專利名稱：：色散補(bǔ)償單模波導(dǎo)的制作方法
背景技術(shù)：
：本發(fā)明涉及一種具有受控負(fù)總色散和相當(dāng)大有效面積的單模光纖。特別是，該單模波導(dǎo)的總色散小于-100皮秒/納米-千米。有幾種因素綜合起來(lái)使1500納米至1600納米的波長(zhǎng)范圍成為包含光纖的電信系統(tǒng)的最佳范圍。這些因素是可以在1550納米附近的波長(zhǎng)窗中獲得可靠的激光器；在1530納米至1570納米的波長(zhǎng)范圍內(nèi)提供了最佳增益曲線的光纖放大器的發(fā)明；可以獲得能在該波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用的系統(tǒng)；以及可以獲得這樣的光纖，它們具有較低的色散，以便在該波長(zhǎng)范圍上補(bǔ)充非常低的衰減。技術(shù)上的這些進(jìn)步使信息率很高的多信道電信系統(tǒng)成為可能，這些系統(tǒng)在用電子方式再生信號(hào)的臺(tái)之間具有很大的間距。但是，許多電信系統(tǒng)設(shè)備是在使1550納米成為最佳工作窗的技術(shù)進(jìn)步之前生產(chǎn)的。這些早期的系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)用于中心在1310納米附近的波長(zhǎng)范圍。設(shè)計(jì)包括工作波長(zhǎng)在1310納米附近的激光器以及零色散波長(zhǎng)在1310附近的光纖。這些系統(tǒng)中的光纖在1310納米附近具有局部衰減最小值，但1550納米處的最小理論值約為1310納米處的一半。已找到一種對(duì)策使這些較老的系統(tǒng)與新型激光器、放大器和多路復(fù)用技術(shù)兼容。如Antos等人在美國(guó)專利第5,361,319號(hào)中所揭示的以及其中引用的參考文獻(xiàn)進(jìn)一步討論的，該對(duì)策的本質(zhì)特點(diǎn)是通過(guò)向每條光纖鏈路插入一分層可在1550納米處對(duì)鏈路的總色散進(jìn)行補(bǔ)償?shù)墓饫w，以克服相當(dāng)大的總色散。這里使用的術(shù)語(yǔ)“鏈路”被定義為跨越信號(hào)源(即，發(fā)射機(jī)或電子信號(hào)再生器)與接收機(jī)或另一電子信號(hào)再生器之間距離的光纖長(zhǎng)度。Antos的′319號(hào)專利敘述了一種色散補(bǔ)償光纖，該光纖的纖芯折射率分布在1550納米處提供大約-20皮秒/納米-千米的色散。本領(lǐng)域約定的色散符號(hào)規(guī)則是，如果波長(zhǎng)較短的光在波導(dǎo)中具有較快的速度，那么稱波導(dǎo)色散為正。由于在1310納米附近具有零色散波長(zhǎng)的光纖在大約1550納米處的色散約為15皮秒/納米-千米，所以在1550納米處完全補(bǔ)償總色散所需的色散補(bǔ)償光纖長(zhǎng)度為原鏈路長(zhǎng)度的0.75。因此，例如鏈路長(zhǎng)度為50千米的光纖在1550納米處的總色散為15皮秒/納米-千米×50千米＝750皮秒/納米。為了有效地消除該色散，需要長(zhǎng)度為750皮秒/納米÷20皮秒/納米-千米＝32.5千米的色散補(bǔ)償光纖。由色散補(bǔ)償波導(dǎo)引入鏈路的附加衰減必須用一光放大器進(jìn)行彌補(bǔ)。在鏈路中引進(jìn)另外的電子再生器并不廉價(jià)。另外，色散補(bǔ)償光纖的成本是光纖總成本的重要部分。必須將所需的較長(zhǎng)色散補(bǔ)償波導(dǎo)制成對(duì)環(huán)境穩(wěn)定的占據(jù)相當(dāng)空間的組件(package)。