[发明专利]色散和色散斜率补偿光纤链路

说明书

本申请要求1999年9月30日提交的美国临时专利申请号60/156,735的利益。

                      发明背景

1.发明领域

本发明一般涉及色散补偿波导纤维，尤其涉及一种光纤，它是成缆的或缓冲的，并结合入被设计在某一波长范围上工作的电信链路中。

2.背景技术

使用高功率激光器、高数据率发射机和接收机、以及波分复用(WDM)技术的电信系统要求光纤具有非常低的总色散和偏振模色散(PMD)。术语总色散表示所有线性色散，包括材料色散和波导色散。在本领域中，总色散有时称为色散射。此外，波导纤维必须具有基本去除非线性现象的特征，如自相位调制(SPM)和四波混合(FWM)。减小功率密度可以限制SPM，例如通过增加波导纤维的模场直径或有效面积。通过在光纤色散为非零的波长范围中工作，以控制FWM。

由于对非零色散的要求，所以通信系统的色散限制于非常高的比特率。因此，通常使用色散补偿模块，以补偿例如在1550nm波长窗口中工作的传输链路上的累积色散。为了使模块中使用的补偿光纤不成为链路中的限制因素，它应该具有至少类似于被补偿链路中波导纤维的功能参数。例如，期望补偿光纤与被补偿链路中的波导纤维相比，具有类似的有效面积、截止波长、和衰减。

然而，该期望的性能很难达到。通常要进行一些设计权衡形式的妥协。在一种补偿方案中，具有较大色散的光纤，其色散符号与形成链路的成缆光纤中色散的相反，它被包含在色散补偿模块中，并被插入链路中。例如，包含正色散成缆光纤的电信链路可被配置再生器间隔约为100km的链路中。包含1550nm处总色散约为-70ps/nm-km到-100ps/nm-km的光纤的色散补偿模块通常可用于补偿链路中累积的正色散。色散补偿模块中光纤的长度应该较短，从而保持模块尺寸较小，并使色散补偿模块加入链路的衰减最小。色散补偿模块中光纤的衰减通常远大于形成链路的成缆或缓冲光纤。色散补偿模块基本上是另一链路部件，它不作为链路长度的一部分。也就是说，模块不作为跨接发射机和接收机之间距离的长度的一部分。

多种高性能传输链路使用波分复用(WDM)，使链路的信息容量最大化。这提出了对色散补偿模块的光纤的附加要求，其中期望在延伸的波长范围上进行补偿。通过控制补偿光纤的斜率，可以实现波长范围上的色散补偿。补偿波长的期望目标范围对应于传输链路中光学放大器的增益-波长曲线相对恒定的波长范围。

发明内容

本发明的第一方面是色散补偿光纤，它具有被包层包围的纤芯区域。在带宽受限制的系统中，波导纤维最好在只有单模传播的波长范围上工作。因为光纤沿其长度传导光，所以至少一部分包层的折射率必须低于至少一部分纤芯区域的折射率。补偿单模光纤的纤芯区域最好包括至少三个纤芯层。实质以光纤对称线为中心的是中心层，它的相对折射率Δ₀％在大约0.6％到1.1％的范围内。负相对折射率的第一环形层包围中心层，正折射率的第二环形层依次包围第一环形层。第一环形层的相对折射率Δ₁％小于大约-0.4％。第二环形层的相对折射率Δ₂％大于0。这样构造的波导纤维在包含波长1550nm的预选波长范围上提供负的总色散和小于大约-0.2ps/nm²-km的总色散斜率。

在该方面的一个实施例中，预选波长范围是大约1500nm到1700nm，较佳的是1520nm到1650nm。

在本发明该方面的另一实施例中，纤芯区域包括包围第二环形层的第三环形层，它的相对折射率Δ₃％≤0.2％。

在该方面的又一实施例中，纤芯区域包括第四环形层，其相对折射率Δ₄％≥0。具体地说，Δ₂％的相对折射率范围为大约-0.4％到0.5％，Δ₃％为大约-0.2％到0.2％，Δ₄％为大约0到0.6％。

在本发明第一方面的另一实施例中。Δ₀％在大约0.8％到1.1％的范围内，Δ₁％小于-0.5％，Δ₂％在大约-0.1％到0.1％的范围内，Δ₃％在大约-0.1到0.1％的范围内，Δ₄％在大约0.3％到0.5％的范围内。

对于这些实施例，1550nm处的衰减值不大于大约0.34dB/km。