CN1138702A - 性能提高的光波导 - Google Patents

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Abstract

一种为包括光放大器的高数据速率或单通道或波分复用***设计的复合纤芯光纤。其特征在于，纤芯有两个或三个折射率不同、相对大小也可不同的区域。调节这些变量，可获得需要的模场直径、零色散波长、色散斜率和截止波长。选择限制非线性效应的光学性能，并保持低衰减和可接受的弯曲性能。将波导中的残余应力保持低水平，限制应力引起的双折射。无涂覆波导中的低残余应力连同具有选定模量和玻璃化转变温度的双涂覆层***，导致了低的偏振模色散。

Description

性能提高的光波导
本发明涉及一种为远距离、高比特率通信设计的光导纤维。此外，该波导纤维是为使用一个或多个光放大器的远距离、高比特率***设计的。
使用大功率激光器、高数据速率发射器和接收器以及波分复用(WDM)技术的远距离通信***要求光导纤维的总色散特别低，但不为零，并且偏振模色散(polarization mode dispersion)(PMD)特别低。另外，波导纤维必须基本消除诸如自相位调制(self phasemodulation)(SPM)和四波混频(FWM)等非线性现象。SPM可通过降低功率密度来限制。FWM则通过在一色散非零的波长范围内运行来控制。
另一个要求是，光波导应与装有光放大器的远距离***相适应。
为提供一种具有复杂***所需特性的光波导，模拟分析并测试了各种折射率分布。Bhagavatula的美国专利4,715,679中讨论的复合纤芯设计在保持诸如衰减低、几何公差(geometry tolerance)窄、耐弯曲性(bending resistarce)较佳、抗拉强度高等基本要求的同时，还提供满足新***需求的适应能力(flexibility)。另外，由于某些复合纤芯的设计相当容易制造，因此提高光波导的性能不会增加过多的成本。
若把这些要求转变为光波导的参数，那么适用于高数据速率和WDM***并与利用光放大器的***相容的光波导具有下列特征：
—模场(mode field)直径充分大，足以限制SPM；
—残余应力低，纤芯和包层的圆形度、同心度和涂覆层均匀度受严格控制，以限制PMD；
—适当选择涂覆层的模量(coating modulus)和玻璃化转变温度(glass transition temperature)，以限制由外部引起的应力双折射；
—WDM窗中总色散的绝对值充分大，足以防止FWM，但又足够小，足以限制色散功率损失；并且
—总色散的绝对值和零色散波长适应在光放大器增益峰值波长区域内的运行。
下述定义与现有技术中通用的定义一致。
—纤芯内各区域的半径用折射率定义。一个特定的区域，开始于该区域特有的折射率开始的地方，并结束于该区域特有的折射率结束的地方。除非中文中另外指明，半径即取该定义。
—缩写PMD表示偏振模色散。
—缩写WDM表示波分复用。
—缩写SPM表示自相位调制，这是信号中高于一特定功率电平的部分相对于信号中低于该功率电平的部分以不同速度在波导中传播的现象。
—缩写FWM表示四波混频，这是一种由波导中两个或更多信号相互干扰而产生不同频率信号的现象。
—％delta表示由下式定义的折射率相对量，
％delta＝100×(nr 2-nc 2)/2nr 2其中nr是区域1内的最大折射率，而nc是包层区的折射率。-alpha分布是指，当用％dalta(r)表示时，遵循下列方程的一种折射率分布，
％delta(r)＝％delta(r0)(1-[(r-r0)/(r1-r0)]alpha)，其中r在r0≤r≤r1的范围内，delta如上定义，而alpha是一限定分布形状的指数。
—分布体积定为[(％delta(r)(rdr)]这个量从r＝ri至r＝rj的积分。
本发明能够满足上述要求，提供一种光波导，它能用在包括WDM***并装有光放大器的高数据速率***中。
本发明是Bhagavatula发明的美国专利4,715,679中所揭示的一类分布的特殊形式，有不寻常的特点，而美国专利4,715,679在这里作参考用。
本发明的第一个方面是，为装有光放大器的高数据速率或WDM***设计的一种单模光导纤维。该波导具有一芯区和一折射率为nc的***包层。芯区包括最大折射率为n0的中央区、与中央区相邻的最大折射率为n1的第一环区，以及与第一环区相邻的最大折射率为n2的第二环区，并且n0＞n2＞n1。本发明光纤的特征在于：
—从中心线至交界半径(cross over radius)的分布体积，即内分布体积；
—从交界半径到芯之边界的分布体积，即外分布体积；和
—外与内分布体积之比。内分布体积、外分布体积和外与内分布体积之比分别大约在2.70至3.95单位、1.10至7.20单位和0.30至2.35范围内。单位为％delta·微米2。波导有双重涂覆层，用来保持波导纤维的强度并大体把波导与可引起双折射的外力隔开，从而限制偏振模色散。双重涂覆层包括一内层，该内层的弹性模量大约在1.0至3.0兆帕范围内，玻璃化转变温度不大于约-10℃。有些涂覆层(如硅酮树脂)的玻璃化转变温度不大于-180℃。丙烯酸酯涂覆层的玻璃化转变温度在-30℃至-40℃范围内。对内层而言，转变温度越低越好。
