专利名称：光纤的制作方法
技术领域：
本发明涉及的领域是波分复用(WDM)传输网络的光纤。这里提到的WDM传输网络更为确切地说是所谓的“城域网”。城域网的传输距离一般从几公里，例如10公里到大约300公里。
背景技术：
本法明旨在提供一种用于上述网络的光纤，它很好地照顾到了各种因素，主要包括针对这样的传输距离，导致传送的信号出现失真的非线性效应限制，导致传送的信号出现衰减的信号损失限制，以及与光纤生产成本相关联的限制，和传输系统整体。更精确地说，本发明旨在提供一种相对简单的光纤，它成本不高，在波长1550nm时的有效面积一般大于50μm2，从而消除了非线性的影响，能够在综合S波段、C波段和L波段的最佳可能部分上使用，S波段、C波段和L波段分别从覆盖1460nm到1520nm，从1520nm到1565nm，以及从1565nm到1625nm。本发明还旨在提供一种在S波段、C波段和L波段上的单模光纤，它对频谱上这些波段上的非线性效应有很好地抵抗能力。本发明还旨在提供一种可以用于这样一种传输系统的光纤，该传输系统甚至不具备补偿所述光纤色散的装置。在S波段、C波段和L波段的大多数组合上，最好是在S波段、C波段和L波段这三种波段的全部组合上，将色散保持得足够低，以确保不需要色散补偿，以及将色散保持的足够高，以确保线性效应不会严重影响传输质量。在一种优选实施例中，本发明旨在提供一种简单的光纤，它成本不高，在波长1550nm时的有效面积大于50μm2，在1460nm到1625nm的波长区间上的色散从2到9ps/nm.km，并具备可接受的弯曲损耗。在波长为1625nm时，直径20mm的弯曲损耗最好低于100dB/m，波长为1550nm时，直径20mm的弯曲损耗最好低于30dB/m。
因此，本发明旨在提供一种单模光纤，它能用于频谱上很宽的区间，尽量减小非线性效应，在用于城域网时不一定非得实现色散补偿，并且具备可接受的弯曲损耗。为此，按照本发明的光纤具有优化的较窄的色散区间，最大的色散斜率阈值，最大的色散与色散斜率比阈值，以及埋置得足够深的一个或两个包层。
光纤包括具有变化指标分布(index profile)的纤芯以及恒定指标的包层。纤芯包括多个形状不同的片(slice)，确切地说，矩形、三角形、梯形或者爱尔发型，还可以截去和/或包括一个基座。本发明旨在提供一种简单的成本不高的光纤。为此，按照本发明的光纤限制在3到4个片。具有三个片的分布在结构上最为简单，但必须将需要埋置的那一层埋置得很深，而结构上较为复杂的具有四个片的分布，在有效面积相同时，两个埋置片的每一个都可以埋置得较浅，或者埋置得很深，而有效面积增加。与具有很大中央凹面的铜轴分布相比，中央片突出。同样，为了提供成本不高的简单光纤，按照本发明，选择色散斜率，使得它不会太低，否则光纤成本会过高。选择最小色散斜率阈值是本发明的一个重要方面，它提供了实现必要的折衷的可能，否则就会很难达成。一个优选的最小阈值稍高于前一阈值，它有助于生产按照本发明的光纤，其光学特性与接近最低最小阈值得到的光学特性相近。
要求的窄色散区间，要求的窄色散斜率区间，相对于中央片高度埋置得足够深的一个或多个埋置片的埋置特性，最大零色散波长阈值，以及有限数量的片，构成了本发明的基本特性，本发明所实现的好的折衷是主要用于城域网传输系统的光纤所必需的。其它可选的优选属性还改进了所述好的折衷，从而实现了非常好的甚至是极好的折衷。
之后引用和分析的现有技术都不具备本发明的所有属性，也没有实现与本发明所提供的优化折衷相近的折衷。
法国专利申请FR 0002316的例1公开了一种光纤，具体地说，它的缺陷在于色散斜率太低，无法达成所需的折衷，对较低的色散斜率值而言，光纤的单元成本与色散斜率成反比，非常低的色散斜率会导致光学特性极其敏感，对即使光纤的指标分布中的细小变化都会产生反应。
