CN1492247A - 色散补偿模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种色散补偿(DC)模块[740]包括和第二长度的标准单模光纤串联的第一长度的DC光纤[10]。该DC光纤由石英玻璃制成并且具有折射率曲线分布，该DC光纤包括由具有标称折射率n4的覆层[52]围绕的芯区[51]。芯区包括具有标称折射率n1的中心核[511]，围绕中心核具有标称折射率n2的“沟”[512]，以及围绕沟具有标称折射率n3的“脊”[513]。折射率曲线分布的范围已经被发现，它提供了大于0.012nm－1的相对色散斜率(RDS)和大于200ps/(nm·dB)的评价指数。

Description

色散补偿模块
技术领域
本发明主要涉及到对光纤的改进，特别涉及到色散补偿(dispersion-compensating)模块的设计。
背景技术
各种各样的机制限制了光纤的带宽。例如在多模光纤(multimodeoptical fiber)中存在模式色散(modal dispersion)，其中进入光纤一端的光脉冲当它们从光纤的另一端出现时被分散了。这是因为当光沿光纤长度传播时多模光纤支持上百种不同的模式(或路径，当光子被视为粒子而不是波时)。不幸的是，某些模式的连续脉冲几乎是在同时到达光纤的远端并相互干扰。为了避免这样的码间干扰(intersymbol interference)，在多模***中各个光脉冲以较低的速率传输。
然而，被设计成只支持一种特定波长的基本模式的光纤能够避免模式色散。这种光纤被称为单模光纤并且具有比多模光纤高得多的带宽。但是，即使这样，引入单模光纤的一端的光脉冲在它自远端出现时也被稍微分散了。这是因为在单一波长的光波上传递信息的行为(即调制)产生了一系列的波长，它们以不同的速度沿光纤传播。因此，组成调制光波的不同波长的成分(颜色)以不同的时间到达光纤的远端，并且产生的光脉冲随着时间而“消冲”。无需惊讶，这被称为色散。
已开发出的一类光纤名为色散补偿(DC)光纤，理论上具有和传输光纤的色散特性相反的色散特性。这里参照图9简单说明，图9中曲线91表示已知传输光纤在1550纳米(nm)波长区域的色散。在此波长，曲线91表示每千米(km)光纤色散增加+17ps(这里，1ps＝10-12秒)每纳米源光谱宽度。正(+)极性仅表示长于1550nm的波长传播起来要比较短的波长慢。对于实际应用，极性没有意义。然而，为了补偿该色散，DC光纤被连接到传输光纤以加入一个等量但相反的色散值。曲线92表示一种公知DC光纤的色散。在1550nm时，该DC光纤的色散为-17ps/nm·km。因此，如果等长的传输光纤和DC光纤连接起来，则在1550nm时的总色散值将为零。不幸的是，大于或者小于1550nm的波长仍将会有一个净余色散量；因此，对于DC光纤的更理想的色散特性是需要的，诸如曲线93所示，它不仅具有和传输光纤色散极性相反的色散值，还具有相反的色散斜率。
事实上，对于工作在40Gb/sec及以上的波分复用(WDM)***，需要同时补偿色散斜率和色散极性。当DC光纤的相对色散斜率(RDS)等于传输光纤的RDS时就可以实现这种补偿。RDS被定义为色散斜率除以色散值(即，RDS＝S/D)。一个近期的发明，降低斜率的传输光纤公开在美国专利号5,878,182中，它在1550nm时具有只有0.045ps/(nm2·km)的斜率和+4.5ps/(nm·km)的色散值，从而产生一个0.01nm-1的RDS。该种光纤可从OFS Fitel买到，即它的TrueWaveRS光纤。尽管如此，这种光纤也还需要补偿。但还没有发现有任何一种市场上可买到的具有大于0.0035nm-1的RDS的DC光纤。