外层的模量大于400兆帕。一般外层模量越大，越能更好地防止由于外力引起的磨损、扎破和弯曲。但，诸如涂覆层可剥性、抗裂性和韧度等因素的考虑使外层模量的上限约为1600兆帕。外涂覆层的玻璃化转变温度不如内涂覆层的重要。外涂覆层玻璃化转变温度可达60℃和60℃以上。
交界半径从信号波长改变时信号中的功率分布关系求出。在整个内体积中，信号功率随波长的增大而降低。在整个外体积中，信号功率随波长的增大而增大。对这里所包含的分布，交界半径约为2.8微米。
在本发明光波导的一个实施例中，中央芯区的特征在于alpha折射率分布。特殊的实施例包括alpha值至少为1的折射率分布。对于alpha＝1的分布，较佳实施例对比值a0/a和a1/a有限制，其中a0为中央纤芯的半径，a1为第二环的内半径，而a是延伸到纤芯和包层交界面的半径。a0/a的较佳比值不大于约0.4，而a1/a约为0.9。
还详细研究了alpha为2和无穷大的分布。alpha值为无穷大意味着折射率分布不变。实际上，alpha大于4近似可得常数分布。
在本发明的第二个方面中，芯区和包层区与上述第一方面中的定义一样，并且中央芯区呈alpha分布而第一环区为一常数分布。与第一方面中的一样，每个区的最大折射率有各自的值，且n0＞n2＞n1。内外分布体积和外与内的体积比与第一方面中的一样。
在该第二方面的一个实施例中，中央芯区的alpha为2，％delta大约在0.80至0.95范围内，而半径大约在2.4至2.8微米范围内。第一环区的％delta不大于约0.1。第二环区的％delta大约在0.1至0.5的范围内，量至第二环区中央的半径大约在4.25至5.75范围内，而在％delta半高度处量得的宽度大约在0.4至2微米范围内。相应的内分布体积、外分布体积和外与内分布体积比分别大约在2.75至3.70单位、1.55至6.85单位和0.55至2.00范围内。
在该第二方面的另一实施例中，中央区的alpha为无穷大，即分布在该区中基本不变，％delta大约在0.75至1.05范围内，并且半径大约在1.4至2.2微米范围内。第一环区的％delta不大于约0.2，而半径大约在3.25至5.55微米范围内。第二环区的％delta大约在0.1至0.5范围内，而在％delta半高度处量得的宽度大约在0.4至2微米范围内。相应的内分布体积、外分布体积和外与内分布体积比大约分别在1.38至1.84单位、0.77至3.41单位和0.56至1.99范围内。
本发明的第三个方面是一种单模光导纤维，其具有与第一方面定义相同的中央纤芯、第一和第二环区以及一包层。内分布体积、外分布体积和外与内分布体积比大约分别在2.70至3.95单位、1.10至7.20单位和0.30至2.35的范围内。波导纤维的平均模场直径约为8.4微米，零色散波长大约在1560至1575纳米范围内，色散斜率不大于约0.09皮秒/纳米2·千米，并且偏振模色散不大于约0.15皮秒/千米1/2。
本发明的第四方面是一种单模光导纤维，其有一中央区和一相邻的环区，其中中央区最大折射率为n0，环区的外半径约在4至7微米范围内，大致不变的％delta折射率不大于约0.16。波导纤维的平均模场直径约为8.4微米，零色散波长约在1560至1575纳米范围内，色散斜率不大于约0.09皮秒/纳米2·千米，并且偏振模色散不大于约0.15皮秒/千米1/2。
在该第四个方面的较佳实施例中，中央纤芯有一alpha至少为1的alpha分布。
图1是本发明折射率分布示意图，示出了复合纤芯的三个区域。
图2是本发明波导纤维的端视图，示出了中央纤芯、周围的玻璃层和外面的聚合物层。
图3是本发明的一个实施例，其中中央纤芯具有alpha＝1的alpha分布。
图4是本发明的一个实施例，其中中央纤芯具有alpha＝2的alpha分布。
图5是本发明的一个实施例，其中中央纤芯具有alpha＝无穷大的alpha分布，即中央分布基本不变。
图6是一在波导特性模拟计算中使用的折射率分布。
图7示出了n1＝n2时复合分布的特殊情况。
下面结合附图叙述本发明的实施例。
如上所述，适用于高性能远距离通信***的波导纤维的特征可概括如下：
—模场直径的平均值至少约为8.4微米，以便降低波导中的功率密度，从而减少SPM；
—零色散波长大约在1560至1575纳米范围内，加上色散斜率约低于0.09皮秒/纳米2·千米，以便使用WDM，其总色散足够大，以防止FWM，但光放大器增益峰范围的总色散足够小，以使放大的各WDM信号具有基本相等的信噪比；
—几何公差足够窄，以便能限制PMD；以及
—涂覆层***具有一低模量内层和一高模量外层，用来防止外力将应力引入光纤，从而防止非对称地改变折射率分布和引起PMD。这里讨论的弹性模量在薄膜样品上测出。
图1所示的复合纤芯设计具有足够的适应能力来满足该组要求。以上参考的4,715,679专利详细阐述了复合纤芯的概念。本发明所实现的是确定出一组满足高性能远距离***需求的复合纤芯分布。另外，满足上述要求没有增大衰减，同时保持波导内部残余应力相当低，并保持较佳的弯曲性能。
图1中2、6和8表示三个分布可调的芯区。在每一区中，折射率分布的形状可取某一依赖于径向位置的通用形状。也可改变每区的的径向范围。如图所示，中央芯区2的半径为长度4。在这种情况和所有模拟的情况下，中央纤芯半径从轴的中心线测至外推的中央分布与X轴的交点。