国际专利申请WO 02/14919中的例4公开了一种光纤，具体地说，它的缺陷在于色散斜率太高，埋层埋得不够深，从而无法达成所需的折衷。
欧洲专利申请EP 1189082的例1公开了一种光纤，具体地说，它的缺陷在于色散斜率太高，埋置片埋得不够深，从而无法达成所需的折衷。
欧洲专利申请EP 1189082的例5公开了一种光纤，具体地说，它的缺陷在于色散斜率太低，埋置片埋得不够深，从而无法达成所需的折衷。
欧洲专利申请EP 1189082的例10和例3公开了一种光纤，具体地说，它的缺陷在于色散斜率太高，色散太低，埋置片埋得不够深，从而无法达成所需的折衷。
与此类似，欧洲专利申请EP 1211533的例4、9、10、11和12公开了一种光纤，具体地说，它的缺陷在于色散太高，埋置片埋得不够深，从而无法达成所需的折衷。
欧洲专利申请EP 1146358的例18公开了一种光纤，具体地说，它的缺陷在于色散太高，埋置片埋得不够深，从而无法达成所需的折衷。
欧洲专利申请EP 1146358的例22公开了一种光纤，具体地说，它的缺陷在于埋置片埋得不够深，从而无法达成所需的折衷，弯曲损耗大大高于按照本发明的光纤。
欧洲专利申请EP 1130828的例1和3公开了一种光纤，具体地说，它的缺陷在于1550nm的有效面积太低；此外，没有指定分布。
欧洲专利申请EP 1130828的例2和4公开了一种光纤，具体地说，它的缺陷在于色散斜率太低；此外，没有指定分布。
欧洲专利申请EP 98117828.8的例2和3公开了一种光纤，具体地说，它的缺陷在于埋置片埋得不够深，从而无法达成所需的折衷，并且其弯曲损耗大大高于按照本发明的光纤。
欧洲专利申请EP 98117828.8的例4公开了一种光纤，具体地说，它的缺陷在于色散太低，埋置片埋得不够深，从而无法达成所需的折衷。
欧洲专利申请EP 98117828.8的例5公开了一种光纤，具体地说，它的缺陷在于色散斜率太高，色散太低，埋置片埋得不够深，从而无法达成所需的折衷。
发明内容
为了实现所需的折衷，本发明的第一实施例提供了一种波分复用传输网的光纤，从其中央到外围，所述光纤顺序包括具有变化指标分布的纤芯，具有恒定指标的包层，从所述中央到所述外围，所述纤芯的所述变化指标分布顺序包括中央片，其最大指标高于所述包层指标，埋置片，其最小指标低于所述包层指标，以及一个环形片，其最大指标高于所述包层指标，低于所述中央片的最大指标，所述埋置片的最小指标的绝对值和所述中央片的最大指标之比大于50％，所述中央片的指标至少是所述中央片的最大指标的70％，至少一点到所述光纤中央的距离至少比1μm小，确定每个片的半径和指标，使得一方面，所述光纤在波长1550nm时，首先，色散从4ps/nm.km到6ps/nm.km，其次，色散斜率从0.02ps/nm2.km到0.04ps/nm2.km，第三，色散与色散斜率比小于240nm，另一方面，首先，零色散波长小于1460nm，其次，缆内截止波长小于1450nm。
为了改进所需的折衷，尤其是增加得到的光纤的有效面积，而不会过多地牺牲光纤的简单性和生产成本，埋置片的最小指标的绝对值和中央片的最大指标之比为60％到90％。
