】
[0005]在长距离上提供高功率传输的光学通讯系统中，通常使用光学放大器和波分复用技术。高功率和长距离的定义只在特定通讯系统的上下文中有意义，在特定通讯系统中指定了位率、误码率、复用方案和可能的光学放大器。一般而言，对于这样的高速、长距、WDM通讯系统而言，光纤非线性是重要的限制性因素。例如，在一些应用中，在光纤中传播的ImW或更小的单个功率级可能对非线性效应很敏感，包括自相位调制、四波混频、交叉相位调制、以及非线性散射过程。这些非线性效应中的每一种可使WDM通讯系统中传播的光学信号发生劣化。
[0006]由于光纤的功率密度与有效面积成反比，因此可通过增加光纤的有效面积来减少光纤非线性。然而，光纤有效面积的增加通常使所引发的弯曲损失(微观和宏观)增加，且作为结果，还导致了在光纤中传播的光学信号的衰减。因此，在光纤中传播的光学信号的基模的弯曲损失的相应增加就限制了通过增加光纤的有效面积来减少常规单模传输光纤的非线性的能力。
[0007]因此，存在对于具有减少的非线性和弯曲损失的传输光纤的备选的设计的需要。
【发明内容】
[0008]根据一个实施例，光纤可包括玻璃芯、和围绕该玻璃芯并且与该玻璃芯直接接触的玻璃包层。该玻璃芯可具有从约12 μ m到约50 μ m的半径Re (例如，16 μ m>Rc>50 μ m)和在1550nm波长处具有大于或等于约1.0且小于约10的阿尔法值的渐变式折射率分布。相对于玻璃包层，该玻璃芯的最大相对折射率Λ eMAX%可从约0.2%到约0.75%。玻璃芯的有效面积可大于或等于约150μηι2。该玻璃芯可支持在1550nm波长处具有X个模式的光信号的传播和传输，其中X是大于I且小于或等于110的整数。该玻璃包层可具有最大相对折射率Λε1ΜΑΧ%，以使ΛεΜΧ%>Λε1ΜΑΧ%，其中该光纤在1550nm波长处具有小于或等于约0.15ns/km的RMS脉冲展宽。
[0009]在另一个实施例中，光纤包括玻璃芯、和围绕该玻璃芯并且与该玻璃芯直接接触的玻璃包层。该玻璃芯可具有从约12 μ m到约50 μ m的半径Re (例如，16 μ m>Re>50 μ m)和在1550nm波长处具有大于或等于约1.9且小于或等于约2.1的阿尔法值的渐变式折射率分布。相对于玻璃包层的外包层，该玻璃芯的最大相对折射率Λ。_%可从约0.2%到约0.75%。玻璃芯的有效面积可大于或等于150 μ m2。该玻璃芯可支持在1550nm波长处具有X个模式的光学信号的传播和传输，其中X是大于I且小于或等于110的整数。该玻璃包层可包括围绕玻璃芯并与玻璃芯直接接触的内包层。该内包层可具有相对折射率Aic;%，以使Λ_χ%>Λ?[;%。低折射率环可围绕内包层并与内包层直接接触。外包层可围绕低折射率环并与低折射率环直接接触。该低折射率环相对于外包层具有最小相对折射率且该外包层相对于纯二氧化硅玻璃具有最大相对折射率八。。--%，以使八。_%>八。。_%>八_%。该光纤可具有在1550nm波长处小于或等于约0.15ns/km的RMS脉冲展宽。
[0010]在又一个实施例中，光纤包括玻璃芯、和围绕该玻璃芯并且与该玻璃芯直接接触的玻璃包层。该玻璃芯可具有从约6 μ m到约16 μ m的半径R。。相对于玻璃包层，该玻璃芯的最大相对折射率ΛεΜΑΧ%可从约0.2%到约0.5%。该玻璃芯可具有在1550nm波长处具有大于或等于10的阿尔法值的阶跃式折射率分布。玻璃芯的有效面积可大于或等于约150 μ m2，且该玻璃芯可支持在1550nm处具有X个模式的光信号的传播和传输，其中对于光信号的LP11模式而言该光纤的理论截止波长是大于或等于1500nm且X是大于I且小于或等于25的整数。玻璃包层可具有最大相对折射率AdMX%，以使Λ。_%> Λ dMX%。本实施例的光纤的玻璃包层还可包括任选的低折射率环。