半径4和半径7确定了第一环区6的界线，该区延伸至垂线5，这里垂线5画过第二环区折射率的半高点。第二环区8的特征半径选为长度12，该长度从纤芯中心延伸到区8基底的中点(如点3所示)。这种第二环半径的约定用在所有模拟的情况。一种方便的测量对称分布的方法是测量二根垂线5间所示的宽度10。垂线5取自％delta折射率的半高点。这种第二环宽度的约定用于所有模拟的情况。
图1中长度14表示交界半径。位于交界半径内的分布体积(以％delta·微米2为单位)是内分布体积。交界半径以外的分布体积为外分布体积。外体积与内体积的比是对一给定波长下相对功率分布的量度，并由此衡量了某种特定折射率分布变化的效果。
实践中，实际可获得的使用图1中三区纤芯的分布数目是无穷多的。因此，建立了一种模型，以识别那些满足上述***要求的分布。该模型使用现有技术中已知的方程和概念。
对于每一模拟的折射率分布(其中用函数n(r)表述一折射率分布，n为折射率，r为半径)，求出了标量波动方程的数值解。在几个波长上求出了解。由这些解给出了传播常数和场幅度，用传播常数和场幅度可从已知公式计算出波导的光学性质。例如，参见由A.W.Snyder和J.D.Love著作，Chapman and Hall于1983年在伦敦和纽约出版的“光波导理论”，和1984年2月出版的《电子快报》第20卷第3期上C.Pask撰写的“Physical Interpretation ofPetermann’s Strange Spot Size”。
在此处用于计算的模型中，将测量得的截止波长定为计算截止波长的93％。锗掺杂二氧化硅折射率对波长的依赖关系可从1977年IOOC会议公报论文第B8-3号S.Kobayashi等撰写的掺杂石英玻璃的折射率色散”一文中获得。
被试验的分布种类很简单，有两和三个区，以便满足制造方便和波导纤维中残余应力有限等附加要求。
图2是本发明波导纤维的截面，示出了中央芯区16，第一环芯区18和第二环芯区20。最后的玻璃层是包层22。24和25表示第一和第二聚合物层。
图3示出了本发明分布的特例，它有一三角形中央分布(alpha＝1的alpha分布)26和一大致对称具有大致为梯形的分布的第二环芯区27。由于制造过程和杂质扩展使掺杂浓度的急剧变化趋于平稳，所以图中区27用圆形代替。如虚线所示，第一环区29可有一平坦分布，或者在中心或者某一端略圆的分布。为了模拟，区域29内的分布作为基本平坦，并且％delta在0.0至0.10范围内。
如图4中中央纤芯分布28所示，这是alpha＝2的第二个alpha分布实施例。图4的第一和第二环区大致与图3中的相同。
图5示出了本发明分布的一实施例，其中中央芯区大致为阶梯形30。第一和第二环芯区除了第一环芯区的％delta限制在0.0至0.20范围内，其余大致与图3所示的相同。
表1示出了各分布变量的范围，由此生产的波导具有上述目标性能。每种满足特定性能的波导的分布变量都在表所示的范围内。但表内范围限定的分布只有大约30％具有所需的性能。换句话说，表1中的范围对分布变量来说是必要条件，但非充分条件。
                                  表1
三角形中央纤芯      Alpha＝2中央纤芯      阶梯形中央纤芯
  中央纤芯％delta最大值 0.77-1.00 0.80-0.95 0.75-1.05
  第一环％delta最大值 0.0-0.1 0.0-0.1 0.0-0.2
  第二环％delta最大值 0.1-0.5 0.1-0.5 0.1-0.5
  中央纤芯半径(微米) 2.6-3.4 2.4-2.8 1.4-2.2
  第二环半径(微米) 4.25-7.25 4.25-6.25 4.25-5.75
  第二环宽度(微米) 0.4-2.0 0.4-2.0 0.4-2.0
  内分布体积    2.76-3.92      2.70-3.80      2.76-3.68
  外分布体积    1.47-7.19      1.10-6.86      1.54-6.82
  外体积/内体积比 0.51-2.33 0.33-2.17 0.56-1.99
例1  三角形中央纤芯的模拟结果以下列分布参数进行模拟，计算波导性能：
   —中央纤芯％delta最大值：0.87％；
   —第一环％delta最大值：0.1％；
   —第二环％delta最大值：0.3％；
   —中央纤芯半径(折射率分布与X轴的外推截点)：3.0微米；
   —第二环半径(量至环基底的中心)：5.5微米；以及
   —第二环宽度(在折射率分布的半高度处测量)：0.9微米。
图6示出了该例分布。示出了中央纤芯半径34和第二环半径40，它们与图1所示的定义一致。第一环区具有一基本不变的折射率分布。第二环区的折射率分布为梯形。考虑到杂质沿中心线向波导外的扩散，模型将区域32作为中央纤芯的一部分。
经计算，波导的性能为
—零色散波长：1564纳米；
—色散斜率：0.080皮秒/纳米2·千米；
—模场直径：8.43微米；和
—截止波长：1137纳米。
内分布体积、外分布体积和外与内体积比的计算结果分别为：1.60单位、1.58单位和0.99。
