Одномодове оптичне волокно з дисперсійним зміщенням

Номер патенту: 41998

Опубліковано: 15.10.2001

Автор: Бхагаватула Венката Адісешайа

Є ще 1 сторінка.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1.Одномодовое оптическое волокно с дисперсионным смещением, имеющее оболочку и охваченную ею сердцевину с профилем показателя преломления, содержащим три участка, из которых :    первый участок имеет первую точку на оси световодного волокна, последнюю точку на радиусе а1, максимальный показатель преломления nі, относительную разницу показателей преломления Δ1% и либо α -профиль показателя преломления с α=1, либо ступенчатый профиль показателя преломления;   второй участок имеет первую точку непосредственно за радиусом А1, последнюю точку на радиусе А2, максимальный показатель преломления n2 и относительную разницу показателей преломления Δ2%,   третий участок имеет первую точку непосредственно за радиусом А2 и последнюю точку на радиусе А, максимальный показатель преломления n3 и относительную разницу показателей преломления Δ3 %, а оболочка имеет максимальный показатель преломления nс, отличающееся тем, что если первый участок имеет α-профиль показателя преломления, то n1>n3>n2≥nс, а1/а находится в диапазоне приблизительно 0,40-0,60, А2/А - примерно 0,78-0,88 и Δ3% / Δ1% - примерно 0,16-0,39, а если первый участок имеет ступенчатый профиль показателя преломления, то n1>n3>n2≥nс, а1/а составляет около 0,30, А2/А -около 0,85 и Δ3% Δ1 % - около 0,39, при этом указанное одномодовое оптическое волокно имеет длину волны нулевой дисперсии в диапазоне 1520-1600 нм и крутизну характеристики полной дисперсии не более 0,095 пс/нм2км при α -профиле, или не менее 0,70 пс/нм2 км при ступенчатом профиле показателя преломления.

2. Одномодовое оптическое волокно по п.1, отличающееся тем, что если первый участок имеет α -профиль показателя преломления, то А1 находится в диапазоне от 3,25 до 3,50 мкм. А2 - от 5,55 до 6,05 мкм, А - от 6,5 до 7,0 мкм, Δ3 % /Δ1% составляет около 0,165 и Δ1 % примерно от 0,9 до 1,0 %, обеспечивая тем самым длину волны нулевой дисперсии в диапазоне 1530-1550 нм, эффективную площадь Аэфф примерно более 60 мкм2, крутизну характеристики полной дисперсии не более 0,070 пс/нм2км и диаметр поля моды не менее 8,4 мкм, а если первыйучасток имеет ступенчатый профиль показателя преломления, то а1 находится в диапазоне от 2,25 до 2,55 мкм, А2 - от 6,35 до 7,4 мкм, А - от 7,5 до 8,5 мкм, Δ3 % / Δ1 % составляет около 0,39 и Δ1% - около 0,6 %, обеспечивая тем самым длину волны нулевой дисперсии в диапазоне от 1525 до 1600 нм, Аэфф примерно более 60 мкм2, крутизну характеристики полной дисперсии не более 0,07пс/нм2 км и диаметр поля моды не менее 8,0 мкм.

3. Одномодовое оптическое волокно по :п.1 или 2, отличающееся тем, что указанный второй участок профиля показателя преломления - плоский, показатель преломления па приблизительно равен показателю преломления оболочки, а третий участок профиля показателя преломления - трапецеидален.

4. Одномодовое оптическое волокно по п.3, отличающееся тем, что оно характеризуется кривой зависимости нормализованной волноводной дисперсии от lс/l и имеет критическую длину волны lс,   а длина волны сигнала равна l, причем характеристика нормализованной волноводной дисперсии упомянутого волновода имеет крутизну, фактически равную нулю для λс/λ  в диапазоне 0,72-0,8 и крутизну примерно более 2, для lс/l >0,8.