[0011]将在以下详细描述中阐述本发明的附加特征和优点，这些特征和优点在某种程度上对于本领域的技术人员来说根据该描述将是显而易见的，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附 图的本文所述的实施例可认识到。
[0012]应当理解的是，以上一般描述和以下详细描述两者描述了各个实施例，且旨在提供用于理解所要求保护主题的本质和特性的概观或框架。所包括的附图用于提供对各实施例的进一步理解，且被结合到本说明书中并构成其一部分。附图示出本发明所描述的各个实施例，并与本描述一起用于说明所要求保护主题的原理和操作。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1示意性地描绘了根据本文所述一个或多个实施例的光纤的截面；
[0014]图2A示意性地描绘了根据本文图示和所述的一个或多个实施例的图1的光纤的相对折射率分布；
[0015]图2B示意性地描绘了根据本文图示和所述的一个或多个实施例的图1的光纤的可选的相对折射率分布；
[0016]图3示意性地描绘了根据本文所述一个或多个实施例的光纤的截面；
[0017]图4A和4B示意性地示出根据本文图示和所述的一个或多个实施例的具有低折射率环的光纤的相对折射率分布；
[0018]图5图不出对于在1550nm的波长处具有不同Δ eMAX%值的光纤而言因变于阿尔法值(X-轴)的脉冲展宽(y_轴)；和
[0019]图6图示出对于具有不同八。_%值的光纤而言因变于波长(X-轴)的脉冲展宽Cy-轴)。
【具体实施方式】
[0020]现在将详细参照用作长距离传输光纤的光纤的各个实施例，在附图中示出了各个实施例的示例。在可能时，将在所有附图中使用相同的附图标记来指示相同或类似的部分。示意性地在图1中以截面示出用作长距离传输光纤的光纤的一个实施例。该光纤一般具有由玻璃包层围绕的玻璃芯。该玻璃芯一般具有从约6 μ m到约50 μ m的半径R。、以及相对于玻璃包层从约0.2%到约0.5%的相对折射率Λ eMAX。玻璃芯的有效面积大于或等于约150 μ m2。该玻璃芯一般能支持在1550nm波长处具有X个模式的光学信号的传播和传输，其中X是大于I且小于或等于110的整数。玻璃包层一般包括最大相对折射率AdMX，以使Δ cMAX> Δ。皿x。本文将特别参考所附附图来更为详细地描述光纤以及光纤的性质。
[0021]此处将使用如下术语来描述光纤:
[0022]在本文中，术语“折射率分布”是指折射率或相对折射率与光纤的半径之间的关系。
[0023]术语“相对折射率”，如此处所使用地，被定义为:
[0024]Δ (r) %=100x [n (r)2 - nEEF2) ] /2n (r)2，
[0025]除非另有所指，其中n(r)是在半径r处的折射率。除非另外指明，相对折射率被定义在1550nm处。在一个方面，参考折射率nKEF是二氧化硅玻璃。在另一个方面，nKEF是包层的最大折射率。如此处所使用地，相对折射率以Λ表示，而且它的值以为单位给出，除非另外指明。在一区域的折射率小于参考折射率nKEF的情况下，相对折射率百分比为负，且被称为具有下陷区域或折射率下陷，而且最小相对折射率在相对折射率负得最大的点处计算得出，除非另外指明。在一区域的折射率大于参考折射率n-的情况下，相对折射率百分比为正，而且该区域可被认为是升高的或具有正折射率。