计算得的性能与上述高性能***的需求符合得限好。
在用折射率分布模型进行多次波导性能计算的过程中，发现在满足高性能***规范的分布中，120个分布具有三角形中央芯区，65个分布具有alpha＝2的中央芯区，还有23个分布具有阶梯形中央芯区。
模拟了一个总体形状与图6中分布相同的分布。纤芯％delta最大值为0.79％，第二环区％delta最大值为0.44％，第一环区％delta为0.0％，中央纤芯半径为3.44微米，量至环部中央的第二环半径为7.5微米，而第二环宽度为0.93微米。该分布提供下列性能：
—模场直径：8.5微米；
—零色散波长：1565纳米；
—色散斜率：0.065皮秒/纳米2·千米；
—截止波长：1525纳米；
—内分布体积：1.78单位；
—外分布体积：3.29单位；和
—外与内体积比：1.85。
计算得的波导性能再次与目标性能符合得极好。例2.制造结果
大体依照图6，制造了许多公里的波导纤维。中心线折射率的凹陷大致与模拟分布中所示的相同，并且由于杂质从高浓度区向低浓度区的扩散。所以中央纤芯与第一环之间的过渡区、第一环与第二环间的过渡区以及第二环与包层之间的过渡区成圆形。
得到的纤维具有：
—平均最大％delta：0.814；
—第二环的平均最大％delta：0.289；
—平均比a0/a：0.39；和
—平均比a1/a：0.89。
中央芯区是alpha约为1的alpha分布。第一环的％delta折射率约小于0.1。
测得的平均波导性能为：
—模场直径：8.45微米；
—零色散波长：1563纳米；
—色散斜率：0.076皮秒/纳米2·千米；和
—截止波长：1200纳米。衰减一般小于0.21分贝/千米，并且偏振模色散一般小于0.15皮秒/千米1/2。这些都很好地落在高性能***所需波导性能的所述目标范围内。
图7示出了一带单环的分布。中央芯区44可呈一般形状，或者为alpha至少为1的alpha分布。环46基本平坦，其半径48不大于约7微米。表2显示了三种带单环区分布的研究范围。
                             表2
三角形中央纤芯   Alpha＝2中央纤芯   阶梯形折射率中央纤芯
  中央纤芯％delta 1.02-1.10 0.90-1.10 0.75
  环％delta     0.08-0.12   0.08-0.16   0.08-0.12
  中央纤芯半径(微米) 2.4-2.6 1.8-2.4 1.8-2.0
  环半径(微米) 5.0-8.0 4.0-8.0 4.0-8.0
  内分布体积     2.98-3.38   2.74-3.48   2.84-3.18
  外分布体积     1.34-6.62   0.96-6.62   0.96-4.42
  外/内体积比     0.45-2.19   0.33-2.15   0.34-1.39
虽然模拟显示出可用图6或图7的分布获得可接受的产品，但现在制造集中于图6的分布。极佳的再现性和制造方便的优点已由图6分布作了证明。
尽管上文揭示了本发明特殊的实施例和特征，但本发明仍只受下述权利要求的限制。

Claims (11)

1.一种为高数据速率、单通道或波分复用远距离通信***设计的单模光导纤维，其特征在于，包含：
一芯区，其包括
    一中央区，最大折射率为n0，
    第一环区，与所述中央区相邻，最大折射率为n1，和
    第二环区，与所述第一环区相邻，最大折射率为n2，
    其中n0＞n2＞n1；和
一包层，包围所述芯区，折射率为nc，其中n2＞nc；
所述芯区有一内分布体积和一外分布体积，其中所述内分布体积大约在2.70至3.95单位的范围内，所述外分布体积大约在1.10至7.20单位的范围内，而且所述外分布体积与所述内分布体积的比大约在0.30至2.35的范围内；并且
所述光导纤维有邻接所述包层的第一聚合物涂覆层和邻接所述第一涂覆层的第二聚合物涂覆层，其所述第一聚合物涂覆层的弹性模量大约在1.0至3.0兆帕，玻璃化转变温度约小于-10℃，而所述第二聚合物涂覆层的弹性模量不小于400兆帕。
2.如权利要求1所述的单模光导纤维，其特征在于，所述内涂覆层的玻璃化转变温度约为-35℃。
3.如权利要求2所述的单模光导纤维，其特征在于，所述外涂覆层的弹性模量不大于约1600兆帕。
4.如权利要求1所述的单模光导纤维，其特征在于，在所述中央芯区，折射率与经向位置的关系呈alpha分布。
5.如权利要求4所述的单模光导纤维，其特征在于，所述alpha分布的alpha值为1，所述纤芯的半径为a，所述中央纤芯的半径为a0，而所述第二环区的内半径为a1，其中a0/a比不大于约0.4且a1/a比约为0.9。
6.如权利要求4所述的单模光导纤维，其特征在于，所述alpha分布的alpha值为2。
7.如权利要求1所述的单模光导纤维，其特征在于，所述中央区的折射率基本不变。
8.一种为高数据速率、单通道或波分复用远距离通信***设计的单模光导纤维，其特征在于，包含：
一芯区，其包括
    一中央区，最大折射率为n0，
    第一环区，与所述中央区相邻，最大折射率为n1，和
    第二环区，与所述第一环区相邻，最大折射率为n2，
    其中n0＞n2＞n1；和
