专利名称：有折射率外环的色散位移单模光纤的制作方法
技术领域：
本发明的目的在于一种色散位移单模光纤。
所谓色散位移单模光纤(DSF，或dispersion shifted fibres)是在光纤的传输波长处使用的光纤，这个传输波长一般不为1.3μm，在1.3μm处，石英的色散基本为零。传输波长的色散大体为零，就是说二氧化硅的色散不为零，但被抵消了，由此使用位移这个术语-通过增加光纤芯和光学包层间的折射率的差Δn来抵消。这个折射率的差可使色散为零的波长位移，这可通过在制造光纤时，例如用已知的MCVD过程对光纤掺杂来得到，这里不对此做详细描述。纤芯与包层间的折射率的差的典型值为24×10-3，如在石英中掺锗可使折射率增加。纤芯和包层的概念是技术人员都知道的，传统上将扩展到125μm的部分称为包层，纤芯对应于大约75％的光能传播的部分。
这些单模光纤最好还应具有构成光缆和构成系统所要求的特征一方面，模的直径要小，并有一个好的“光缆性(cblabilité)”，这表现为一个光纤曲率容量(capacitéde courbure de la fibre)和一个小的损耗；另一方面，模的直径要尽可能的大，一个大的有效截面，一个适当的零色散波长λ0的值。将这些光纤用于波长的多路传输系统仍有很严格的限制。
最好使用的光纤的λ0的值大于或等于1565nm，大于或等于1585nm是有利的。为了避免使用色散补偿光纤(DCF或“dispersioncompensating fibre”)，色散补偿光纤的缺陷是利于非线性效应，耗损大、难于制成光缆。然而，现有的各种具有这样λ0值的光纤的有效截面小，或者在1550nm附近还有强的损耗。
对于这样的色散位移单模光纤提出了多种折射率分布。通常是将折射率分布量化成表示折射率随光纤半径的变化的曲线的形状函数。对折射率随半径变化的表示曲线分别成阶跃形、梯形或三角形的折射率分布就称为“阶跃”、“梯形”或“三角”。这些曲线通常表示光纤的理论分布或参考分布，光纤制造上的限制可以导致一个明显不同的分布。
最早的那些色散位移光纤的类型是突变折射率(sant d′indice)型、三角型、高斯型或α功率(puissance α)型。现在不能将这些光纤的特征看成是满意的，特别是因为小的模直径、对曲率的敏感性，尽管这些光纤在1550nm处的耗损值小于0.20dB/km。于是就发展一个新的光纤家族折射率分布呈带底座的高斯型，或“dual shape core”形。
于是，申请号为EP-A-0 789 257的专利就描述了一种带底座的高斯形折射率分布的光纤。
图1示出这种光纤的分布。这种光纤的模直径为9μm，波长λ0约为1582nm。
专利US-A-5278931描述了一种光纤，其对曲率的敏感性得到改善，纤芯区的折射率大于光纤其它部分的折射率。在纤芯和包层间的界面处有一缩小的散射尾巴。这份文献建议在纤芯部的周围选用一个环，其折射率大于包层的折射率。专利US-A-4 641 917中有一类似的设计，建议用适当的方法选择一个高折射率的环，以便降低截止波长，或以便得到一种对曲率不敏感性的光纤。
这些已知的各种方案都不能既保留有良好的光缆性的特征，又得到大的λ0的波长值，或使λ0的值可以自由选择。
本发明建议一种方案，能保持大的有效截面Aef，典型值为70μm2，这限制了非线性效应。根据本发明的光纤还能得到小的损耗，最好小于或等于0.2dB/km，还能方便地得到色散为零的波长λ0大于或等于1585nm，这能够避免或限制四波混频或色散补偿光纤的使用，如果述及的光纤是用于波长的多路传输的话。
换言之，本发明推荐一种提高波长值λ0的方法，λ0是在色散位移单模光纤中色散消失的波长，这光纤中有具有给定折射率(nS)的一个包层，具有带底座的高斯形折射率的纤芯，以及方便地使模的直径大于或等于8μm，还有在纤芯折射率分布中增加折射率大于包层的折射率的外环部分。
这样，本发明涉及的是一种色散位移单模光纤，其中有一个有给定折射率的包层，
一个有带底座的高斯形折射率的纤芯，特征在于述及的纤芯的折射率分布有一折射率大于包层折射率的外环。
有利的是，述及的环的折射率大于或等于述及的底座的折射率，最好述及的环的折射率在1到6×10-3之间。
在一个实施方式中，述及的环的厚度为纤芯呈高斯型的部分的半径的0.3倍到0.8倍。
在一个实施方式中，呈高斯型的纤芯部分的最大折射通常大于或等于9.5×10-3。
最好，底座部分的折射率大于包层的折射率。
在一种实施方式中，述及的底座的折射率通常在1到3×10-3之间。
在另一种实施方式中，述及的底座和述及的环的折射率是小于或等于包层的折射率，这样的折射率通常是在0到-0.5×10-3之间。
有益的是，在述及的底座和述及的环之间的光纤部分的厚度在呈高斯形的纤芯部的半径的0.3倍到0.8倍之间。
述及的光纤还可以在述及的外环与述及的包层之间有一个环部，其折射率小于或等于述及的外环的折射率和包层的折射率。这样的折射率通常在0到-0.5×10-3之间。
根据本发明的光纤通常且最好是其色散消失的波长值大于或等于1565nm，最好大于或等于1585nm。
述及的光纤的有效截面大于或等于70μm2是有益的。
最好，述及的光纤对于波长值为1550nm的光的耗损小于或等于0.2dB/km。