在光传输***中，通过将一长度的DC光纤接合到传输光纤上从而获得色散补偿，通常如图7中所示，并且为方便起见，DC光纤被存储在一个模块中。重要的是，由于多种原因色散补偿模块的***损耗要尽可能地低。这些原因包括：更简单的放大器设计；更低的传输***的信噪比；和因为输入到色散补偿模块中的功率可以被降低而降低的非线性影响。色散补偿模块的***损耗具有两个主要的来源：(i)在传输光纤和DC光纤之间的连接处的接合损耗；和(ii)DC光纤自身的损耗。模块的***损耗可以通过使用具有高评价指数的DC光纤得到降低，评价指数被定义为色散值和DC光纤衰减的比率。令人遗憾的是，现有技术的DC光纤具有小于200ps/(nm·dB)的评价指数。
美国专利号5,361,319(Antos)公开了一种DC光纤和***，其中通过以恰当的间隔***模块来补偿色散。每一个模块包含一恰当长度的DC光纤，从而产生近似等于(但极性相反于)路径中传输光纤的色散值的色散。然而令人遗憾的是，如Antos中表示的DC光纤具有相对小的负色散(绝对值≤100ps/nm·km；典型的范例是-65ps/nm·km)，迫使使用长度较长的DC光纤(例如，39km的DC光纤可补偿150km的传输光纤的色散)。另外，Antos技术显然仅用于补偿色散，对于色散斜率的补偿，被作者认为是“在现实中不容易被实现的”。
美国专利号5,448,674(Vengsarkar)公开了一种具有相对高色散(典型的绝对值＞150ps/nm·km)和负色散斜率的DC光纤，在双方面都表现出超过Antos的实质性改善。为了获得这种结果，Vengsarkar的DC光纤除了基本LP模式(LP01)之外还支持至少一种更高级模式。缺点是复杂，即增加了模式转换器，它潜在地增加了损耗。另一个难题是光纤是多模的，意味着模式之间的干扰造成的模式噪音恶化了信噪比。
因此，所需要的是，具有高色散、负色散斜率和高RDS的一种DC光纤。在单模光纤中满足这些多重目的是DC光纤设计者们长期追求的目标。
发明内容
色散补偿(DC)模块包括和第二长度的标准单模光纤串联在一起的第一长度的DC光纤。该DC光纤具有大于0.012nm-1的相对色散斜率(RDS)。
在一优选具体实施方式中，DC光纤的评价指数(FOM)大于200ps/(nm·dB)，并且DC光纤和标准单模光纤串联组合具有大于0.018nm-1的RDS。优选地，第一长度的DC光纤至少包含模块上光纤的第一和第二长度总和的25％。
说明一下，DC光纤由石英玻璃制成并且具有一折射率曲线分布，该折射率曲线分布包括一个芯区，该芯区由一具有标称折射率n4的覆层围绕。所述芯区包括：一具有标称折射率n1的中心核；一围绕中心核具有标称折射率n2的“沟”；和一围绕沟具有标称折射率n3的“脊”。可提供理想DC光纤的折射率曲线分布的范围已经被发现。范围可按照折射率的差异方便地表示为：
0.015＜n1-n4＜0.035；
-0.012＜n2-n4＜-0.006；和
0.002＜n3-n4＜0.015；
折射率差异范围和下面的半径尺寸的范围已经被找到，从而提供异常高的RDS值(即，大于0.012nm-1)：
中心核∶半径＝1.5±0.5μm；
沟：宽度＝4.3±1.0μm；和
脊：宽度＝2.4±1.0μm。
在一个说明性的具体实施方式中，在一光传输***中DC模块被用于补偿标准单模传输光纤；而且在另一具体实施方式中，按照本发明的DC光纤被用于补偿非零色散位移传输光纤。
附图说明
当结合附图阅读下面的详细说明，从中将能更加清晰地理解本发明和它的工作模式。附图中：
图1为具有两个保护覆盖层的光纤的透视图；
图2为一种光纤的色散特性作为波长的函数的曲线图，显示了它的材料色散和波导色散成分；
图3是标准(无位移)单模光纤色散特性的曲线图；
图4是按照本发明的一种DC光纤的典型色散特性的曲线图；
图5是没有覆盖层的光纤的横截面图，显示几层不同折射率材料；
图6公开了一种按照本发明的DC光纤的折射率曲线分布；
图7公开了本发明的一种光传输***，它包括连接到一长度的DC光纤上的传输光纤；
图8所示为通过一如本发明的DC光纤来补偿一NZDF传输光纤时，图7的光传输***中测到的色散余量的曲线图；和
图9是对于一种公知的传输光纤和对于两种不同的DC光纤说明色散作为波长的函数的曲线图。
具体实施方式
术语
下列定义与现有技术通常的用法一致。