为了改进所需的折衷，本发明的第二实施例提供了一种波分复用传输网的光纤，从其中央到外围，所述光纤顺序包括具有变化指标分布的纤芯，具有恒定指标的包层，从所述中央到所述外围，所述纤芯的所述变化指标分布顺序包括中央片，其最大指标高于所述包层指标，第一埋置片，其最小指标低于所述包层指标，一个环形片，其最大指标高于所述包层指标，并且低于所述中央片的最大指标，以及第二埋置片，其最小指标低于所述包层指标，首先，最小指标与所述第二埋置片的最小指标之和的绝对值，其次，所述中央片的最大指标，这两者之比大于50％，所述中央片的指标至少是所述中央片的最大指标的70％，至少一点到所述光纤中央的距离至少比1μm小，确定每个片的半径和指标，使得一方面，所述光纤在波长1550nm时，首先，色散从4ps/nm.km到6ps/nm.km，其次，色散斜率从0.02ps/nm2.km到0.04ps/nm2.km，第三，色散与色散斜率比小于240nm，另一方面，首先，小于1460nm的零色散波长，其次，缆内截止波长小于1450nm。
为了改进所需的折衷，尤其是增加得到的光纤的有效面积，而不会过多地牺牲光纤的简单性和生产成本，第一埋置片的最小指标的绝对值和中央片的最大指标之比为40％到90％。
在第一和第二实施例中，得到的光纤的缆内截止波长，通常表示成λCC，小于1450nm，从而使该光纤能够在波段S、C和L内单模光纤。为了改进缆内截止波长，环形片的最大指标最好小于3×10-3。在一种优选实施例中，为了能够将按照本发明的光纤在综合城域传输网和接入网的同一系统中同时作为传输光纤和接入光纤使用，确定每个片的半径和指标，使得光纤的缆内截止波长小于1260nm。本发明的这种优选实施例还涉及组合，首先，传输距离小于350公里的城域传输网，其次，接入网，分别包括传输光纤和接入光纤，其中至少一些传输光纤和至少一些接入光纤是缆内截止波长小于1260nm的光纤。所有传输光纤和所有接入光纤最好都是缆内截止波长小于1260nm的光纤。
为了改进所需的折衷，降低生产性能实际相同的光纤的成本，确定每个片的半径和指标，使得光纤的色散斜率在波长1550nm时，为0.025ps/nm2.km到0.035ps/nm2.km。最好确定每个片的半径和指标，使得光纤的色散在波长1550nm时，为4.5ps/nm.km到5.5ps/nm.km。
为了使本发明的光纤能够在整个S波段上使用，并且非线性效应的负面影响较小，最好确定每个片的半径和指标，使得光纤的色散在波长1460nm时，大于2ps/nm.km。
在一种优选实施例中，确定每个片的半径和指标，使得光纤在波长1375nm到1415nm区间上色散为零，从而得到色散约为5ps/nm.km，色散斜率约为0.03ps/nm2.km。
为了进一步简化按照本发明的光纤的生产，最好其中没有哪一个片具有多个指标值稳态(plateaus)，作为半径的函数。也就是说，如果这些片具有不同的形状，没有哪个片具有多阶的楼梯形状。最好所有这些片每一个都只有一个稳态值，尽管稳态值之间的变化可以逐渐生成的，也就是说，不是跳跃直接完成的。
本发明还涉及一种传输距离小于350公里的传输系统，它包括至少一根按照本发明的光纤，并且不具备补偿光纤色散的装置。通常的色散补偿装置包括色散补偿光纤，可以是模块内或者缆内光纤，也可以采用光纤部件的形式。按照本发明的光纤最好长度超过1公里。如果使用按照本发明的光纤而没有补偿设备，例如色散补偿光纤，只需要较短的色散补偿光纤来有效补偿按照本发明的光纤的色散。
通过以下以举例形式给出的描述和附图，本发明将更容易理解，本发明的其它属性和优点也会更加明显。
图1是按照本发明的具有四个片的光纤的分布类型的一个例子。
图2是表，包括按照本发明的具有三或四个片光纤分布的19例子的半径和指标的不同值。
图3是表，包括图2定义的按照本发明的光纤分布的特定特性。
图4是表，包括图2定义的按照本发明的光纤分布的其它特性。
具体实施例方式
