[发明专利]一种超低损耗大有效面积单模光纤设计及其制造方法

说明书

本发明公开了一种超低损耗大有效面积单模光纤设计及其制造方法，光纤剖面由里到外分别包含高纯二氧化硅少量掺Cl和K芯层，F、Ge共掺包层、高掺F下凹包层和纯二氧化硅包层。这种光纤采用等离子体化学气相沉积方法制造，是因为等离子体化学气相沉积方法非常适合制造复杂剖面结构的光纤。本发明的光纤截止波长控制在1520nm以下，但是光纤的有效面积可达145～155μm²，采用本发明的设计方案可以有效地降低光纤衰耗，光纤在1550nm波长的衰耗小于或等于0.160dB/km，同时光纤具有较小的弯曲损耗。

(一)技术领域

本发明涉及一种超低损耗大有效面积单模光纤设计及其制造方法，其主要应用于超长距离、超大容量和超高速率光纤通信传输领域。

(二)背景技术

光纤通信的传输容量一直在持续提高，且随着相干光通信技术的发明，容量扩展可以通过高阶信号光相位调制方法实现。原有的波分复用技术、模分复用技术和时分复用技术可以与高阶信号光相位调制方法共同使用，使得传输容量迅速扩大。

在SDH时代的光纤色散问题和偏振模色散问题已经能在相干光通信技术电域中进行补偿，色散已经不构成系统扩容和传输的主要问题。DWDM系统是密集波分复用的系统，其要求光纤在传输波长上要有一定色散以克服四波混频等非线性效应。长途传输过程的信号衰减也可以通过掺铒光纤放大器(EDFA)进行在线的信号再生。但是，这个EDFA在放大信号的同时还会引入噪声，在较低速率的DWDM系统中该问题并不突出，但在超高速率(100G)传输过程中其相干探测端对信号的信噪比(OSNR)要求更高了。这个问题可能导致原来能传输上千公里的传统传输系统必须在中途建设光-电-光再生设备，这将使系统成本大大增加。考虑到此，技术人员提出一种解决思路，即降低传输光纤的损耗，每百公里跨段链路损耗降低3dB，这样可以有效增加系统的传输距离。

增加信号光传输距离也可以通过增大入纤功率的方法实现，将注入光纤的信号光提高3dB，如果链路损耗不变，则系统传输距离可以增大一倍。但是，光注入光纤内的功率过高会引起受激拉曼效应或受激布里渊效应等非线性效应，而非线性效应在相干光通信中是一个致命问题，要解决这个矛盾，可以将光纤的有效面积做大，这样单位面积上的光功率密度下降，也就相当于提高了光纤的非线性阈值。

综上所述，开发一种衰耗最低的大有效面积单模光纤是未来光纤通信需要解决的重要课题。

文献CN201810453514.0设计了一种纤芯掺碱金属的无Ge掺杂的大有效面积单模光纤设计，其1550nm处有效面积在110～140μm²范围，模场直径在11～13μm范围，在1550nm的衰耗小于0.170dB/km，在10mm弯曲半径下的弯曲损耗等于或小于0.4dB/km。该文献设计的有效面积小于140μm²，且宏弯损耗偏大。

文献CN201711096647.9中公开了一种低损耗大有效面积单模光纤，其在1550nm的有效面积在120～150μm²范围，模场直径在11.5～13μm范围，纤芯掺碱金属和Ge掺杂的大有效面积单模光纤设计，光缆截止波长小于或等于1530nm，1550nm的衰耗小于0.180dB/km，在1625nm的衰耗小于0.200dB/km。该文献没有给出光纤的宏弯损耗性能。

文献CN201710725561.1中公开了一种超低损耗大有效面积单模光纤，其在1550nm的有效面积在130～155μm²范围，模场直径在12.3～15μm范围，纤芯掺碱金属和Ge掺杂的大有效面积单模光纤设计，在1550nm的衰耗小于0.174dB/km，在15mm弯曲半径下的弯曲损耗等于或小于0.25dB/km。该文献设计的微弯损耗偏大，在1700nm处达到5dB/km。