色散(Chromatic Dispersion)-不同波长的电磁波，波群速度值不同-在单模光纤中，如果不予补偿，对信道信息容量构成主要限制的一种线性影响(其振幅线性依赖于功率)(就位速率而言，正如由于含脉冲的波长的速率不同造成的脉冲扩散)。
评价指数(Figure Of Merit(FOM))-在特定波长时光纤色散的数值除以光纤的衰减形成的比率。
非零色散位移光纤(Non-Zero Dispersion Shifted Fiber(NZDF))-在光纤的预期的工作波长λop时具有一定色散量(典型的大于0.8ps/nm·km)的一种光纤。该种光纤公开于美国专利号5,878,182中并且在WDM***中特别具有优势。
折射率曲线分布(Refractive Index Profile)-以距光纤的中心轴不同的径向距离测量时，光纤折射率的变化。
相对色散斜率(Relative Dispersion Slope(RDS))-在特定波长时光纤色散斜率的数值除以光纤的色散值形成的比率。
脊(Ridge)-在一光纤中相对于相邻区域折射率增长的环形层。
沟(Trench)-在一光纤中相对于相邻区域折射率减小的环形层。
非位移光纤(Unshifted Fiber(USF))-其色散零点λ0位于标称波长值1310nm并且在1550nm时其色散大约为+17ps/nm·km的光纤。USF也被称为标准单模光纤。
W形曲线分布(W-shaped Profile)-包含被一沟和一外面的覆层包围的一中心核的一个折射率曲线分布。沟的折射率值不是小于中心核的折射率值就是小于覆层的折射率值。
详细说明
在光纤的制造过程中，玻璃预制棒被垂直悬挂并以控制速度移入炉中。预制棒在炉中***并且玻璃纤维通过放置在抽丝塔底部的绞盘从预制棒融化的端部自由地抽出。(即使抽出的纤维所具有的直径比预制棒小了上千倍，它仍然具有同样的折射率曲线分布！)因为玻璃纤维的表面易因磨损而损坏，所以需要在它被抽出之后但是在和任何表面接触之前对纤维进行涂层。因为涂层材料的使用一定不能损坏玻璃表面，所以涂层材料在液体状态下被使用。一旦施用了涂层材料，它必须在玻璃纤维到达绞盘之前凝固。这可以通过光固化-液态涂层材料通过暴露在电磁辐射中被转变成固态的一种处理工艺-典型地在瞬间完成。图1公开了一种双涂层光纤10，它的结构适合用于本发明中。如图所示，两层涂层材料被施用到抽丝玻璃纤维50上，它包括被一覆层52包围的一光传输的芯区51。玻璃纤维50具有大约125μm的直径。内层11，称为第一涂层材料，被施用到玻璃纤维50上；而且外层12，称为第二涂层材料，被施用到第一涂层材料11上。第二涂层材料通常具有较高的模数(例如，109Pa)以耐受处理，然而第一涂层材料却具有较低的模数(例如，106Pa)以提供一个可以降低微弯损失的衬垫。在第一涂层材料仍湿的时候就可以施用第二涂层材料，然后两个涂层同时在电磁光谱的紫外线层通过辐射固化。
图2说明一种光纤的色散，特别是怎样通过材料和波导色散的成份的附加组合产生总的特性23。材料色散21和用于制造光纤的特定的材料(例如，石英玻璃)本质上相关。另外一方面，波导色散22通过光纤的折射率曲线分布来控制，举例说它是当以距光纤的中心轴不同的径向距离测量时石英玻璃的折射率的变化。不同于材料色散，波导色散可以由设计工程师在限度内塑形，从而产生理想的总特性23。不幸的是，存在着和任何特定总特性相关的“副作用”，那就是说，改变波导色散22也同时改变了其它的特性，例如截断波长、弯曲损耗、模域直径(mode field diameter)等。而且虽然可能能够设计具有任何预定色散特性的光纤，然而从实际出发这种光纤可能相当没有价值。例如，已经制定的弯曲损耗的限度是对于75毫米的弯曲半径1550nm时弯曲损耗超过0.01dB/km的点。而且虽然一特定的折射率曲线分布可能提供其它方式的理想的色散特性，但它也可能同时提供了过量的弯曲损失，从而使它不能被接受。