5. Одномодовое оптическое волноводное волокно по . п.1 или 2, отличающееся тем, что а1 находится в диапазоне от 2,55 до 3,0 мкм, А2- от 4,2 до 5,8 мкм, А - от 5,0 до 6,9 мкм, D3% / D1 % - от 0,25 до 0,39, и D1% - примерно от 0,9 до 1,0 %, обеспечивая тем самым длину волны нулевой дисперсии в диапазоне 1530-1550нм, крутизну характеристики полной дисперсии не более 0,095пс/нм2. км, Аэфф не менее 75 мкм и диаметр поля моды не менее 9,6 мкм.

6. Одномодовое оптическое волокно по п.1, отличающееся тем, что А1 находится в диапазоне от 3,25 до 3,75 мкм, А2 - от 5,10 до 6 мкм, А - примерно от 6,5 до 7,5 мкм, D3% / D1  % - около 0,18 и D1 % - примерно от 0,9 до 1,0 %, обеспечивая тем самым длину волны нулевой дисперсии в диапазоне 1535-1585 нм, крутизну характеристики полной дисперсии не более 0,065 пс/нм2 км, диаметр поля моды не менее 7,5 мкм и бимодальную кривую нормализованной волноводной дисперсии.

7. Одномодовое оптическое волокно по п.6, отличающееся тем, что указанный первый участок имеет центральный участок с впадиной в виде обратного конуса с радиусом основания примерно не более 1,5 мкм, часть профиля около А1 имеет меньшую крутизну, чем крутизна α-профиля при α=1, указанный второй участок имеет плоский профиль и показатель преломления, примерно равный показателю преломления оболочки, а указанный третий участок имеет трапецеидальный профиль показателя преломления.

8. Одномодовое оптическое волокно по п.7, отличающееся тем, что оно характеризуется кривой зависимости нормализованной волноводной дисперсии от lс/l и имеет критическую длину волны lс, а длина волны сигнала равна l, причем кривая зависимости нормализованной волноводной дисперсии от lс/l имеет крутизну, фактически равную нулю для lс/l  в диапазоне 0,68-0,8 и крутизну примерно более 2 для lс/l  >0,8.

