Одномодове оптичне волокно

1. Одномодовое оптическое волокно, имеющее оболочку и светопроводную сердцевину, содержащую три концентричные части с разными профилями показателя преломления, а именно: первую, расположенную по существу симметрично вокруг продольной оси симметрии волокна центральную часть с максимальным показателем преломления n1, относительной разностью показателей преломления D 1 % и радиусом r1, измеряемым от продольной оси симметрии упомянутого волноводного волокна, вторую часть, которая охватывает первую часть и имеет максимальный показатель преломления n2, относительную разность показателей преломления D 2 % и внешний радиус r2, и третью часть, которая охватывает вторую часть и имеет максимальный показатель преломления n3, относительную разность показателей преломления D 3 % и радиус, измеренный до середины ширины третьей области r3, а оболочка охватывает третью часть и имеет максимальный показатель преломления nc, причем C2 (54) ОДНОМОДОВЕ ОПТИЧНЕ ВОЛОКНО 41402 8. Одномодовое оптическое волокно по п. 4, отличающееся тем, что профиль показателя преломления сердцевины имеет параметры, находящиеся по существу в середине соответствующих интервалов допуска, за исключением параметра r3, значение которого находится в любом месте его интервала допуска, при этом диаметр поля моды больше 8,35 мкм, потери из-за изгибов меньше 6 дБ, lс - от 1350 до1450 нм, l0 - от 1510 до 1513 нм и крутизна характеристики дисперсии более 0,059 пс/нм2×км и менее 0,061 пс/нм2×км в диапазоне длин волн 1530-1570 нм. 7. Одномодовое оптическое волокно по п. 4, отличающееся тем, что профиль показателя преломления сердцевины имеет параметры, находящиеся по существу в середине соответствующих интервалов допуска, за исключением параметра D 3 %, значение которого находится в любом месте его интервала допуска, при этом диаметр поля моды больше 8,35 мкм, потери из-за изгибов меньше 6 дБ, lс - от 1250 до 1550 нм, lо - от 1500 до 1525 нм и крутизна характеристики дисперсии примерно от 0,059 до 0,061 пс/нм2×км в диапазоне длин волн 1530-1570 нм. 2 2 2 D і %=100х(n1 -nc )/2ni , Изобретение относится к одномодовым оптическим (волноводным) волокнам с положительной полной дисперсией по всей их длине, в которых сигнал с меньшей длиной волны распространяется с большей скоростью, чем сигнал с большей длиной волны. Оптические волноводные волокна (светопроводы) для оптоволоконных линий связи ныне общеизвестны. Однако, их создание требует учёта взаимосвязи многих конструктивных параметров волокна и условий эксплуатации таких линий. Эти параметры определены ниже, как принято в данной области техники. Термины профиль показателя преломления и профиль показателя и термины оптическое волноводное волокно и его сокращения типа оптическое волокно, волноводное волокно и волновод далее использованы как синонимы. Радиусы частей сердцевины определяют по показателю преломления. Отдельная часть начинается в той точке, где показатель преломления принимает значение, соответствующее этой части, и заканчивается в последней точке, где показатель преломления типичен для этой части. Указанные радиусы соответствуют этому определению, если иное не будет оговорено в тексте. Диаметр заготовки сердцевины представляет собой общий размер сердцевины до вытяжки из заготовки волноводного волокна с окончательным диаметром. Этот термин никоим образом не ограничивает изготовление нового профиля конкретным процессом изготовления волновода и не подразумевает того, что конкретный процесс превосходит другие при изготовлении волновода нового профиля. Сокращение WDM обозначает спектральное мультиплексирование (по длинам волн). Сокращение SPM обозначает фазовую автомодуляцию как нелинейное оптическое явление, вследствие которого сигнал с плотностью мощности выше определенного уровня будет распространяться с иной скоростью, чем сигнал с менее высоким уровнем плотности мощности. SPM вызывает дисперсию сигнала, сравнимую с линейной отрицательной дисперсией. Сокращение WFM обозначает нелинейное явление четырёхволнового смешения, при котором два или более сигналов в волноводе взаимодействуют, создавая сигналы с другими частотами. Параметр D і % характеризует относительную разность показателей преломления, определяемую уравнением: где: ni - максимальный показатель преломления в части і, если не указано иное, а nc - показатель преломления оболочки. Для описываемых здесь профилей показатель преломления D % второй части сердцевины, то есть D 2 %, обозначает минимальный показатель преломления в этой части. Термин a-профиль относится к профилю показателя преломления, выраженному через D (r) %, согласно уравнению: D (r)= D (r0)%(1-[(r-r0)/(r1-r0)]), где: r находится в интервале r0£r£r1; D определена выше, а a - показатель степени, определяющий форму профиля. Испытание на изгиб с набором штырей используют для сравнения относительной чувствительности оптических волноводных волокон к изгибам. До этого испытания измеряют потери на затухание для оптического волокна без изгибов. Затем оптическое волокно вплетают в набор штырей и затухание измеряют снова. Потери, вызываемые изгибами, представляют собой разность между двумя измеренными значениями затухания. Набор включает десять расположенных в один ряд в фиксированном вертикальном