一包层，包围所述芯区，折射率为nc，其中n2＞nc；
所述中央区有一alpha分布，其中alpha大于1；
所述第一环区有一折射率基本不变的分布；并且
所述光导纤维有一内分布体积和一外分布体积，其中所述内分布体积大约在2.70至3.80单位的范围内，所述外分布体积大约在1.10至6.90单位的范围内，并且所述外分布体积与所述内分布体积的比大约在0.30至2.20的范围内。
9.如权利要求8所述的单模光导纤维，其特征在于，
(a)所述中央区的alpha约为2，％delta大约在0.80至0.95的范围内，而半径大约在2.4至2.8微米的范围内，
所述第一环区的％delta不大于约0.1，
所述第二环区的％delta大约在0.1至0.5的范围内，量至所述第二环区中央的半径大约在4.25至6.25微米的范围内，而在％delta半高度处量得的宽度约在0.4至2微米的范围内，并且
所述内分布体积、外分布体积和外与内分布体积的比分别约在2.70至3.80单位、1.10至6.90单位和0.30至2.20范围内，或者
(b)所述中央区的alpha为无穷大，％delta大约在0.75至1.05的范围内，而半径大约在1.4至2.2微米的范围内，
所述第一环区的％delta不大于约0.2，
所述第二环区的％delta大约在0.1至0.5的范围内，量至所述第二环区中央的半径大约在4.25至5.75微米的范围内，而在％delta半高度处量得的宽度约在0.4至2微米的范围内，并且
所述内分布体积、外分布体积和外与内分布体积的比分别约在2.75至3.70单位、1.55至6.85单位和0.55至2.00范围内。
10.一种为高数据速率、单通道或波分复用远距离通信***设计的单模光导纤维，其特征在于，包含：
(a)一芯区，其包括
    一中央区，最大折射率为n0，
    第一环区，与所述中央区相邻，最大折射率为n1，和
    第二环区，与所述第一环区相邻，最大折射率为n2，
    其中n0＞n2＞n1；和
一包层，包围所述芯区，折射率为nc，其中n2＞nc；
所述芯区有一内分布体积和一外分布体积，其中所述内分布体积大约在2.70至3.95单位的范围内，所述外分布体积大约在1.10至7.20单位的范围内，而且所述外分布体积与所述内分布体积的比在0.30至2.35范围内；或
(b)一芯区，其包括
    一中央区，最大折射率为n0，
    一环区，与所述中央区相邻，外半径a1大约在4至7微米的范围内，而且基本不变的折射率％delta不大于约0.16；和
一包层，包围所述芯区，折射率为nc，其中n1＞nc；
一包层，包围所述芯区，折射率为nc，其中n1＞nc；
所述波导纤维的平均模场直径约为8.4微米，零色散波长约在1560至1575纳米的范围内，色散斜率不大于约0.09皮秒/纳米2·千米，而偏振模色散不大于0.15皮秒/千米1/2。
11.如权利要求10所述的单模光导纤维，其特征在于，在所述中央芯区内折射率与径向位置间的关系为alpha分布，其中alpha至少为1。
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TW (1) TW300284B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1093267C (zh) * 1997-09-13 2002-10-23 三星电子株式会社 一种用于波分复用通信的光纤
CN1299138C (zh) * 2002-05-17 2007-02-07 株式会社藤仓 光纤
CN1329756C (zh) * 2002-05-30 2007-08-01 古河电气工业株式会社 光纤和使用该光纤的光传输***
CN106526743A (zh) * 2016-08-22 2017-03-22 长飞光纤光缆股份有限公司 一种超低衰减单模光纤

Families Citing this family (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2725041B1 (fr) * 1994-09-23 1996-11-22 Alcatel Cable Cable a fibres optiques
US5835655A (en) 1995-01-26 1998-11-10 Corning Incorporated Large effective area waveguide fiber
BR9500990A (pt) * 1995-03-28 1995-08-01 Abc Algar Guia de onda ótico
US5894537A (en) 1996-01-11 1999-04-13 Corning Incorporated Dispersion managed optical waveguide
US5579428A (en) * 1995-06-07 1996-11-26 Corning Incorporated Solitons in dispersion flattened waveguide
US5613028A (en) * 1995-08-10 1997-03-18 Corning Incorporated Control of dispersion in an optical waveguide