Текст

1 Одномодовое оптическое волокно с дисперсионным смещением, имеющее оболочку и охваченную ею сердцевину с профилем показателя преломления, содержащим три участка, из которых первый участок имеет первую точку на оси световодного волокна, последнюю точку на радиусе A-i, максимальный показатель преломления ги, относительную разницу показателей преломления Ді% и либо а -профиль показателя преломления с а=1, либо ступенчатый профиль показателя преломления, второй участок имеет первую точку непосредственно за радиусом А-і, последнюю точку на радиусе А2, максимальный показатель преломления П и относительную разницу 2 показателей преломления Д 2 %, третий участок имеет первую точку непосредственно за радиусом А2 и последнюю точку на радиусе А, максимальный показатель преломления пз и относительную разницу показателей преломления Дз %, а оболочка имеет максимальный показатель преломления пс, отличающееся тем, что если первый участок имеет а-профиль показателя преломления, то Пі>пз>п2£пс, А-і/А находится в диапазоне приблизительно 0,40-0,60, А2/А - примерно 0,78-0,88 и Дз% / Ді% - примерно 0,16-0,39, а если первый участок имеет ступенчатый профиль показателя преломления, то Пі>пз>п2£пс, А-і/А составляет около 0,30, А2/А -около 0,85 и Д3%/ Ді % - около 0,39, при этом указанное одномодовое оптическое волокно имеет длину волны нулевой дисперсии в диапазоне 1520-1600 нм и крутизну характеристики полной дисперсии не более 0,095 пс/нм2 км при а -профиле, или не менее 0,70 пс/нм2 км при ступенчатом профиле показателя преломления 2 Одномодовое оптическое волокно по п 1, отличающееся тем, что если первый участок имеет а профиль показателя преломления, то Аі находится в диапазоне от 3,25 до 3,50 мкм, А2 - от 5,55 до 6,05 мкм, А - от 6,5 до 7,0 мкм, Дз % /Ді% составляет око вш ло 0,165 и Ді % примерно от 0,9 до 1,0 %, обеспечивая тем самым длину волны нулевой дисперсии в диапазоне 1530-1550 нм, эффективную площадь АЭфф примерно более 60 мкм , крутизну характеристики полной дисперсии не более 0,070 пс/нм2 км и диаметр поля моды не менее 8,4 мкм, а если первый участок имеет ступенчатый профиль показателя преломления, то Аі находится в диапазоне от 2,25 до 2,55 мкм, А2 - от 6,35 до 7,4 мкм, А - от 7,5 до 8.5 мкм, Дз % / Ді % составляет около 0,39 и Ді% около 0,6 %, обеспечивая тем самым длину волны нулевой дисперсии в диапазоне от 1525 до 1600 нм, АЭфф примерно более 60 мкм2, крутизну характеристики полной дисперсии не более 0,07пс/нм2 км и диаметр поля моды не менее 8,0 мкм 3 Одномодовое оптическое волокно по п 1 или 2, отличающееся тем, что указанный второй участок профиля показателя преломления - плоский, показатель преломления п 2 приблизительно равен показателю преломления оболочки, а третий участок профиля показателя преломления - трапецеидален 4 Одномодовое оптическое волокно по п 3, отличающееся тем, что оно характеризуется кривой зависимости нормализованной волноводной дисперсии от XrjX и имеет критическую длину волны Ас, а длина волны сигнала равна X, причем характеристика нормализованной волноводной дисперсии упомянутого волновода имеет крутизну, фактически равную нулю для Ас/А в диапазоне 0,72-0,8 и крутизну примерно более 2, для Хс/Х >0,8 5 Одномодовое оптическое волноводное волокно по п 1 или 2, отличающееся тем, что Аі находится в диапазоне от 2,55 до 3,0 мкм, А2- от 4,2 до 5,8 мкм, А - от 5,0 до 6,9 мкм, Дз% / Аі % - от 0,25 до 0,39, и Ді% - примерно от 0,9 до 1,0 %, обеспечивая тем самым длину волны нулевой дисперсии в диапазоне 1530-1550нм, крутизну характеристики полной дисперсии не более 0,095пс/нм2 км, АЭфф не менее 75 мкм2 и диаметр поля моды не менее 9.6 мкм 6 Одномодовое оптическое волокно по п 1, отличающееся тем, что Аі находится в диапазоне от 3,25 до 3,75 мкм, А 2 - от 5,10 до 6 мкм, А - примерно от 6,5 до 7,5 мкм, Дз% / Аі % - около 0,18 и Ді % - примерно от 0,9 до 1,0 %, обеспечивая тем самым длину волны нулевой дисперсии в диапазоне 1535-1585 нм, крутизну характеристики полной О 00 41998 дисперсии не более 0,065 пс/нм км, диаметр поля моды не менее 7,5 мкм и бимодальную кривую нормализованной волноводной дисперсии 7 Одномодовое оптическое волокно по п 6, отличающееся тем, что указанный первый участок имеет центральный участок с впадиной в