图3表示一色散无位移光纤(USF)的色散特性300，比如包含在ITURecommendation G.652中的USF。USF是最广泛使用的光纤类型，有时被称为“标准”单模光纤。在1983年投入商业应用。通常用于制造光纤的玻璃成份波长λ0在1310nm区域内时具有零色散。但玻璃纤维的理论最小损耗是在1550nm的区域内，大部分实际应用的光纤放大器工作在此区域内。(掺铒纤维用于放大具有在1530-1565nn区域内波长的光信号，在此区域内Er3+掺杂离子中存在转变。)因为希望能工作在1550nm区域而且大量的已经安装的***具有标准单模光纤，工程师们设计了一种色散补偿(DC)光纤去和这样的光纤串联从而消除在1550nm处的色散。在实际应用中，适当长度的DC光纤被绕到一个卷轴上以形成一DC模块，然后以规则的间隔被接合到传输光纤上。取决于这些间隔的长度，光放大器可以包含在DC模块中也可不包含在DC模块中。然而，DC光纤并不仅仅被使用在标准单模光纤中，而是被用于任何工作于波长λOP时存在色散的光纤。
图4显示本发明的DC光纤的总色散特性400。特别是，在光传输的C和L波段(1530-1610nm)中可利用的大值的负色散十分理想。另外，在此波长区域的它的负色散斜率也非常适合于补偿大部分传输光纤的正色散斜率(例如见图3)。正如在图2相关的讨论中所说明的，包括本发明的DC光纤的光纤总色散特性是材料色散和波导色散的结合；并且波导色散由折射率曲线分布来决定。因此，下面跟着的是结合石英玻璃材料色散特性从而产生本发明的DC光纤的折射率曲线分布的讨论。
参照图5，它一般性地公开了一种显示出多个层面511、512、513、521、522的未覆层的玻璃纤维50的横截面，每一层具有不同的折射率用以修正纤维的波导色散特性。并且尽管图5建议在不连贯的层变换之间的半径方向折射率完全保持不变，但这不是能制造的光纤。事实上，图6显示了本发明的一个DC光纤的实际的折射率曲线分布。首要注意的是，折射率在中心核511的几何中心(即，光纤半径r＝0)处下降。折射率中的此下降501是通常由使用的特定制造工艺造成的失常。举例说，图6中所示的下降归咎于改进的化学汽相沉积(MCVD)法，它是说明性地被用来制造本发明的DC光纤的。但是，下降501对于获得的DC光纤的传输属性没有反作用，因为它较窄，甚至能被塑形从而理想地修正光纤的光传输特性。
理想的DC光纤质量包括：负色散和斜率，高RDS和高FOM。这些光纤的质量通过恰当选择折射率曲线分布在预定的波长获得。在本发明中，光纤由石英玻璃制成并且具有折射率曲线分布，光纤包括由具有标称折射率n4的外覆层围绕的芯区。芯区包括：具有标称折射率n1的中心核511；围绕中心核具有标称折射率n2的“沟”512；以及围绕沟具有标称折射率n3的“脊”513。标称折射率n4的沉积覆层材料521的内层围绕着脊513。沉积覆层的内层对于保护芯区511-513免受外覆层522中的杂质移入芯区和反作用于它的光传输属性有利。说明一下，外覆层522可以是相对不纯的玻璃管，它使用公知的棒入管(rod-in-tube)技术套在相对较纯的芯区上。注意，图5的示图不成比例，因为外覆层522的直径大约为125微米，同时芯区511-513的直径小于15微米。
下面公开了提供具有理想属性的DC光纤的三个样例曲线分布。每一曲线分布都包括5层：
1.一中心核，它是一个折射率凸起层，通常包括掺杂有适当量的GeO2的SiO2，以便获得理想的折射率。
2.一围绕着中心核的沟，它是一个折射率下降层，包括掺杂有适当量的GeO2和F的SiO2，以便获得理想的折射率。
3.一围绕着沟的脊，它是一个折射率凸起层，包括掺杂有适当量的GeO2和F的SiO2，以便获得理想的折射率。
4.一围绕脊的沉积覆层的内层，它和外覆层具有相同的折射率，对传输属性没有影响但降低了纤维的接合损耗。沉积覆层通常包括掺杂有适当量的P2O5和F的SiO2。
5.一包括SiO2的外覆层。
                           样例A
    层     尺寸 与外覆层折射率的差(Δn)   Δ＝Δn/ni×100％
中心核 半径＝1.36μm  25×10-3  1.70％