[0026]如此处所使用地，术语“上掺杂剂”是指相对于纯的、未掺杂的SiO2，提升玻璃的折射率的掺杂剂。如此处所使用地，术语“下掺杂剂”是相对于纯的、未掺杂的SiO2，使得玻璃的折射率下降的掺杂剂。上掺杂剂在伴随有不是上掺杂剂的一种或多种其它掺杂剂时，可存在于具有负相对折射率的光纤区域中。类似地，不是上掺杂剂的一种或多种其它掺杂剂可存在于具有正相对折射率的光纤区域中。下掺杂剂在伴随有不是下掺杂剂的一种或多种其它掺杂剂时，可存在于具有正相对折射率的光纤区域中。类似地，不是下掺杂剂的一种或多种其它掺杂剂可存在于具有负相对折射率的光纤区域中。
[0027]如此处所使用，光纤的“有效面积”是光纤中传播光的面积
【权利要求】
1.一种光纤，包括玻璃芯、和围绕所述玻璃芯并且与所述玻璃芯直接接触的玻璃包层，其中: 所述玻璃芯包括: 半径R。，其中从约16 μ m>Rc>50 μ m ； 渐变式折射率分布，具有在波长1550nm处大于或等于约1.0且小于约10的阿尔法值； 相对于所述玻璃包层的从约0.2%到约0.75%的最大相对折射率Λ cMAX% ； 大于或等于约150 μ m2的有效面积，所述玻璃芯支持在1550nm波长处具有X个模式的光信号的传播和传输，其中X是大于I且小于或等于110的整数；且 所述玻璃包层包括最大相对折射率Λ clMAX%,以使Λ cMAX%> Δ clMAX%,其中所述光纤在1550nm波长处具有小于或等于约0.15ns/km的RMS脉冲展宽。
2.如权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述玻璃包层不包括低折射率环。
3.如权利要求2所述的光纤，其特征在于，在波长1550nm处，所述阿尔法值大于或等于约1.9且小于或等于约2.1。
4.如权利要求1所述的光纤，其特征在于，在波长1550nm处,所述光纤具有小于或等于0.01ns/km的RMS脉冲展宽。
5.如权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述玻璃芯的有效面积大于或等于约200 μ m2，且其中所述光纤在1550nm处具有小于或等于IdB的引脚阵列弯曲损耗。
6.一种光纤，包括玻`璃芯、和围绕所述玻璃芯并且与所述玻璃芯直接接触的玻璃包层，其中: 所述玻璃芯包括: 半径R。，从约12 μ m到约50 μ m ; 渐变式折射率分布，具有在波长1550nm处大于或等于约1.0且小于10的阿尔法值； 相对于所述玻璃包层的从约0.2%到约0.75%的最大相对折射率Λ cMAX% ； 大于或等于约150 μ m2的有效面积，所述玻璃芯支持在1550nm波长处具有X个模式的光信号的传播和传输，其中X是大于I且小于或等于110的整数；且 所述玻璃包层包括最大相对折射率Λ clMAX%以使Λ cMAX%> Δ。皿χ%、具有相对折射率Δ LMIN%以使Λ LMIN< Δ clMAX%的低折射率环，其中所述光纤在1550nm波长处具有小于或等于约0.15ns/km的RMS脉冲展宽。
7.如权利要求6所述的光纤，其特征在于，所述低折射率环围绕所述玻璃芯并与所述玻璃芯直接接触，且在1550nm波长处所述阿尔法值小于或等于2.0。
8.如权利要求6所述的光纤，其特征在于，所述玻璃包层包括通过内包层与所述芯间隔开的低折射率环。
9.如权利要求8所述的光纤，其特征在于，在波长1550nm处，所述阿尔法值大于或等于约1.9且小于或等于约2.1。
10.如权利要求6所述的光纤,其特征在于,所述光纤具有在1550nm波长处小于或等于0.0 lns/km的RMS脉冲展宽。
11.如权利要求6所述的光纤,其特征在于,所述光纤具有在1550nm处小于或等于IdB的引脚阵列弯曲损耗。