положении на плоской поверхности цилиндрических штырей диаметром 0,67 мм с шагом между их геометрическими осями 5 мм. Оптическое волокно с достаточным для плотного прилегания к поверхности штырей натяжением поочерёдно пропускают с противоположных сторон соседних штырей. Вследствие высоких скоростей передачи данных и потребности в большой длине регенерационных участков при связи на больших расстояниях в последние годы интенсифицированы исследования оптических волокон с высокими характеристиками. Дополнительно требуется совместимость световодного волокна с оптическими усилителями, которые обычно имеют оптимальную характеристику усиления в диапазоне длин волн 15301570 нм. При увеличении пропускной способности оптического волновода методом WDM становятся важными и другие свойства оптического волокна, в частности, крайне низкая (но не нулевая) полная дисперсия, необходимая для ограничения WFW, и её положительный знак, необходимый для ком 2 41402 Поставленная задача решена тем, что в одномодовом оптическом волокне, имеющем оболочку и светопроводную сердцевину, содержащую три концентричные части с разными профилями показателя преломления, а именно: первую расположенную по существу симметрично вокруг продольной оси симметрии волокна центральную часть с максимальным показателем преломления n1, относительной разностью показателей преломления D 1 % и радиусом a1, измеряемым от продольной оси симметрии упомянутого волноводного волокна; вторую часть, которая охватывает первую часть и имеет максимальный показатель преломления n2, относительную разность показателей преломления D 2 % и внешний радиус r2 и третью часть, которая охватывает вторую часть и имеет максимальный показатель преломления n3, относительную разность показателей преломления D 3 % и радиус r3, измеренный до середины ширины третьей области, и которая охвачена оболочкой с максимальный показателем преломления n3 причем: пенсации отмеченного выше отрицательного дисперсионного влияния SPM без увеличения площади поперечного сечения сердцевины волновода, что может быть приемлемым лишь в коротких светопроводах. Таким образом, имеется потребность в оптическом волноводном волокне, которое: одномодово в диапазоне длин волн 1530-1570 нм; имеет длину волны нулевой дисперсии вне диапазона длин волн 1530-1570 нм; имеет небольшую положительную полную дисперсию в диапазоне длин волн 1530-1570 нм и сохраняет такие обычные качества волноводов с высокими рабочими характеристиками, как высокая прочность, низкие потери и стойкость к потерям из-за изгибов. С точки зрения стоимости и технологии крайне желательны лёгкость изготовления и нечувствительность характеристик волновода к отклонениям технологического процесса. Заявке UA 95104526 от 16.10.1995 на основе уточнения списка регулируемых конструктивных параметров и их значений во взаимосвязи было предложено такое одномодовое оптическое волокно которое имело оболочку и светопроводную сердцевину, содержащую три концентричные части с разными профилями показателя преломления, а именно: первую расположенную по существу симметрично вокруг продольной оси симметрии волокна центральную часть с максимальным показателем преломления n1, относительной разностью показателей преломления D 1 %и радиусом r1, измеряемым от продольной оси симметрии упомянутого волноводного волокна; вторую часть, которая охватывает первую часть и имеет максимальный показатель преломления n2, относительную разность показателей преломления D 2 % и внешний радиус r2, и третью часть, которая охватывает вторую часть и имеет максимальный показатель преломления n3, относительную разность показателей преломления D 3 % и радиус r3, измеренный до середины ширины третьей области, и которая охвачена оболочкой с максимальный показателем преломления nc. При этом n1>n3>n2³nc, центральная часть сердцевины имелаa-профиль показателя преломления с величиной a около 1, вторая часть сердцевины имела по существу плоский профиль этого показателя, а её третья часть имела этот профиль в виде скругленной ступени. Однако, описанное одномодовое оптическое волокно при высоком (около 8,4 мкм) диаметре поля моды имеет длину волны нулевой дисперсии в диапазоне 1560-1575 нм, то есть большей частью в пределах, характерных для современных оптических усилителей (1530-1570 нм), и потому даже при положительном значении полной дисперсии по всей длине не всегда способно эффективно подавлять SPM и WFW. Соответственно, в основу изобретения положена задача путём дальнейшего уточнения значений регулируемых конструктивных параметров в их взаимосвязи создать такое одномодовое оптическое волокно, которое ещё более ограничивало бы SPM и WFW и тем самым облегчало бы WDM при совместимости с оптическими усилителями, оптимально работающими в диапазоне длин волн 1530-1570 нм. n1>n3>n2³nc, центральная часть сердцевины имеет a-профиль показателя преломления и к составляет около 1; вторая часть сердцевины имеет по существу плоский профиль показателя преломления и третья часть имеет этот профиль в виде скругленной ступени, созласно изобретению: D 1 %£00,9%, D 2 %£0,024 % и D 3 %£0,2 %, а радиусы r1, r2, r3 выбраны так, чтобы оптическое волокно имело следующие параметры: длина волны нулевой дисперсии l0£ 1530 нм; крутизна характеристики полной дисперсии