沟 宽＝3.10μm  -9×10-3  -0.61％
脊 宽＝2.0μm  6×10-3  0.41％
内覆层 宽＝1.8μm  0  0
外覆层 半径＝62.5μm  0  0
                         样例B
    层     尺寸 与外覆层折射率的差(Δn)   Δ＝Δn/ni×100％
中心核 半径＝1.36μm  25×10-3  1.70％
沟 宽＝3.14μm  -9×10-3 -0.61％
脊 宽＝2.0μm  6×10-3 0.41％
内覆层 宽＝1.8μm  0 0
外覆层 半径＝62.5μm  0 0
                        样例C
    层     尺寸 与外覆层折射率的差(Δn)   Δ＝Δn/ni×100％
中心核 半径＝1.34μm 25×10-3  1.70％
沟 宽＝3.88μm -9×10-3  -0.61％
脊 宽＝1.8μm 6×10-3  0.41％
内覆层 宽＝1.8μm 0  0
外覆层 半径＝62.5μm 0  0
过号的负折射率的消减
在所有上述的样例中，沟的折射率比已知的DC光纤都负过很多(即，Δ-＞0.5％)。这样的水平需要减少或者消除核GeO2含量并且为DC光纤提供更大的设计灵活性。改进的化学汽相沉积(MCVD)法说明性地用于本发明和以前。大于0.5％的Δ-值已经在标准MCVD中以低沉积效率用掺氟获得。预制棒使用两步工艺来制造，其中在1700℃或者1800℃时烟灰层被制造时带有SiCl4、O2和作为可选的He，然后在2200℃或者2350℃在流动SiF4中烧结，喷火速度从15到140mm/min。该工艺的详细说明公开于光纤通讯会议文摘(Digest of Optical Communications Conference)OFC‘96，论文TuL1，第56-57页，A.E.Miller等人撰写的改进的化学汽相沉积法的超量德耳塔(delta)覆层(Ultranegative delta cladding for modifiedchemical vapor deposition)。通过在高SiO2处理率时优化工艺条件，已经得到0.71％的低Δ-。
相对色散斜率(RDS)
对多通道高速WDM***，在宽的波长范围内的色散补偿是必须的。这意味着除了色散极性，也必须补偿色散斜率。同步色散和斜率补偿的条件是色散补偿光纤的相对色散斜率(RDS)等于被补偿光纤的RDS。RDS被定义成色散斜率除以色散。由于NZDF光纤的低色散使得NZDF光纤比非位移单模光纤具有更高的RDS。如上所述，OFS Fitel的TrueWave RS光纤在1550nm时具有0.045ps/(nm2·km)的斜率和+4.5ps/(nm·km)的色散值，产生一个0.01nm-1的RDS-任何市场上可得到的NZDF中最低的RDS。
下表总结上面已实现(realized)的三种样例光纤的被测传输属性： 具 有高FOM已实现光纤的传输属性
  单位   光纤A   光纤B   光纤C
 1550nm时RDS  nm-1  0.001  0.0036  0.0094
 1550nm时色散  ps/(nm·km)  -205  -185  -190
 1550nm时衰减  dB/km  0.57  0.58  0.62
 1550nm时FOM  ps/(nm·dB)  360  320  310
 1dB/km波长  Nm  1680  1690  1605
 1550nm时模域直径  μm  5.1  4.9  4.7
 截断波长  Nm  1500  1530  1500
光纤A具有一个创记录高的FOM，但有一个低的RDS。这样的光纤在减少需要补偿一长度的传输光纤的DC光纤的量方面特性有用。高FOM意味着和DC模块相关的***损耗将被降低。
光纤B具有能为标准单模传输光纤提供良好斜率补偿的RDS。和以前已实现的用于这种传输光纤的斜率补偿的DC光纤相比，光纤B具有高出60％的FOM。