виде обратного конуса с радиусом основания примерно не более 1,5 мкм, часть профиля около Ai имеет меньшую крутизну, чем крутизна а-профиля при а=1, указанный второй участок имеет плоский профиль и показатель преломления, примерно равный показателю преломления оболочки, а указан Изобретение относится к одномодовому оптическому волокну, которое имеет длину волны нулевой дисперсии, смещенную в диапазон около 1550 нм, большую эффективную площадь и низкую крутизну характеристики полной дисперсии Новое световодное волокно является представителем семейства профилей, описанных в заявке на патент США 08/378780 Новая конструкция одномодового волновода служит для обеспечения такого диаметра поля моды, который позволяет ограничить нелинейные эффекты, обусловленные высокой плотностью мощности сигнала Кроме того, новое световодное волокно имеет низкое затухание и устойчиво к изгибам при простой структуре профиля показателя преломления, что обеспечивает низкие производственные затраты Для некоторых профилей, которые входят в объем данного изобретения, кривая зависимости нормализованной волноводной дисперсии от длины волны бимодальна, что предоставляет дополнительную возможность, которая может быть использована в системах связи с высокими рабочими характеристиками Радиусы частей сердцевины определяют по показателю преломления Отдельная часть начинается в той точке, где показатель преломления принимает соответствующее этой области значение, и заканчивается в последней точке, где он типичен для этой части Радиус будет иметь это определение, если иное не будет оговорено в тексте Параметр Д% представляет собой меру относительной разницы показателей преломления, определяемую уравнением Д% = 100%х(пг2-Пс2)/2пг2, где пг - максимальный показатель преломления в данной части сердцевины, а пс - показатель преломления оболочки Термин а-профиль относится к профилю показателя преломления, выраженному через А(г)%, согласно уравнению АСг)% = Д(Го)%С1-[Сг-Го)/Сг1-Го)])1 где г находится в интервале г0 < г 0,8 Эффективная площадь А э ф ф = 2ті (jE2r dr)2/(jE4r dr), где пределы интегрирования соответствуют интервалу от 0 до со, а Е - электрическое поле распространяющегося света Нормализованная волноводная дисперсия определяется по патенту США 4715679 как Vd2(bV)/dV2 Для систем связи, использующих лазеры с высокой мощностью излучения, передатчики и приемники с высокой скоростью передачи данных и технику спектрального мультиплексирования, требуются световодные волокна с крайне низкой, но не нулевой полной дисперсией и исключительно низкой поляризационной модовой дисперсией Кроме того, световодное волокно должно обладать характеристиками, по существу устраняющими такие нелинейные явления, как фазовая автомодуляция и четырехволновое смешение Фазовая автомодуляция может быть ограничена снижением плотности мощности Четырехволновое смешение устраняется работой в диапазоне длин волн, где дисперсия не является нулевой Еще одно требование состоит в совместимости оптического волновода с системами, в состав которых входят оптические усилители Чтобы получить оптический волновод с характеристиками, необходимыми для таких сложных систем, было смоделировано и испытано большое количество профилей показателя преломления Из их числа к предлагаемому по технической сущности наиболее близко одномодовое оптическое волокно с дисперсионным смещением по патенту США 4715679 Оно имеет оболочку и охваченную ею составную сердцевину с профилем показателя преломления, содержащим три участка, из которых первый участок имеет первую точку на оси световодного волокна, последнюю точку на радиусе A-i, максимальный показатель преломления ги, относительную разницу показателей преломления Ді% и либо а-профиль показателя преломления с а=1, либо ступенчатый профиль показателя преломления, второй участок имеет первую точку непосредственно за радиусом А-і, последнюю точку на радиусе Аг, максимальный показатель преломления П и относительную разни2 41998 цу показателей преломления Д2%, третий участок имеет первую точку непосредственно за радиусом А2 и последнюю точку на радиусе А, максимальный показатель преломления пз и относительную разницу показателей преломления Дз%, а оболочка имеет максимальный показатель преломления п с Это