由于補(bǔ)償光纖的設(shè)計(jì)通常在纖芯區(qū)具有較多的改變折射率的摻雜劑，所以一般來(lái)說(shuō)其衰減大于鏈路中標(biāo)準(zhǔn)光纖的衰減。改進(jìn)后激光器以及光放大器使信號(hào)的功率電平較高，這連同波分復(fù)用技術(shù)增加了由非線性光學(xué)效應(yīng)限制鏈路長(zhǎng)度或數(shù)據(jù)傳輸率的可能性。增加光纖的有效面積(Aeff)可以限制這些非線性效應(yīng)的影響。有效面積Aeff＝2π(∫E2rdr)2/(∫E4rdr)，其中積分限為0至∞，而E是與被傳播光相關(guān)的電場(chǎng)。因非線性效應(yīng)引起的畸變依賴于P×n2/Aeff形式的項(xiàng)，其中P是信號(hào)功率，而n2是非線性的折射率常數(shù)。因此，在設(shè)計(jì)色散補(bǔ)償光纖時(shí)，必須注意確保補(bǔ)償光纖的Aeff足夠大，以便補(bǔ)償光纖不會(huì)在鏈路中引起明顯的非線性效應(yīng)。如果補(bǔ)償光纖的Aeff小于鏈路中原有光纖的Aeff，那么可以將補(bǔ)償光纖放在信號(hào)功率較低的鏈路位置處，從而使非線性效應(yīng)最小。另外，在許多鏈路中，Aeff較小的補(bǔ)償光纖是鏈路總長(zhǎng)度的一小部分，所以對(duì)信號(hào)的非線性畸變沒(méi)有明顯的貢獻(xiàn)。因此，需要一種色散補(bǔ)償光纖其長(zhǎng)度是鏈路長(zhǎng)度的一小部分，例如小于15％；其衰減足夠小，不需要單獨(dú)用來(lái)彌補(bǔ)補(bǔ)償光纖衰減的附加的信號(hào)放大器；并且其有效面積足夠大，可以防止補(bǔ)償光纖中的非線性色散效應(yīng)成為一限制因素。定義-有效面積為Aeff＝2π(∫E2rdr)2/(∫E4rdr)，其中積分限為0至∞，而E是與被傳播光相關(guān)的電場(chǎng)。-非線性鑒別因子(discriminatorfactor)由下式確定Gn1＝n2/Aeff(exp[D1×L1/Dd/α]-1)/α，其中n2是非線性折射系數(shù)，D1是最適于在1310納米附近工作的波導(dǎo)部分的色散，L1是與D1對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度，Dd是補(bǔ)償光纖的色散，而α是色散補(bǔ)償光纖的衰減。根據(jù)基本定義，Gn1的這一表示式導(dǎo)出了Gn1～n2/Aeff(有效長(zhǎng)度×輸出功率)的關(guān)系。根據(jù)光纖長(zhǎng)度和衰減α表示有效長(zhǎng)度和輸出功率。通過(guò)要求D1×L1＝Dd×Ld，將補(bǔ)償光纖引入等式。由于Gn1是諸如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、放大器間距、Dd/α和n2/Aeff等系統(tǒng)因素的組合，所以它是評(píng)價(jià)鏈路效率時(shí)的一個(gè)有用的量。
發(fā)明內(nèi)容這里揭示的本發(fā)明滿足了對(duì)改進(jìn)的色散補(bǔ)償光纖的需要。Bhagavatula的美國(guó)專利第4,715,679號(hào)和Liu的美國(guó)專利申請(qǐng)第08/378,780號(hào)介紹了一種分層心折射率分布，已發(fā)現(xiàn)只有它適于色散補(bǔ)償光纖。本發(fā)明的第一方面是一種單模光纖，它具有中心纖芯玻璃區(qū)和包層玻璃的周?chē)鷮?。纖芯玻璃區(qū)至少有三個(gè)分層，每個(gè)分層用折射率分布、半徑r和Δ％來(lái)表征。％折射率Δ定義為％Δ＝[(n12-nc2)/2n12]×100，其中n1是纖芯折射率，而nc是包層折射率。除非另作說(shuō)明，n1是用％Δ表征的纖芯區(qū)中的最大折射率。