光纤C具有能为上面讨论的OFS Fitel的TrueWave RS光纤提供94％斜率补偿的RDS，所述光纤是一种普通的非零色散光纤(NZDF)。和以前已实现的用于在1550nm时NZDF的完全斜率补偿的DC光纤相比，光纤C具有改善的弯曲损耗性能，它使得该DC光纤特别适合被用于掺铒光纤放大器。光纤C比以前已实现的光纤具有高出100％的FOM。
通过恰当选择半径和折射率，DC光纤的色散特性可以被设计为在波长范围1530-1610nm内提供高量值的负色散、负色散斜率和高FOM。这些尺寸和折射率总结如下。为便利起见，提供delta(Δ)值和标准化Δ值，因为它们是本领域的设计工程师中都熟悉的。
                         具有高FOM的合适芯棒设计参数
  层     尺寸 与外覆层折射率的差(Δn)   Δi＝Δn/ni×100％
中心核 半径＝1.5±0.5μm  0.015＜n1-n4＜0.035   1.0％≤Δ1≤2.4％
沟 宽度＝3.5±1.0μm  -0.012＜n2-n4＜-0.006   -0.71％≤Δ2≤-0.4％
脊 宽度＝2.0±1.0μm  0.002＜n3-n4＜0.015   0.13％≤Δ3≤1.0％
内覆层 宽度＝0.0-5.0μm  0   0
制造光纤预制棒的过程的详细说明很容易获得。预制棒可以是单体的也可以是合成物。包括芯区(中心核、沟、脊)和内覆层的芯棒最好通过改进的化学汽相沉积(MCVD)法或者一种使用沉积化学法的方法-例如外测汽相沉积法(Outside Vapor Deposition)或者汽相轴沉积法(Vapor AxialDeposition)来形成。外覆层最好包括一套在芯棒上的不掺杂的石英管。预制棒的MCVD制造以及套入的过程在现有技术中是公知的，为简明扼要，不在此说明书中重复。
增大的相对色散斜率(RDS)
比以前报告的DC光纤带有更显著地高RDS的新型DC光纤已经被开发出来。它的折射率曲线分布通常如图6中所示，而精确的尺寸公开于下面的样例D、E和F中。已经发现，通过稍微增加样例A、B和C的沟和脊的宽度，除了高FOM还可以在DC光纤中获得更显著高的RDS。
                               样例D
    层     尺寸 与外覆层折射率的差(Δn)   Δ＝Δn/ni×100％
中心核 半径＝1.40μm     24.6×10-3     1.67％
沟 宽＝4.27μm     -8.9×10-3     -0.61％
脊 宽＝2.35μm     5.7×10-3     0.39％
内覆层 宽＝1.43μm     0.7×10-3     0.05％
外覆层 半径＝62.5μm     0     0
                      样例E
    层     尺寸 与外覆层折射率的差(Δn)   Δ＝Δn/ni×100％
中心核 半径＝1.37μm     24.6×10-3     1.67％
沟 宽＝4.27μm     -8.9×10-3     -0.61％
脊 宽＝2.38μm     5.6×10-3     0.381％
内覆层 宽＝1.43μm     0.7×10-3     0.05％
外覆层 半径＝62.5μm     0     0
                              样例F
    层     尺寸 与外覆层折射率的差(Δn)   Δ＝Δn/n1×100％
中心核 半径＝1.34μm     24.6×10-3     1.65％
沟 宽＝4.19μm     -8.8×10-3     -0.60％
脊 宽＝2.33μm     5.6×10-3     0.38％
内覆层 宽＝1.40μm     0.6×10-3     0.04％
外覆层 半径＝62.5μm     0     0
                具有高RDS已实现光纤的传输属性
  单位   光纤D   光纤E   光纤F
 1550nm时RDS  nm-1  0.0157  0.0182  0.0208