волокно имеет гибкость, удовлетворяющую требованиям новых систем, и одновременно обеспечивает выполнение таких основных требований, как низкое затухание, жесткие допуски на размеры, приемлемая стойкость к изгибам и высокая прочность на растяжение Кроме того, некоторые конструкции с составной сердцевиной сравнительно просты в изготовлении и благодаря этому обеспечивают улучшенные рабочие характеристики оптических волноводов без чрезмерного увеличения их стоимости Однако в системах связи, использующих спектральное мультиплексирование, предпочтительны оптические волноводы со сравнительно плоской характеристикой полной дисперсии в диапазоне длин волн мультиплексируемых сигналов Для тех систем, которые используют оптические усилители или иным образом используют высокую мощность сигнала, такие нелинейные эффекты, как четырехволновое смешение и фазовая автомодуляция, становятся факторами, ограничивающими использование системы Поэтому в основу изобретения положена задача путем усовершенствования профиля показателя преломления по радиусу создать такое оптическое волокно, которое имело бы низкую крутизну характеристики полной дисперсии для облегчения спектрального мультиплексирования, позволило бы регулировать полную дисперсию для ограничения четырехволнового смешения и обеспечивало бы сравнительно большую площадь поля моды для ограничения плотности мощности в работающем волокне с соответствующим ограничением фазовой автомодуляции с сохранением, по возможности, простоты и низких издержек производства, присущих волноводам с таким простым профилем показателя преломления, как ступенчатый Поставленная задача решена тем, что у одномодового оптического волокна с дисперсионным смещением, имеющего оболочку с максимальным показателем преломления п с и охваченную ею сердцевину с профилем показателя преломления, содержащим три участка, из которых первый участок имеет первую точку на оси световодного волокна, последнюю точку на радиусе A-i, максимальный показатель преломления n-і, относительную разницу показателей преломления Ді% и либо а-профиль показателя преломления а =1, либо ступенчатый профиль показателя преломления, второй участок имеет первую точку непосредственно за радиусом А-і, последнюю точку на радиусе А2 максимальный показатель преломления П и 2 относительную разницу показателей преломления Д2%, третий участок имеет первую точку непосредственно за радиусом А2 и последнюю точку на радиусе А, максимальный показатель преломления пз и относительную разницу показателей преломления Дз%, согласно изобретению, если первый участок имеет а-профиль показателя преломления, то пі > пз > П >n c , A-i/A находится в диа2 пазоне примерно 0,40-0,60, А2/А - примерно 0,780,88 и Дз% / Ді% - примерно 0,16-0,39, а если первый участок имеет ступенчатый профиль показателя преломления, то пі > пз > П > пс, А-і/А состав2 ляет около 0,30, А2/А - около 0,85 и Д 3 % / Ді% около 0,39, при этом указанное одномодовое оптическое волокно имеет длину волны нулевой дисперсии в диапазоне 1520-1600 нм и крутизну характеристики полной дисперсии не более 0,095 пс/нм -км при а-профиле, или не менее 0,70 пс/нм2-км при ступенчатом профиле показателя преломления Описываемое здесь новое световодное волокно отвечает требованиям к волокну с высокими рабочими характеристиками, имеющему низкую крутизну характеристики дисперсии и большую эффективную площадь, то есть АЭфф более 60 мкм2 Сверх того, что новая конструкция профиля показателя преломления может быть приспособлена для получения бимодальной зависимости нормализованной дисперсии волновода от Ш с Термин "бимодальная" используется для описания кривой, содержащей первый участок с первой крутизной и второй участок со второй крутизной В данном случае один участок кривой нормализованной волноводной дисперсии - плоский и, следовательно, определяет интервал длин волн, в котором Яо и полная дисперсия нечувствительны к производственным отклонениям Другой участок кривой более крут (обычно с крутизной более 2) и тем самым обеспечивает интервал, в котором небольшие изменения формы оптического волокна или профиля показателя преломления создают большие изменения Яо и, соответственно, полной дисперсии Последняя характеристика формы волновода или профиля показателя