US5748824A (en) * 1995-11-17 1998-05-05 Corning Incorporated Positive dispersion optical waveguide
US5649044A (en) * 1995-11-21 1997-07-15 Corning Incorporated Dispersion shifted optical waveguide
JP3773575B2 (ja) * 1996-01-12 2006-05-10 富士通株式会社 ドープファイバ、そのスプライシング方法及び光増幅器
TW342460B (en) * 1996-01-16 1998-10-11 Sumitomo Electric Industries A dispersion shift fiber
US20020069677A1 (en) * 1996-04-29 2002-06-13 Berkey George E. Optical fiber and method of making optical fiber
CA2225889A1 (en) 1996-12-27 1998-06-27 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Dispersion-shifted fiber
CA2229280A1 (en) * 1997-02-12 1998-08-12 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Dispersion-shifted fiber
US6335149B1 (en) * 1997-04-08 2002-01-01 Corning Incorporated High performance acrylate materials for optical interconnects
TW449665B (en) * 1997-06-23 2001-08-11 Corning Inc High dispersion zero waveguide fiber
DE69836402T2 (de) * 1997-09-12 2007-09-20 Corning Inc. Optischer Wellenleiter mit niedriger Dämpfung
US6031956A (en) * 1997-11-17 2000-02-29 Corning Incorporated High performance single mode waveguide
US5940567A (en) * 1998-02-20 1999-08-17 Photon-X, Inc. Optical fibers having an inner core and an outer core
WO1999057587A1 (fr) * 1998-04-30 1999-11-11 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Fibre optique
DE19839870A1 (de) * 1998-09-02 2000-03-09 Deutsche Telekom Ag Optische Single-Mode-Lichtleitfaser
FR2790107B1 (fr) * 1999-02-18 2001-05-04 Cit Alcatel Fibre de ligne pour systemes de transmission a fibre optique a multiplexage en longueurs d'onde
EP1046069A1 (fr) 1998-09-17 2000-10-25 Alcatel Fibre optique a rapport optimise entre l'aire effective et la pente de dispersion pour systemes de transmission a fibre optique a multiplexage en longueurs d'onde
FR2783609B1 (fr) * 1998-09-17 2002-08-30 Cit Alcatel Fibre optique monomode optimisee pour les hauts debits
CN1192259C (zh) 1999-03-31 2005-03-09 株式会社藤仓 具有高次波型除去功能的多波型光导纤维
DE19914958A1 (de) * 1999-04-01 2000-10-26 Deutsche Telekom Ag Verfahren zur Herstellung von Rohlingen für polymere optische Fasern
EP1107027B1 (en) * 1999-04-13 2011-10-12 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical fiber and optical communication system comprising the same