每個(gè)分層的半徑是從光纖的中心線量至該分層離中心線最遠(yuǎn)的點(diǎn)。一分層的折射率分布給出了該分層在各徑向點(diǎn)處的折射率值。在本發(fā)明的該第一方面中，第一分層的Δ百分?jǐn)?shù)Δ1％為正，并且至少有另一分層的Δ％為負(fù)。選擇各分層的半徑和Δ％，以便在1550納米處提供不大于-150皮秒/納米-千米的負(fù)的總色散。在該第一方面的一個(gè)實(shí)施例中，纖芯玻璃區(qū)具有三分層，并且第二分層具有負(fù)的Δ％。在一較佳實(shí)施例中，各分層的半徑范圍從第一分層開(kāi)始向外分別為大約1至1.5微米、5.5至6.5微米以及8至9.5微米，而各分層的Δ％范圍從第一分層開(kāi)始向外分別為大約1.5至2％、-0.2至-0.5％以及0.2至0.5％，從而在1550納米處提供不小于大約30微米2的有效面積。可以獲得大于60微米2的有效面積。在該第一方面的另一實(shí)施例中，纖芯玻璃區(qū)有四分層，并且第二和第四分層具有負(fù)的Δ％。在一較佳實(shí)施例中，各分層的半徑范圍從波導(dǎo)中心開(kāi)始向外分別為大約1至2微米、6至8微米、9至11微米以及13至17微米。各分層對(duì)應(yīng)的Δ％范圍分別為大約1至2％、-0.2至-0.8％、0.4至0.6％以及-0.2至-0.8％。這些較佳的纖芯分布在1550納米處提供了不小于30微米2的Aeff。由這些纖芯分布提供的色散斜率2至15皮秒/納米-千米是相當(dāng)小的。在本發(fā)明該方面的另一實(shí)施例中，纖芯玻璃區(qū)有四分層，從光纖中心開(kāi)始，用1至4編號(hào)。各分層對(duì)應(yīng)的相對(duì)折射率百分?jǐn)?shù)的順序?yàn)棣?％＞Δ3％＞Δ4％＞Δ2％，其中Δ2％為負(fù)。各Δ％分別為Δ1％為1.5至2％，Δ2％為-0.2至-0.45％，Δ3％為0.25至0.45，而Δ4％為0.05至0.25％，并且與這些Δ％相關(guān)的半徑范圍分別為r1大約為0.75至1.5微米，r2大約為4.5至5.5微米，r3大約為7至8微米，而r4大約為9至12微米。在該實(shí)施例中，總色散斜率為負(fù)，用它來(lái)抵銷(xiāo)在1310納米窗口工作的原有鏈路光纖的正斜率。一般，總色散的負(fù)斜率在大約-0.1至-5.0皮秒/納米2-千米的范圍內(nèi)。本發(fā)明的第二方面是一種單模光纖鏈路，該鏈路由設(shè)計(jì)在1310納米窗口工作的第一分層單模光纖和一分層色散補(bǔ)償單模光纖組成。選擇色散補(bǔ)償光纖在1550納米處的長(zhǎng)度與總色散的乘積，將其與第一分層光纖之長(zhǎng)度與色散的乘積代數(shù)相加，以產(chǎn)生該鏈路總色散的預(yù)選值。最好在1550納米處選擇預(yù)選值為0，以便在該窗口提供最低的總色散。如果對(duì)1550納米窗工作來(lái)說(shuō)，四波混合或自相位調(diào)制是一個(gè)已被預(yù)料到的問(wèn)題，那么可以把1550納米處的總色散選擇為較小的正數(shù)。將色散補(bǔ)償光纖的衰減保持一較小值，從而使衰減不會(huì)變成鏈路數(shù)據(jù)率的限制因素。另外，Aeff應(yīng)該足夠大，至少為30微米2，從而色散補(bǔ)償光纖不會(huì)引起明顯的非線性色散效應(yīng)。把補(bǔ)償光纖總色散與衰減之比以及Aeff結(jié)合在一個(gè)函數(shù)中，該函數(shù)描述了一個(gè)鑒別因子，在本領(lǐng)域中它由上面定義的Gn1表示，是補(bǔ)償光纖關(guān)于非線性色散效應(yīng)性能的量度。本發(fā)明該方面的一個(gè)實(shí)施例包括一種色散補(bǔ)償光纖，其總色散Dd不大于-150皮秒/納米-千米，Aeff≥30微米2，并且Dd/α的數(shù)值≥250皮秒/納米-分貝。