преломления идеальна для переключения полной дисперсии между положительными и отрицательными значениями и тем самым для управления полной дисперсией отрезка волокна Управление полной дисперсией может означать, что полная дисперсия всего отрезка волокна мала, хотя дисперсия на его любом значительном отрезке не равна нулю Таким образом по существу устраняется нелинейный эффект четырехволнового смешения Первое дополнительное отличие состоит в том, что если первый участок имеет а-профиль показателя преломления, то Аі находится в диапазоне от 3,25 до 3,50 мкм, А2 - от 5,55 до 6,05 мкм, А - от 6,5 до 7,0 мкм, Дз% / Ді% составляет около 0,165 и Ді% примерно от 0,9 до 1,0%, обеспечивая тем самым длину волны нулевой дисперсии Яо в диапазоне 1530-1550 нм, эффективную площадь АЭфф примерно более 60 мкм , крутизну характеристики полной дисперсии не более 0,070 пс/нм2-км и диаметр поля моды не менее 8,4 мкм, а если первый участок имеет ступенчатый профиль показателя преломления, то Аі находится в диапазоне от 2,25 до 2,55 мкм, А2 - от 6,35 до 7,4 мкм, А - от 7,5 до 8,5 мкм, Дз% / Ді% составляет около 0,39 и Ді% - около 0,6%, обеспечивая тем самым длину волны нулевой дисперсии в диапазоне от 1525 до 1600 нм АЭфф примерно более 60 мкм2, крутизну характеристики полной дисперсии не более 0,07 пс/нм2-км и диаметр поля моды не менее 8,0 мкм 41998 Второе дополнительное отличие состоит в том, что указанный второй участок профиля показателя преломления - плоский, показатель преломления П приблизительно равен показателю 2 преломления оболочки, а третий участок профиля показателя преломления -трапецеидален Третье дополнительное отличие состоит в том, что Ai находится в диапазоне от 2,55 до 3,0 мкм, Аг - от 4,2 до 5,8 мкм, А - от 5, 0 до 6,9 мкм, Дз% / Ai% - от 0,25 до 0,39, и Ді% - примерно от 0,9 до 1,0%, обеспечивая тем самым длину волны нулевой дисперсии в диапазоне 1530-1550 нм, крутизну характеристики полной дисперсии не более 0,095 пс/нм2-км, А не менее 75 мкм и диаметр поля моды не менее 9,6 мкм Четвертое дополнительное отличие состоит в том, что Ai находится в диапазоне от 3,25 до 3,75 мкм, Аг - от 5,10 до 6 мкм, А - примерно от 6,5 до 7,5 мкм, Дз% / Ді% - около 0,18 и Ді% - примерно от 0,9 до 1,0%, обеспечивая тем самым длину волны нулевой дисперсии в диапазоне 1535-1585 нм, крутизну характеристики полной дисперсии не более 0,065 пс/нм2-км, диаметр поля моды не менее 7,5 мкм и бимодальную кривую нормализованной волноводной дисперсии Пятое дополнительное отличие состоит в том, что указанный первый участок профиля показателя преломления имеет центральный участок с впадиной в виде обратного конуса с радиусом основания примерно не более 1,5 мкм, часть профиля около Ai имеет меньшую крутизну, чем крутизна а-профиля при а=1, указанный второй участок имеет плоский профиль и показатель преломления, примерно равный показателю преломления оболочки, а указанный третий участок профиля показателя преломления трапецеидален Шестое дополнительное отличие состоит в том, что волокно характеризуется кривой зависимости нормализованной волноводной дисперсии от Ас/А, и имеет критическую длину волны Я,с, а длина волны сигнала равна А,, причем кривая зависимости нормализованной волноводной дисперсии от Ас/А, имеет крутизну, фактически равную нулю для АсА в диапазоне 0,68-0,8 и крутизну примерно -/ , более 2 для А,с/А,>,8 Седьмое дополнительное отличие состоит в том, что волокно характеризуется кривой зависимости нормализованной волноводной дисперсии от АсА и имеет критическую длину волны Ас, а дли-/ , на волны сигнала равна А,, причем характеристика нормализованной волноводной дисперсии упомянутого волновода имеет крутизну, фактически равную нулю для АсА в диапазоне 0,72-0,8 и крутизну -/ , примерно более 2, для АсА > 0,8 -/ , Должно быть понятно, что небольшие отклонения от описанных выше профилей показателя преломления не влияют существенно на свойства или эксплуатационные качества оптического волокна Кроме того, в данной области техники известно понятие эквивалентного профиля показателя преломления Эквивалентны такие профили показателя преломления, которые в сущности взаимозаменяемы в световодном волокне Новое семейство профилей показателя преломления, описываемых здесь, включает эквивалентные