EP1239312A4 (en) * 1999-09-27 2005-09-21 Sumitomo Electric Industries OPTICAL FIBER WITH DISTRIBUTION MANAGEMENT, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, OPTICAL COMMUNICATION SYSTEM USE AND OPTICAL FIBER BASE MATERIAL
US6424778B1 (en) 1999-09-29 2002-07-23 Corning Incorporated Optical fiber with large effective area and low dispersion slope for submarine applications
US6389207B1 (en) 1999-12-13 2002-05-14 Corning Incorporated Dispersion managed fiber
US6453102B1 (en) * 2000-02-07 2002-09-17 Corning Incorporated Dispersion compensating module and mode converter, coupler and dispersion compensating optical waveguide therein
US6556732B1 (en) 2000-06-07 2003-04-29 Corning Incorporated All fiber polarization mode dispersion compensator
EP1209496A1 (en) * 2000-11-22 2002-05-29 Corning Incorporated Waveguide optical fiber for parametric amplification within S-band optical range
JP2004514941A (ja) * 2000-11-28 2004-05-20 フォトン−エックス　インコーポレイテッド 薄膜光ウエーブガイド
JP4134724B2 (ja) * 2001-02-20 2008-08-20 住友電気工業株式会社 被覆光ファイバ、これを用いた光ファイバテープ心線及び光ファイバユニット
US6599957B2 (en) * 2001-05-07 2003-07-29 Corning Incorporated Photosensitive material suitable for making waveguides and method of making waveguides utilizing this photosensitive optical material
US6744951B2 (en) 2001-05-07 2004-06-01 Cornigg Incorporated Waveguides and method of making them
FR2828742B1 (fr) * 2001-08-16 2004-01-16 Cit Alcatel Fibre a changement continu de dispersion chromatique
JP2003287642A (ja) * 2002-01-22 2003-10-10 Fujikura Ltd 光ファイバ及び光伝送路
WO2004011975A1 (en) * 2002-07-31 2004-02-05 Corning Incorporated Non-zero dispersion shifted optical fiber having large effective area, low slope and low zero dispersion
US6904210B2 (en) * 2002-09-17 2005-06-07 Fitel Usa Corp. Fiber optic ribbon and method of buffering loss
US7003203B2 (en) * 2003-07-18 2006-02-21 Corning Incorporated Large effective area, low kappa, dispersion compensating optical fiber and telecommunication span including same
US7046890B2 (en) * 2003-09-30 2006-05-16 Corning Incorporated Optical fiber with low taper induced loss
US7024083B2 (en) * 2004-02-20 2006-04-04 Corning Incorporated Non-zero dispersion shifted optical fiber