由于補(bǔ)償光纖的總色散是一個(gè)較大的負(fù)數(shù)，所以達(dá)到鏈路總色散預(yù)選值所需的補(bǔ)償光纖的長(zhǎng)度一般小于鏈路長(zhǎng)度的15％，并且可以小于鏈路長(zhǎng)度的5％。本發(fā)明的第三方面是一種制造單模光纖的方法，其中所述單模光纖在1550納米處對(duì)原先為在1310納米窗口工作而設(shè)計(jì)的鏈路中的色散進(jìn)行補(bǔ)償。用本領(lǐng)域中幾種技術(shù)中的任何一種都可以制造這樣的拉絲預(yù)制棒，該預(yù)制棒包括中心纖芯玻璃區(qū)和包裹在周?chē)陌鼘硬Ａ?，其中纖芯玻璃區(qū)具有本發(fā)明第一方面所述的性質(zhì)。所述技術(shù)包括內(nèi)部和外部化學(xué)汽相沉積法、軸向化學(xué)汽相沉積法，以及本領(lǐng)域中對(duì)這些技術(shù)的任何變化。在石英玻璃基體中使用諸如氧化鍺等摻雜劑可以形成具有正的相對(duì)折射率的纖芯區(qū)。使用諸如氟等摻雜劑可以形成具有負(fù)的相對(duì)折射率的纖芯區(qū)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用大于約100克的拉絲張力可得出比在較小張力下拉絲的相似光纖更好的總色散對(duì)衰減的比值。為了限制因彎曲而產(chǎn)生的損耗，外直徑最好大于約125微米。由諸如成本和所需光纜大小等實(shí)際限制決定了外直徑的上限。實(shí)際上限約為170微米。為了限制因剩余的被覆層應(yīng)力產(chǎn)生的衰減，可以將經(jīng)被覆的光纖松弛地繞在線軸上，并進(jìn)行熱處理。為了獲得最有效的應(yīng)力消除，線軸的大小應(yīng)大于約45厘米。將光纖繞到線軸上所用的卷繞張力小于大約20克。較佳的纏繞方法是在將光纖繞到線軸上之前使光纖呈懸鏈結(jié)構(gòu)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)至少在比聚合物的璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度大30℃的溫度Tg下對(duì)聚合物被覆層進(jìn)行熱處理并持續(xù)1至10小時(shí)可以就測(cè)試中所用的被覆層類型和厚度有效地消除剩余的被覆層應(yīng)力。對(duì)于在制造本文描述的光纖進(jìn)所用的厚度約60微米的受紫外線固化的丙烯酸樹(shù)脂被覆層，發(fā)現(xiàn)約5小時(shí)的保持時(shí)間是有效的。應(yīng)該理解，這里敘述的熱處理方法包括溫度和時(shí)間的限制，這些限制適合適用于光纖制造的若干種聚合物被覆層類型和厚度中的任何一種。附圖概述圖1是對(duì)新穎纖芯區(qū)折射率分布曲線的一般表示。圖2是新穎纖芯區(qū)折射率分布曲線的特殊實(shí)施例。圖3是對(duì)體現(xiàn)一新穎纖芯分布實(shí)施例的拉絲預(yù)制棒所作的測(cè)量。圖4a示出了一族關(guān)于鑒別因子對(duì)總色散與衰減之比的曲線。圖4b示出了因補(bǔ)償光纖引起的系統(tǒng)損耗對(duì)總色散與衰減之比的依賴關(guān)系。本發(fā)明的詳細(xì)描述分層心光纖設(shè)計(jì)對(duì)于特殊電信系統(tǒng)要求的廣泛適用性是由分層心概念提供的適應(yīng)性帶來(lái)的。纖芯分層的數(shù)僅受纖芯直徑以及會(huì)影響光在波導(dǎo)中傳播的最窄纖芯分層的限制。另外眾所周知，寬度、布置、折射率分布以及纖芯分層的相對(duì)位置(例如相對(duì)于波導(dǎo)長(zhǎng)軸的中心線)都會(huì)影響分層心光纖的性能。