于是，本发明建议在现有的带底座的高斯型光纤分布上增加一个环，这可以保持低的耗损、大的有效截面、同时得到大的λ0的值，λ0的典型值大于或等于1565nm，大于或等于1585nm则更好。
本发明通常能使光纤得到波长λ0的值至少为1565nm，最好至少为1585nm，以及下面的特征有效截面大于或等于70μm2，和对于1550nm的波长值，耗损小于或等于0.2dB/km。
本发明的别的特征和优越性见于后面的本发明的各个实施方式的描述中，这些实施方式是做为示例并参考附图给出的，附图是图1是已知的色散位移单模光纤的参考折射率分布的示意图。
图2是根据本发明的一种光纤的折射率分布的示意图。
对于图1已经做过说明。
示例本发明建议在带有底座的高斯形折射率分布中增加一个环。图2示出根据本发明的光纤的一个示意图。图2中示出的光纤具有一个纤芯，在半径小于a1处为高斯形部分，其中折射率在n1＝11×10-3到n2＝1.5×10-3间变化，a1在2.5到4μm之间。在这高斯形的周围，光纤有一底座，折射率n2大体上为常数，在半径a1到a3之间，a3等于a1的二到三倍。
在这个底座的外围，本发明有一个环，用一个环状部分将这个环和述及的底座分开。这个环部在半径a3与a4之间，折射率n4小于底座的折射率，且例如小于包层的折射率nS，a4-a3的值约在0.5a1时就能提供一个好的结果。更为普遍地说，其值在a1的0.3到0.8倍间是适当的。亦可选择环状部分的折射率n4大于或等于包层的折射率nS。
然后根据本发明提供述及的环，其折射率n3大于包层的折射率nS和环部的折射率n4。例如此环的折射率n3为4×10-3，处在半径a4和a5之间，且a5-a4的值约为0.5a1，更为普遍地说a5-a4的值为a1的0.3到0.8倍是适当的。
在这个环的外边是折射率为nS的包层。而且如果光纤制造方便的情况下还可以恰恰在包层的前面有第二个环部，折射率为n5，小于包层的折射率nS，而折射率n5小于述及的环的折射率n3。折射率n5可以大于亦可小于底座和环之间的折射率n4。
本发明改善了以前技术的光纤的传输特性，因为它能够提高色散为0处的波长λ0的值。作为比较，可以考察具有传统的带有底座的高斯形的折射率分布，例如专利EP-A-0 789 257的图7。这种光纤的特性如下λ0＝1582nm；模直径10.1μm；
截止波长1690nm。
作为比较，根据本发明，增加了如图2的分布上的一个环，能将在1550nm处的损耗降低0.01dB/km，降低截止波长，还能使有效截面增加10μm2。
在所示的例子中，折射率n4和n5都等于石英的折射率nS，且它们相等。还可以使n4和n5的值彼此不同，且大于或等于包层的折射率nS。
当然，本发明并不限于已经描述和展现的示例和实施方式，适于技术人员进行的多种变形。
权利要求
1.一种色散位移单模光纤，具有一个具有给定的折射(nS)的包层，一个具有带底座的高斯折射率分布的纤芯，其特征在于纤芯的折射率分布具有一个折射率(n3)大于包层折射率(nS)的外环。
2.根据权利要求1的光纤，其特征在于述及的环的折射率(n3)大于或等于述及的底座的折射率(n2)。
3.根据权利要求2的光纤，其特征在于述及的环的折射率(n3)在1到6×10-3之间。
4.根据权利要求1至3中任一项的光纤，其特征在于高斯形纤芯部分的最大折射率(n1)大于或等于9.5×10-3。
5.根据权利要求1至4中任一项的光纤，其特征在于述及的底座的折射率(n2)大于或等于包层的折射率(nS)。
6.根据权利要求5的光纤，其特征在于述及的底座的折射率(n2)在1到3×10-3之间。
7.根据权利要求1至6中任一项的光纤，其特征在于述及的环的厚度(a5-a4)在高斯形纤芯部分的半径a1的0.3到0.8倍之间。
8.根据权利要求1至7中任一项的光纤，其特征在于在述及的底座和述及的环间的折射率(n4)是小于或等于包层的折射率(nS)。
9.根据权利要求8的光纤，其特征在于在述及的底座和述及的环间的折射率(n4)是在0到-0.5×10-3之间。
10.根据权利要求1至9中任一项的光纤，其特征在于光纤在述及的底座和述及的环间部分的厚度(a4-a3)是高斯形纤芯的部分的半径(a1)的0.3到0.8倍。
11.根据权利要求1至10中任一项的光纤，其特征在于这光纤在述及的外环和包层之间有一环部，其折射率(nC)低于或等于述及的外环的折射率(n3)和包层的折射率(nS)。
12.根据权利要求11的光纤，其特征在于述及的折射率(nC)在0到-0.5×10-3之间。
13.根据权利要求1至12中的任一项的光纤，其特征在于色散消失的波长的值大于或等于1565nm。
14.根据权利要求13的光纤，其特征在于述及的色散消失的波长值是大于或等于1585nm。
15.根据权利要求1至14中任一项的光纤，其特征在于这光纤的有效截面大于或等于70μm2。
16.根据权利要求1至15中任一项的光纤，其特征在于这光纤在波长1550nm处的损耗小于或等于0.2dB/km。
全文摘要
本发明涉及的是一种色散位移单模光纤,其中有一个具有给定折射率(n
文档编号G02B6/02GK1275207SQ99801350
公开日2000年11月29日 申请日期1999年8月13日 优先权日1998年8月13日
发明者玛丽恩·佩洛特, 让－克劳德·卢索 申请人:阿尔卡塔尔公司