 1550nm时色散  ps/(nm·km)  -134  -173  -213.5
 1550nm时衰减  dB/km  0.604  0.61  0.715
 极化模式色散  ps/k1/2  0.11  0.10  0.266
 1550nm时FOM  ps/(nm·dB)  222  284  299
 1dB/km波长  nm  1600  1575  1570
 1550nm时模域直径  μm  4.51  4.38  4.38
 截断波长  nm  1580  1498  1527
注意，光纤D测得1580的截断波长(高于该波长只有一种模式被导引)。该光纤计划用于1530和1570nm之间的C波段。通常，理想的是截断波长低于光纤的工作带宽。这是为了确保单模工作(在光纤中只有一种导引的模式)以避免由于不同导引的模式之间干扰造成的任何信号的恶化。然而，1580nm截断使用在两米光纤上标准测量方法测得。对于此光纤，减小弯曲半径和增加光纤长度会使截断波长减小。例如当光纤围绕直径为165mm的心轴缠绕时，可以观察到只在四(4)圈之后截断波长就低于1525nm。那意味着，对于实际的DC模块，其弯曲直径更小，光纤将是单一模式的。
                具有高RDS的合适芯棒设计参数
  层     尺寸 与外覆层折射率的差(Δn) Δi＝Δn/ni×100％
中心核 半径＝1.5±0.5μm  0.015＜n1-n4＜0.035  1.0％≤Δ1≤2.4％
沟 宽度＝4.3±1.0μm  -0.012＜n2-n4＜-0.006  -0.71％≤Δ2≤-0.4％
脊 宽度＝2.4±1.0μm  0.002＜n3-n4＜0.015  0.13％≤Δ3≤1.0％
内覆层 宽度＝0.0-5.0μm  0  0
当在DC模块中DC光纤和标准单模光纤结合(例如端对端接合)时，RDS进一步增加。例如样例D中所示，当DC模块包括从25％到35％的DC光纤和从65％到75％的标准单模光纤时，DC模块的总色散和RDS为Coming的ELEAF光纤提供良好的斜率和色散补偿。下面对此情况进行更详细的讨论。
图7公开了一种光纤***700，它包括全长的光传输纤730、一光发射器710和一接收器720。所述全长通过将第一预定长度Lx的传输光纤730接合到第二预定长度Ly的DC光纤10来构成。发射器710发射工作波长λOP的光进入具有正色散的传输光纤730。然而，在行进了距离Lx之后，正色散的量聚集起来并且在λOP时具有负色散的光纤的DC模块740被引入。该模块典型地包括一比Lx短的长度Ly的DC光纤10。通过加入一长度的DC光纤，引入了额外的损耗，该损耗和传输光纤730引入的损耗一起必须通过和模块740相连的接收器720或者放大器(未标示)来处理。对于这样的***的需求很大程度上是受把已经存在的当前工作在1310nm升级到工作在1550nm的光纤网络从而增加它们的容量的要求的驱使。(注意，通常工作在1310nm的传输光纤在1550nm时具有大约+17ps/nm·km的色散，因此需要在1550nm时引入一等量的但反向的色散值以实现补偿。)在第一说明性具体实施方式中，传输光纤730包括100km的标准单模光纤，它的色散特性如图3中所示。
在此第一具体实施方式中，标准单模光纤被用作传输光纤，而色散补偿通过包含大约9km的DC光纤10的DC模块740来完成，该DC光纤的典型色散特性如图4中所示。和100km传输光纤730相关的衰减大约为20dB，而和9kmDC光纤10相关的衰减加上相关的接合损耗小于7dB。在本发明的优选的具体实施方式中，DC模块740进一步包括放大装置，诸如掺铒光纤放大器(EDFA)或者用于在不同波长反向抽取DC光纤本身的光能以实现如2000年8月9日提交的美国专利申请序列号09/634966中公开的拉曼(Raman)放大的设备。