图1是按照本发明的具有四个片的光纤的分布类型的一个例子。第一片，或者称为中央片，与包层的恒定指标相比，具有最大指标差Δn1，和外半径r1。最大指标差Δn1是正值。该指标最好恒定在0半径和半径r1之间。第二片，或者称为第一埋置片，与包层的恒定指标相比，具有最大指标差Δn2，和外半径r2。最大指标差Δn2是负值。该指标最好恒定在半径r1和半径r2之间。第三片，或者称为环形片，与包层的恒定指标相比，具有最大指标差Δn3，和外半径r3。最大指标差Δn3是正值。该指标最好恒定在半径r2和半径r3之间。第四片，或者称为第二埋置片，与包层的恒定指标相比，具有最大指标差Δn4，和外半径r4。最大指标差Δn4是负值。该指标最好恒定在半径r3和半径r4之间。在半径r4之外，是恒定指标包层。
图1还给出了按照本发明的当Δn4＝0并且r4＝r3时，具有三个片的分布类型的光纤的一个例子。在这种情况下，没有第二埋置片，第一埋置片就叫做埋置片。
图2是表，包括按照本发明的具有三或四个片光纤的分布的19例子(Ex)的半径和指标的不同值。左边列给出了例子编号1到19。下三列或四列以μm为单位给出了纤芯变化指标分布的半径，下三或四列给出了指标差的1000倍(没有单位)。下一列给出了，首先是埋置片的最小指标的绝对值，或者如果有两个埋置片，就取第一埋置片的最小指标的绝对值，其次，中央片的最大指标，这两者之比。下一列给出了，首先，如果有第二埋置片，第二埋置片的最小指标的绝对值，其次，中央片的最大指标，这两者之比。下一列给出了，首先，第一埋置片的最小指标和第二埋置片的最小指标之和的绝对值，其次，中央片的最大指标，这两者之比。
图3是表，包括图2定义的按照本发明的光纤分布的特定特性。左边列给出了例子编号1到15。对每一个例子而言，其它列给出了对应于该例的光纤的特性。下一列给出了以nm为单位的理论截止波长λcth。下一列给出了以nm为单位的有效截止波长λceff。下一列给出了以nm为单位的最大缆内截止波长阈值λCC。缆内截止波长和有效截止波长在ITU G.650标准中定义。下面三列分别给出了在波长为1460nm、1550nm和1625nm时，以ps/nm.km为单位的色散C。下一列给出了在波长为1550nm时，以ps/nm2.km为单位的色散斜率C’。
图4是表，包括图2定义的按照本发明的光纤分布的其它特性。左边列给出了例子编号1到19。对每一个例子而言，其它列给出了对应于该例的光纤的特性。下一列给出了在波长为1550nm时，以μm为单位的模直径2W02。下一列给出了在波长为1550nm时，以μm2为单位的有效面积Seff。下面三列分别给出了当光纤绕成直径为20mm时，在波长为1550nm、1625nm和1675nm时，以dB/m为单位的最大弯曲损失阈值。基于在1675nm时的低弯曲损失，按照本发明的光纤在1625nm到1675nm的U波段上仍然可用。最后一列给出了对波长1550nm时，与我们的G652光纤相关的微弯曲的敏感性。例子1到6和19具有三个片，它们在波长1550nm时的平均弯曲和微弯曲损失较低，从而比具有四个片的那些例子7到18的平均弯曲和微弯曲损失好。另一方面，具有四个片的例子7到18在1550nm上的有效面积平均较高，它们比具有三个片的例子1到6和19的有效面积要好。
权利要求
1.一种波分复用传输网的光纤，从其中央到外围，所述光纤顺序包括具有变化指标分布的纤芯，具有恒定指标的包层，从所述中央到所述外围，所述纤芯的所述变化指标分布顺序包括中央片，其最大指标高于所述包层指标，埋置片，其最小指标低于所述包层指标，以及一个环形片，其最大指标高于所述包层指标，低于所述中央片的最大指标，所述埋置片的最小指标的绝对值和所述中央片的最大指标之比大于50％，所述中央片的指标至少是所述中央片的最大指标的70％，至少一点到所述光纤中央的距离至少比1μm小，确定每个片的半径和指标，使得一方面，所述光纤在波长1550nm时，首先，色散从4ps/nm.km到6ps/nm.km，其次，色散斜率从0.02ps/nm2.km到0.04ps/nm2.km，第三，色散与色散斜率比小于240nm，另一方面，首先，零色散波长小于1460nm，其次，缆内截止波长小于1450nm。