大量的分層的排列和組合說(shuō)明了分層心設(shè)計(jì)的適應(yīng)性。此處揭示并描述的本發(fā)明解決的問(wèn)題是，使設(shè)計(jì)在1310納米窗中工作的電信系統(tǒng)升級(jí)，以便在1550納米波長(zhǎng)窗中工作，無(wú)需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行大檢修。對(duì)該問(wèn)題的解決辦法是使用色散補(bǔ)償光纖，這種光纖容易插入通信鏈路，并且其總色散特性、衰減以及Aeff允許在1550納米附近的工作窗中進(jìn)行高數(shù)據(jù)率傳輸。特別是，補(bǔ)償光纖必須具有能基本上消除鏈路1310納米部分的1550納米窗色散的色散特性。補(bǔ)償光纖應(yīng)該具有足夠低的衰減，以便補(bǔ)償光纖插入鏈路不會(huì)要求對(duì)信號(hào)再生。在某些情況下，可能需要光放大。補(bǔ)償光纖的Aeff應(yīng)該足夠大，以便補(bǔ)償光纖不會(huì)就非線性效應(yīng)變成限制數(shù)據(jù)率的因素。圖1示出了滿足這些要求的一般的纖芯區(qū)折射率的分布。圖中示出了四個(gè)分層2、4、6、和8。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，分層8的折射率等于包層10的折射率，這樣纖芯玻璃區(qū)具有三個(gè)分層。本發(fā)明不限于三個(gè)分層或四個(gè)分層的纖芯折射率分布。但是，就制造成本而言，滿足系統(tǒng)需要的最簡(jiǎn)單分布是較好的。虛線7表示可以對(duì)分層折射率分布所作的變化，該變化基本上不改變光纖的性能?？梢允狗植记€的角圓滑。例如，分布曲線中心的形狀可以為三角形或拋物線形。只有一層需要有負(fù)的Δ％。對(duì)分布曲線微小變化或擾動(dòng)之作用的另一種表述是，各分層的Δ％、底部寬度以及外半徑是確定光纖特性的更為重要的因素。表1示出了用來(lái)評(píng)估光纖性能對(duì)纖芯分層布置和Δ％的靈敏性所進(jìn)行的計(jì)算機(jī)模型研究。折射率分布1至5按照?qǐng)D1所示的四層纖芯區(qū)的折射率分布。折射率分布6是三分層分布，它具有除了圖1中最后一個(gè)分層8之外的所有特征。表1</tables>表1示出了設(shè)計(jì)的若干優(yōu)點(diǎn)。它們是-對(duì)于所有被研究的折射率分布，都可以獲得非常大的負(fù)色散以及較大的Aeff；-截止波長(zhǎng)對(duì)分層參數(shù)的變化很不敏感；-減小分層2的半徑可以有效地減小總色散斜率；以及-三分層纖芯可以滿足許多系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的需要。還應(yīng)注意，如果系統(tǒng)需要更小的負(fù)總色散，則可以獲得更小的總色散斜率。表2</tables>圖2中所示的折射率分布新穎曲線實(shí)施例再次示出了四個(gè)分層12、14、16和18纖芯玻璃區(qū)。將包層玻璃層表示成結(jié)構(gòu)20。該設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)是與圖1設(shè)計(jì)相比，中心分層的相對(duì)折射率較高；只有一個(gè)分層相對(duì)折射率部分為負(fù)的14；以及相對(duì)于圖1所示的設(shè)計(jì)，減小了分層14、16和18的半徑。將分層位置移近波導(dǎo)中心線的一個(gè)作用是減小Aeff。按照?qǐng)D2所示設(shè)計(jì)纖芯玻璃區(qū)的折射率分布21。折射率分布22和23類似于圖2所示的折射率分布，但在這兩種情形中，分層18的Δ％為零。