在第二说明性具体实施方式中，传输光纤730包括标称长度100km的非零色散光纤(NZDF)，诸如OFS Fitel的TrueWave RS光纤。该光纤上面讨论过，在1550nm具有+4.5ps/(nm·km)的标称色散和+0.045ps/(nm2·km)的标称斜率。相应于上面样例3的一长度的DC光纤10被缠在一个卷轴上以形成具有-452ps/nm总色散的DC模块740。1550nm时的DC模块的RDS是0.0095nm-1。一短长度的中间光纤(未标示)被***在DC光纤10和传输光纤730之间，以降低接合损耗。传输光纤730的色散量和斜率的1550nm时的实际被测值分别是+4.5ps/(nm·km)和0.044ps/(nm2·km)，产生0.0092nm-1的RDS值。传输光纤的实际长度是96km，提供458ps/nm的总色散。该第二说明性具体实施方式的被测剩余色散如图8中所示。注意，剩余色散在C波段仅有±0.04ps/(nm·km)的变化。
在本发明的第三说明性具体实施方式中，传输光纤730包含100km的NZDF，诸如Coming的ELEAF光纤。在此具体实施方式中，DC光纤10包含和9467米标准单模光纤接合在一起的4288米公开于样例D中的DC光纤。它们共同为DC模块740提供在1550nm时大约-420ps/nm的总色散和大约0.020nm-1的RDS，从而提供完全的斜率和色散补偿。
虽然已经对本发明的各种特定的具体实施方式进行了展示和说明，但是在本发明范围内的修改还是可能的。例如，可以理解的是本发明的DC光纤除了可以被用于补偿标准单模光纤之外还可以被用于补偿传输光纤。

Claims (10)

1、一色散补偿(DC)模块[740]包括在1550nm时具有折射率曲线分布、传输损耗、负色散值和负色散斜率的第一长度的DC光纤[10]，
其特征在于，
所述DC光纤在1550nm时具有大于0.012nm-1的相对色散斜率(RDS)；和
所述DC模块进一步包括和所述第一长度的DC光纤串联的第二长度的标准单模光纤。
2、权利要求1的DC模块[740]，其中所述DC光纤[10]和标准单模光纤的串联组合在1550nm时具有大于0.018nm-1的RDS。
3、权利要求1的DC模块[740]，其中所述第一长度的DC光纤[10]在1550nm时具有大于200ps/(nm·dB)的评价指数(FOM)。
4、权利要求1的DC模块[740]，其中所述第一长度的DC光纤[10]至少包含在所述模块上的光纤的第一和第二长度总和的25％。
5、权利要求4的DC模块[740]，其中所述第一长度的DC光纤包含在所述模块上的光纤的第一和第二长度总和的从25％到35％。
6、权利要求1的DC模块[740]串联组合有：
一发射器[710]，用于发射波长λop在1530-1610纳米范围内的光信号；
一接收器[720]，用于接受上述波长λop的光信号；和
在λop时具有正色散值和正色散斜率的一长度的传输光纤[730]。
7、权利要求6的组合，其中所述传输光纤[730]包括标准单模光纤。
8、权利要求6的组合，其中所述传输光纤[730]包括非零色散光纤。
9、权利要求6的组合，其中所述存储在模块上的DC光纤[10]和标准单模光纤的串联组合在λop＝1550nm时具有大于0.018nm-1的RDS。
10、权利要求6的组合，其中所述DC光纤[10]由石英玻璃制成并且具有折射率曲线分布，所述DC光纤[10]包括由具有标称折射率n4的覆层围绕的芯区，所述芯区包括：
具有标称折射率n1的中心核；
围绕所述中心核的“沟”，该沟具有标称折射率n2；和
围绕所述沟的“脊”，该脊具有标称折射率n3，其中：
         0.015＜n1-n4＜0.035；
         -0.012＜n2-n4＜-0.006；
         0.002＜n3-n4＜0.015；和
其中所述芯区包括下列尺寸：
         中心核半径＝1.5±0.5μm；
         沟宽度＝4.3±1.0μm；和
         脊宽度＝2.4±1.0μm。
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