2.按照权利要求1的光纤，其中所述埋置片的所述最小指标的所述绝对值和所述中央片的所述最大指标的所述比值为60％到90％。
3.一种波分复用传输网的光纤，从其中央到外围，所述光纤顺序包括具有变化指标分布的纤芯，具有恒定指标的包层，从所述中央到所述外围，所述纤芯的所述变化指标分布顺序包括中央片，其最大指标高于所述包层指标，第一埋置片，其最小指标低于所述包层指标，一个环形片，其最大指标高于所述包层指标，并且低于所述中央片的最大指标，以及第二埋置片，其最小指标低于所述包层指标，首先，最小指标与所述第二埋置片的最小指标之和的绝对值，其次，所述中央片的最大指标，这两者之比大于50％，所述中央片的指标至少是所述中央片的最大指标的70％，至少一点到所述光纤中央的距离至少比1μm小，确定每个片的半径和指标，使得一方面，所述光纤在波长1550nm时，首先，色散从4ps/nm.km到6ps/nm.km，其次，色散斜率从0.02ps/nm2.km到0.04ps/nm2.km，第三，色散与色散斜率比小于240nm，另一方面，首先，小于1460nm的零色散波长，其次，缆内截止波长小于1450nm。
4.按照权利要求3的光纤，其中所述第一埋置片的所述最小指标的所述绝对值和所述中央片的所述最大指标的所述比值为40％到90％。
5.按照权利要求3的光纤，其中所述环形片的所述最大指标小于3×10-3。
6.按照权利要求1或权利要求3的光纤，其中确定每个所述片的半径和指标，使得在波长1550nm时，所述光纤的色散斜率为0.025ps/nm2.km到0.035ps/nm2.km。
7.按照权利要求1、3或6的光纤，其中确定每个所述片的半径和指标，使得在波长1550nm时，所述光纤的色散为4.5ps/nm.km到5.5ps/nm.km。
8.按照权利要求1或3的光纤，其中确定每个所述片的半径和指标，使得所述光纤的缆内截止波长小于1260nm。
9.按照权利要求1或3的光纤，其中确定每个所述片的半径和指标，使得在波长1460nm时，所述光纤的色散大于2ps/nm.km。
10.按照权利要求1或3的光纤，其中确定每个所述片的半径和指标，使得在波长1375nm到1415nm区间上，所述光纤色散为零。
11.按照权利要求1或3的光纤，其中没有哪一个片具有多个指标值稳态，作为半径的函数。
12.一种传输距离小于350公里的传输系统，它包括至少一根按照权利要求1或权利要求3的光纤，并且不具备补偿所述光纤色散的装置。
13.按照权利要求12的传输系统，其中所述光纤的长度超过1公里。
14.一种组合，首先包括，传输距离小于350公里的城域传输网，其次，接入网，其中所述网络分别包括传输光纤和接入光纤，至少一些传输光纤和至少一些接入光纤是按照权利要求8的光纤。
全文摘要
一种具有三或四个纤芯片的光纤，包括一个或多个埋置片和一个突出的中央片。该埋置片或者每一个埋置片埋置得很深。在波长小于1460nm时，该光纤色散为零。在波长为1550nm时，它的色散约为5ps/nm.km，色散斜率约为0.03ps/nm
文档编号H04B10/2525GK1510443SQ20031012306
公开日2004年7月7日 申请日期2003年12月23日 优先权日2002年12月24日
发明者路易-阿内·德蒙莫里永, 路易-阿内 德蒙莫里永, 西亚尔, 皮埃尔·西亚尔, 利昂内尔·埃克斯佩, 尔 埃克斯佩, 德尼·莫兰, 莫兰, 克 弗勒里, 卢多维克·弗勒里, 达尼, 布律诺·达尼 申请人:阿尔卡特公司