表2示出了計(jì)算機(jī)模型研究，以對(duì)可以在色散補(bǔ)償光纖中產(chǎn)生負(fù)總色散斜率的纖芯區(qū)折射率分布曲線的性能作出評(píng)價(jià)的結(jié)果。補(bǔ)償光纖中負(fù)總色散斜率的作用是至少抵消一部分鏈路剩余部分的正斜率，從而降低在1550納米工作窗波長(zhǎng)上的鏈路色散斜率。表2中的數(shù)據(jù)表示當(dāng)獲得負(fù)色散斜率時(shí)，Aeff較低。因此這種補(bǔ)償波導(dǎo)設(shè)計(jì)將被用在只需要一小分層補(bǔ)償光纖的情況或者非線性色散效應(yīng)不重要的情況(諸如信號(hào)功率密度較低的鏈路部分)下。舉例-具有較大Dd/α的三分層分布制備一根光纖預(yù)制棒，它具有如圖3所示的三分層纖芯玻璃區(qū)折射率分布。中心分層22的Δ％為1.83。分層24具有負(fù)的Δ％，為-0.32％。分層26的相對(duì)折射率為0.32％。分層的半徑以毫米為單位，從水平軸讀出，并用最后的光纖外直徑155微米將它們轉(zhuǎn)換成光纖相當(dāng)量。拉絲張力平均約200克。將所得的光纖松弛地繞在直徑為46毫米的線軸上，并在50℃溫度下對(duì)其處理10小時(shí)。總色散為-214皮秒/納米-千米，并且衰減為0.6分貝/千米，從而得到Dd/α為356皮秒/納米-分貝。有效面積為50微米2。具有該纖芯結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)的色散斜率最好在-2至+2皮秒/納米2-千米范圍內(nèi)。圖4a示出了以上定義的非線性鑒別因子Gn1對(duì)Dd/α的曲線圖。所得的曲線族32允許預(yù)測(cè)Dd/α比值所給出的系統(tǒng)性能。參照上述關(guān)于Gn1的等式，顯然可見(jiàn)當(dāng)Dd/α變大時(shí)，Gn1變小。因此，從系統(tǒng)的觀點(diǎn)來(lái)看，可以由Dd/α比值估計(jì)光纖性能。另外，從圖4a曲線圖中，可以直接讀出色散補(bǔ)償光纖中色散對(duì)衰減的交換關(guān)系。例如，如果某一特定系統(tǒng)只有在Gn1小于約30時(shí)才能工作，那么當(dāng)衰減在0.29分貝/千米和3.2分貝/千米之間變化時(shí)，補(bǔ)償光纖的色散可以在-150和-400皮秒/納米-千米之間變化。圖4b中所示的曲線圖也可用來(lái)評(píng)價(jià)色散補(bǔ)償光纖的性能。y軸是因色散補(bǔ)償光纖引入鏈路的總損耗。x軸是Dd/α比值。所畫(huà)的曲線34假設(shè)為1310納米工作窗設(shè)計(jì)的原有系統(tǒng)具有100千米長(zhǎng)度，并且在1550納米處的色散為17皮秒/納米-千米。當(dāng)Dd/α增大時(shí)產(chǎn)生的損耗得到奇跡般的改善，這說(shuō)明該比值對(duì)估計(jì)色散補(bǔ)償光纖性能的價(jià)值。盡管以上揭示并描述了本發(fā)明的特殊實(shí)施例，但本發(fā)明的范圍僅受以下權(quán)利要求書(shū)的限制。權(quán)利要求1.一種單模光纖，包括纖芯玻璃區(qū)，它位于光纖的長(zhǎng)軸中心線的周?chē)辽侔ㄈ齻€(gè)分層，每個(gè)分層都有一個(gè)折射率分布，第一分層的位置包括波導(dǎo)中心線，半徑r1從中心線延伸至所述第一分層離中心線最遠(yuǎn)的點(diǎn)，并且相對(duì)折射率百分?jǐn)?shù)為Δ1％，而其它彼此相鄰的分層從所述第一分層沿徑向向外延伸，其各自的半徑ri從中心線延伸至所述第i分層離中心線最遠(yuǎn)的點(diǎn)，并且相對(duì)折射率百分?jǐn)?shù)為Δi％，i＝2至n，其中n是所述分層的數(shù)目，所述第一分層的位置關(guān)于光纖長(zhǎng)軸對(duì)稱，其中Δ1％為正，并且至少有一個(gè)分層的Δi％為負(fù)；和包層玻璃層，它圍繞在所述纖芯玻璃區(qū)周?chē)?