KR100651506B1 (ko) * 2004-05-13 2006-11-29 삼성전자주식회사 장거리 광 통신망을 위한 광섬유
KR100735239B1 (ko) * 2004-05-28 2007-07-03 삼성전자주식회사 메트로 망용 광섬유
US7046891B2 (en) * 2004-07-13 2006-05-16 Corning Incorporated Low cutoff large effective area optical fiber
FR2930997B1 (fr) * 2008-05-06 2010-08-13 Draka Comteq France Sa Fibre optique monomode
EP2294468A4 (en) 2008-05-28 2018-03-14 ADC Telecommunications, Inc. Fiber optic cable
CN101764343B (zh) * 2010-01-08 2012-04-25 北京交通大学 一种单模纤芯耦合多层掺稀土环形纤芯的光纤
WO2012039394A1 (ja) * 2010-09-22 2012-03-29 住友ベークライト株式会社 光導波路および電子機器
KR101920934B1 (ko) * 2011-02-15 2018-11-22 엘에스전선 주식회사 얇은 코팅경을 갖는 굴곡 강화 광섬유 및 이를 구비한 광케이블
US9042692B2 (en) * 2013-08-27 2015-05-26 Corning Cable Systems Llc Universal optical fibers for optical fiber connectors
JP2018077303A (ja) * 2016-11-08 2018-05-17 住友電気工業株式会社 光ファイバ心線
KR102495206B1 (ko) * 2020-10-13 2023-02-06 주식회사 삼진호스 신축배관용 헤드 높이 조절장치

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54154338A (en) * 1978-05-25 1979-12-05 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Glass fiber for optical transmission and production
US4715679A (en) * 1981-12-07 1987-12-29 Corning Glass Works Low dispersion, low-loss single-mode optical waveguide
IL71644A (en) * 1983-05-20 1987-11-30 Corning Glass Works Low dispersion,low-loss single-mode optical waveguide
US4877304A (en) * 1987-09-09 1989-10-31 Corning Incorporated Few-mode/single-mode fiber
DE69324886T2 (de) * 1992-11-18 1999-09-30 At & T Corp Optische Faser mit negativer Dispersion

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1093267C (zh) * 1997-09-13 2002-10-23 三星电子株式会社 一种用于波分复用通信的光纤
CN1299138C (zh) * 2002-05-17 2007-02-07 株式会社藤仓 光纤
CN1329756C (zh) * 2002-05-30 2007-08-01 古河电气工业株式会社 光纤和使用该光纤的光传输***
CN106526743A (zh) * 2016-08-22 2017-03-22 长飞光纤光缆股份有限公司 一种超低衰减单模光纤

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Publication number Publication date
JPH08248250A (ja) 1996-09-27
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AU700687B2 (en) 1999-01-14
US5483612A (en) 1996-01-09
EP0708346A1 (en) 1996-04-24
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CA2156583A1 (en) 1996-04-18
CN1089169C (zh) 2002-08-14
RU2152632C1 (ru) 2000-07-10

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