12.—种光纤，包括玻璃芯、和围绕所述玻璃芯并且与所述玻璃芯直接接触的玻璃包层，其中: 所述玻璃芯包括: 半径R。，从约12 μ m到约50 μ m ; 渐变式折射率分布，具有在波长1550nm处小于或等于约2.0的阿尔法值； 相对于所述玻璃包层的外包层的从约0.2%到约0.75%的最大相对折射率ΛεΜΑΧ% ；大于或等于150 μ m2的有效面积,所述玻璃芯支持在1550nm波长处具有X个模式的光信号的传播和传输，其中X是大于I且小于或等于110的整数；且所述玻璃包层包括: 围绕所述玻璃芯并与所述玻璃芯直接接触的内包层，所述内包层具有相对折射率Λ ic%以使Kmm0融,.’ 低折射率环，围绕所述内包层并与所述内包层直接接触；和 所述外包层围绕所述低折射率环并与所述低折射率环直接接触，其中所述低折射率环具有相对于所述外包层的最小相对折射率Λ，且所述外包层具有相对于纯二氧化硅玻璃的最大相对折射率Λ ocMAX%以使Λ cMAX%> Δ ocMAX%> Δ _%，其中所述光纤在1550nm波长处具有小于或等于约0.15ns/km的RMS脉冲展宽。
13.如权利要求12所述的光纤,其特征在于,所述光纤具有在1550nm波长处小于或等于0.0 lns/km的RMS脉冲展宽。
14.如权利要求12所`述的光纤，其特征在于，ΛeMAX%大于或等于0.4%且所述光纤具有小于或等于IdB的引脚阵列弯曲损耗。
15.如权利要求12所述的光纤，其特征在于，所述低折射率环具有从约2μ m到约15 μ m的径向厚度。
16.如权利要求12所述的光纤，其特征在于，所述内包层具有小于或等于约5μπι的径向厚度。
17.一种光纤，包括玻璃芯、和围绕所述玻璃芯并且与所述玻璃芯直接接触的玻璃包层，其中: 所述玻璃芯包括: 半径R。，从约6 μ m到约16 μ m ; 相对于所述玻璃包层的从约0.2%到约0.5%的最大相对折射率Λ cMAX% ； 阶跃式折射率分布，具有在波长1550nm处大于或等于10的阿尔法值； 大于或等于约150 μ m2的有效面积,所述玻璃芯支持在1550nm波长具有X个模式的光信号的传播和传输，其中对于所述光信号的LP11模式而言所述光纤的理论截止波长大于或等于1500nm，且X是大于I且小于或等于25的整数；且 所述玻璃包层包括最大相对折射率AdMAX%以使围绕所述玻璃芯的低折射率环；以及外包层，所述外包层围绕所述低折射率环并与所述低折射率环直接接触，其中所述低折射率环具有相对于所述外包层的最小相对折射率△ ΜΙΝ%，且所述外包层具有相对纯二氧化硅玻璃的最大相对折射率 △ ocMAX% 以使 A cMAX%〉A ocMAX%〉A LMIN%。
18.如权利要求17所述的光纤，其特征在于，所述光纤具有小于或等于8dB的引脚阵列弯曲损耗。
19.如权利要求17所述的光纤，其特征在于，所述玻璃包层还包括位于所述玻璃芯和所述低折射率环之间的内包层，从而使得所述低折射率环与所述玻璃芯间隔开，所述内包层具有小于或等于约5 μ m的径向厚度。
20.如权利要求17所述的光纤，其特征在于，ΔocMAX%是从约0.02%到约0.2%，且Λ LMIN%是从约-0.1%到约-1.0%。
21.如权利要求20所述的光纤，其特征在于，所述低折射率环具有从约2μ m到约15 μ m的径 向厚度。
【文档编号】G02B6/028GK103534625SQ201280023740
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年5月15日 优先权日:2011年5月18日
【发明者】李明军 申请人:康宁股份有限公司