，其折射率nc至少小于一部分所述纖芯玻璃區(qū)的折射率；其特征在于，選擇各個(gè)半徑r1和ri以及相對(duì)折射率百分?jǐn)?shù)Δ1％和Δi％，以便在1550納米處提供不大于約-150皮秒/納米-千米的預(yù)選的負(fù)總色散。2.如權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，所述纖芯玻璃區(qū)包括三個(gè)分層，并且第二分層具有負(fù)的Δ％。3.如權(quán)利要求2所述的單模光纖，其特征在于，各個(gè)分層的半徑范圍從第一分層開(kāi)始向外分別為大約1至1.5微米、5.5至6.5微米以及8至9.5微米，而各個(gè)分層的Δ％范圍從第一分層開(kāi)始向外分別為大約1.5至2％、-0.2至-0.5％以及0.2至0.5％，從而在1550納米處提供不小于大約30微米2的有效面積Aeff。4.如權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，所述纖芯玻璃區(qū)包括四個(gè)分層，并且所述纖芯玻璃區(qū)的第二分層和第四分層都具有負(fù)的Δ％。5.如權(quán)利要求4所述的單模光纖，其特征在于，各分層的半徑范圍從第一分層開(kāi)始向外分別為大約1至2微米、6至8微米、9至11微米以及13至17微米，而各分層的Δ％范圍從第一分層開(kāi)始向外分別為大約1至2％、-0.2至-0.8％、0.4至0.6％以及-0.2至-0.8％，從而在1550納米處提供不小于大約30微米2的有效面積Aeff。6.如權(quán)利要求5所述的單模光纖，其特征在于，總色散斜率在大約-2至15皮秒/納米2-千米的范圍內(nèi)。7.如權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，所述纖芯玻璃區(qū)具有四個(gè)分層，從所述第一分層開(kāi)始用1至4對(duì)分層編號(hào)，并且Δ1％＞Δ3％＞Δ4％＞Δ2％，其中Δ2％為負(fù)。8.如權(quán)利要求7所述的單模光纖，其特征在于，各分層的半徑范圍從第一分層開(kāi)始分別為大約0.75至1.5微米、4.5至5.5微米、7至8微米和9至12微米，而各分層的Δ％范圍從第一分層開(kāi)始分別為大約1.5至2％、Δ-0.2至-0.45％、0.25至0.45和0.05至0.25％，從而提供了負(fù)的總色散斜率。9.如權(quán)利要求8所述的單模光纖，其特征在于，負(fù)的總色散斜率在大約-0.1至-5.0皮秒/納米2-千米的范圍內(nèi)。10.如權(quán)利要求1所述的單模光纖，其特征在于，所述包層玻璃層具有一外直徑，此外直徑在大約125至170微米的范圍內(nèi)。11.一種單模光纖鏈路，它包括具有第一長(zhǎng)度Lsmf的單模光纖，它具有小于1310納米的截止波長(zhǎng)，處于1280納米至1350納米范圍內(nèi)的零色散波長(zhǎng)，以及1550納米處的總色散Dsmf；和具有第二長(zhǎng)度Ldc的單模波導(dǎo)，它具有總色散Dd和衰減系數(shù)α分貝/千米；其特征在于，乘積Lsmf×Dsmf與乘積Ldc×Dd的代數(shù)和等于一預(yù)選值，并且選擇比值Dd/α和Aeff，為該光纖鏈路提供一非線性鑒別因子Gn1，它不大于所述第一長(zhǎng)度Lsmf的單模光纖的非線性鑒別因子。12.如權(quán)利要求11所述的單模光纖鏈路，其特征在于，代數(shù)和的預(yù)選值基本上為零，Dd≤-150皮秒/納米-千米，Aeff≥30微米2，并且Dd/α的大小≥150皮秒/納米-分貝。