профили и варианты профилей, ко торые лишь слегка отклоняются от описываемого профиля Например, ступенчатый участок может иметь скругленные углы или наклонные стороны, либо вогнутый или выпуклый верхний участок Диффузия легирующей примеси, происходящая в некоторых методах изготовления заготовок волновода, также обычно не может существенно влиять на характеристики или эксплуатационные качества оптического волокна Однако если она способна существенно изменить характеристики волновода, может быть выполнена ее компенсация на этапе получения заготовки Относительная разница показателей преломления или геометрические отношения могут быть подстроены, то есть отрегулированы для достижения необходимых характеристик и эксплуатационных качеств световодного волокна Далее сущность изобретения поясняется подробным описанием со ссылками на прилагаемые чертежи, где показаны на фиг 1 - сердцевина, состоящая из трех частей и имеющая треугольный, то есть с а = 1, профиль показателя преломления центральной части, фиг 2а - профиль показателя преломления из трех участков, у которого центральный участок имеет в средней части выемку в виде конуса, а концевой участок имеет величину наклона пз >П2 >п с , где подстрочный индекс показателя преломления соответствует номеру части Третьей части соответствует трапеция 6 Понятно, что небольшие изменения профиля 6 показателя преломления могут быть сделаны без существенного влияния на функции волновода Например, верхний участок трапеции может иметь наклон или изгиб Пример 1. Профиль показателя преломления с тремя частями, а = 1 Семейство волноводов с показанной на фиг 1 формой профиля показателя преломления было смоделировано при поиске волокна с низкой крутизной характеристики полной дисперсии и длиной волны нулевой дисперсии Хо во втором окне Было найдено, что подходящими параметрами профиля показателя преломления являются Аі/А « 0,5, А2/А « 0,86, Д3 / Аі% « 0,165 В табл 1 приведены характеристики двух волноводов, полученные моделированием Таблица 1 А, мкм Ді% Хс,нм Х 0 ,нм Крутизна дисперсии, пс/нм2-км Диаметр поля моды, мкм 7,0 0,9 «1080 «1530 0,070 «8,4 6,5 0,9 «1550 0,065 «8,7 «1000 В табл 1 приведены параметры световодных волокон со смещенной дисперсией, имеющих очень низкую крутизну характеристики полной дисперсии и большой диаметр поля моды Для этих волноводов АЭфф составляет более 70 мкм2 Другое оптическое волокно из данного примера имеет Аі/А=0,46, А2/А=0,84-0,85, Д3%/ Ді%=0,39, А=7,1-7,2 и Ді% « 0,9 В этом случае крутизна характеристики полной дисперсии несколько выше и составляет около 0,085 пс/нм2-км, но АЭфф возрастает до значений примерно 75-80 мкм2 Вариант осуществления изобретения, аналогичный показанному на фиг 1, приведен на фиг 2а В этом случае смоделированный профиль показателя преломления был изменен, чтобы лучше отражать реальные условия производства Некоторые способы изготовления заготовок световодных волокон требуют высокотемпературной обработки заготовки в то время, когда она находится в форме порошка (белой сажи), в отличие от заготовки, которая уплотнена в стекло Во время такого технологического процесса является обычным, когда ионы легирующей примеси вы щелачиваются из белой сажи или диффундируют через нее Результат такого выщелачивания или диффузии может быть представлен профилем показателя преломления, показанным на фиг 2а Область 20 провала в виде конуса на оси может быть обусловлена выщелачиванием легирующей примеси из белой сажи Радиус 12 основания конуса обычно не превышает примерно 1,5 мкм Части 14 и 18 профиля показателя преломления представляют легирующую примесь, которая диффундировала в зону 22 из соседних участков профиля показателя преломления, соответствующих более высокой концентрации легирующей примеси Вследствие этого участок 24 профиля показателя преломления с а 1 имеет клиновидную часть 14, а трапецеидальный профиль 16 показателя преломления - расширенное основание и менее крутые наклоны сторон Пример 2. Профиль показателя преломления стремя участками, а=1, диффузия легирующей примеси Было смоделировано оптическое волноводное волокно с тремя частями, имеющее форму 41998 профиля показателя преломления, показанную на фиг 2а Радиальное положение A-i, A2 и А показано на горизонтальной оси В