13.如權(quán)利要求12所述的單模光纖鏈路，其特征在于，Dd/α的大小≥250皮秒/納米-分貝。14.如權(quán)利要求11所述的單模光纖鏈路，其特征在于，所述第二長(zhǎng)度的單模波導(dǎo)比所述光纖鏈路的大約15％短。15.如權(quán)利要求14所述的單模光纖鏈路，其特征在于，所述第二長(zhǎng)度的單模波導(dǎo)比所述光纖鏈路的大約5％短。16.一種用于制造色散補(bǔ)償單模光纖的方法，包括以下步驟形成一拉絲預(yù)制棒，它具有纖芯玻璃區(qū)和在其周?chē)陌鼘硬Ａ?，其中所述纖芯玻璃區(qū)位于光纖的長(zhǎng)軸中心線的周?chē)?，至少包括三個(gè)分層，每個(gè)分層都有一個(gè)折射率分布，第一分層的位置包含波導(dǎo)中心線，半徑r1從中心線延伸至所述第一分層離所述中心線最遠(yuǎn)的點(diǎn)，并且折射率百分?jǐn)?shù)為Δ1％，而其它彼此相鄰的分層從所述第一分層沿徑向向外延伸，其各自半徑ri從所述中心線延伸至所述第i分層離中心線最遠(yuǎn)的點(diǎn)，并且相對(duì)折射率百分?jǐn)?shù)為Δi％，i＝2至n，其中n是所述分層的數(shù)目，所述第一分層的位置關(guān)于光纖長(zhǎng)軸對(duì)稱，其中Δ1％為正，并且至少有一個(gè)分層的Δi％為負(fù)；而所述包層玻璃層在所述纖芯玻璃區(qū)周?chē)?，其折射率nc至少小于一部分所述纖芯玻璃區(qū)的折射率；將所述預(yù)制棒拉絲成具有預(yù)選外直徑的光纖；對(duì)所述光纖至少被覆一層聚合物材料，并且對(duì)所述被覆光纖熱處理，以基本上消除殘留在被覆層中的應(yīng)力，其特征在于，在形成拉絲預(yù)制棒的步驟中，選擇各半徑r1和ri以及相對(duì)折射率百分?jǐn)?shù)Δ1％和Δi％，以便在1550納米處提供不大于約-150皮秒/納米-千米的預(yù)選的負(fù)的總色散；以及在拉絲步驟中，拉絲張力不小于約100克。17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述預(yù)選的光纖外直徑在大約125微米至170微米的范圍內(nèi)。18.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述熱處理步驟包括以下步驟將所述光纖繞在一個(gè)線軸上，所述線軸的直徑至少為46厘米，其中盤(pán)繞張力不大于大約20克；將所述光纖加熱至一預(yù)選溫度；并且將所述光纖在所述預(yù)選溫度下保持一分層時(shí)間，該時(shí)間范圍在1至10小時(shí)內(nèi)。19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述預(yù)選溫度至少比聚合物被覆層的璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度Tg高30℃。全文摘要設(shè)計(jì)一種色散補(bǔ)償單模光纖,以將鏈路的波長(zhǎng)工作窗從1310納米改變至1550納米。該色散補(bǔ)償光纖的特征是纖芯玻璃區(qū)的折射率至少由三個(gè)分層組成(2,4,6,8)。波導(dǎo)中心上的分層(2)具有正的相對(duì)折射率。至少有一個(gè)遠(yuǎn)離波導(dǎo)中心線的分層具有負(fù)的相對(duì)折射率。文檔編號(hào)C03B37/023GK1198219SQ97190992公開(kāi)日1998年11月4日申請(qǐng)日期1997年7月14日優(yōu)先權(quán)日1996年7月31日發(fā)明者A·約瑟夫·安托斯,喬治·E·伯基,丹尼爾·W·豪特夫,G·托馬斯·霍姆斯,劉彥明申請(qǐng)人:康寧股份有限公司