расчете использовали такие параметры профиля показателя преломления Ai/А и 0,50, А 2 /А«0,79, Д 3 %/Лі % и 0,18 Результаты приведены в табл 2 Таблица 2 А, мкм Ді% Хс, нм Хо, нм Крутизна дисперсии пс/нм2 • км Диаметр поля моды, мкм 6,5 1,0 1250 1585 0,065 7,8 7,0 1,0 1350 1565 0 063 7 7,5 1,0 1445 1535 0,060 Результаты моделирования показывают очень низкую крутизну характеристики полной дисперсии и возможность изменения длины волны Хо между значениями выше и ниже 1550 нм Это последнее свойство делает конструкцию пригодной для использования в волноводах с управляемой дисперсией, как описано выше Диаметры поля моды приемлемы для умеренных плотностей мощности сигнала Нормализованная дисперсия волновода в зависимости от Хс/Х, которая соответствует профилям показателя преломления примера 2, показана на фиг 26 Плоский участок кривой 26 является той областью, где Я,о нечувствительна к производственным отклонениям в геометрической форме световодного волокна Более крутой участок кривой 28 полезен при производстве световодного волокна с управляемой дисперсией Вариант осуществления изобретения, показанный на фиг За, является особенно простым по конструкции и сравнительно простым для производства, что делает возможным процесс изготовления с низкими затратами Центральный ступенчатый профиль 30 показателя преломления отделен от трапецеидального участка 34 участком 32 участки 36 и 38 показаны в качестве альтернативы для участка 32, показатель преломления которого по существу равен показателю преломления слоя оболочки Пример 3. Ступенчатый профиль показателя преломления Профиль показателя преломления на фиг За со второй областью, для которой был принят профиль 32 показателя преломления, был смоделирован с использованием параметров Аі/А « 0,3, А2/А « 0,85 и Д 3 % / Ді% « 0,39 Результаты моделирования приведены в табл 3 Таблица 3 А, мкм Ль % Хс, нм Хо, нм Крутизна дисперсии пс/нм2-км Диаметр поля моды, мкм 7,5 0,6 1240 1579 «0,070 «9,4 8,0 0,6 1323 1575 «0,060 8,4 8,5 0,6 1400 1526 «0,053 «8,1 Обратим внимание, что крутизна характеристики полной дисперсии для последних двух примеров световодных волокон очень низка и диаметр поля моды составляет более 8,0 мкм В первом примере был получен исключительно большой диаметр поля моды световодного волокна, тогда как крутизна характеристики полной дисперсии составила только 0,070 пс/нм2 км Из примеров также видно, что можно увеличивать Аф в обмен на более высокую крутизну Э ф характеристики полной дисперсии Конкретное применение определяет соответствующий компромисс при выборе характеристик световода Для этого профиля показателя преломления имеется соответствующая кривая нормализованной дисперсии волновода в зависимости от отношения ЛсЛ Как показано на фиг 36, кривая яв-/ , ляется относительно плоской для ЛсЛ в диапазоне -/ , примерно от 0,72 до 0,8 Более крутой участок кривой в основном имеет крутизну примерно более 2 для XrjX больше 0,8 Таким образом, изобрение обеспечивает получение оптического волновод ного волокна с сердцевиной из трех частей, которое может изготовляться как волновод с управляемой дисперсией, просто по структуре и потому экономично в производстве, обеспечивает очень низкую крутизну характеристики полной дисперсии, необходимую для систем с высокой скоростью передачи информации, которые могут использовать спектральное мультиплексирование или иметь большие регенерационные участки, и обеспечивает достаточно большой диаметр поля моды для ограничения таких нелинейных оптических эффектов, как четырехфотонное смешение и фазовая автомодуляция или перекрестная фазовая модуляция 41998 о —

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Single-mode optical fiber with dispersion displacement

Автори англійською

Bhagavatula Venkata Adiseishaya

Назва патенту російською

Одномодовое оптическое волокно с дисперсионным смещением

Автори російською

Бхагаватула Венката Адисешайа

МПК / Мітки

МПК: G02B 6/00, G02B 6/02

Мітки: дисперсійним, волокно, оптичне, зміщенням, одномодове

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/9-41998-odnomodove-optichne-volokno-z-dispersijjnim-zmishhennyam.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Одномодове оптичне волокно з дисперсійним зміщенням</a>

Подібні патенти