一几波段光纤的设计.doc

一种几波段光纤的设计 —*********** 简单介绍 目前已有的各种光纤都不能很好的在短波段（S波段：1460-1530nm）、普通波段（C波段：1530-1565nm）、长波段（L波段：1565-1625nm）这样三个波段同时以高的传输速率工作，存在各自不同的缺陷。主要问题是：在该波长范围内非线性效应、色散等因素不能兼顾。因此，根据上述所出现的问题设计一种新型的低色散单模光纤，解决现有的各种单模光纤都不能适应在S-C-L三个连续波段进行多信道窄间隔密集波分复用和粗波分复用的问题。 光纤结构 本发明的技术方案:它包括纤心和包层，其特征是:在纤芯（1）上覆盖有第一折射率下凹环（2），在第一折射率下凹环（2）上覆盖有第二折射率下凹环（3），在第二折射率下凹环（3）上覆盖外芯（4），在外芯（4）上覆盖内包层（5），在内包层（5）上覆盖外包层（7）。本发明第一折射率下凹环宽度d1范围为：0.5um≤d1≤2.5um，第二折射率下凹环宽度d2范围为：0.5um≤d2≤2.5um；第一折射率下凹环和第二折射率凹环的绝对折射率n1、n2分别满足1.447≤n1≤1.456和1.448≤n1≤1.457。第一折射率下凹环（2）和第二折射率下凹环（3）中掺杂了添加物Si2F6 或C2F6 ，其掺杂量分别为0.15%～0.9%和0～0.75%；本发明在1460纳米到1625纳米的波长范围内没有零色散波长；在1460纳米到1625纳米的波长范围内色散在2～8ps/(nm.km)之间，色散斜率不大于0.03ps/(nm2.km)，其截止波长不大于1450nm；在1360纳米到1675纳米的波长范围内，色散在1ps/(nm.km)到131ps/(nm.km)之间，其截止波长不大于1350nm。 结构附图 折射率剖面示意图 结构数据 第一部分为纤芯，半径为3.6um，折射率为1.4645。 第二部分为第一折射率下凹环，尺寸1.55um，折射率为1.45。 第三部分为第二折射率下凹环，尺寸1.3um，折射率为1.452。 第四部分为外芯，尺寸为4.4um，折射率为1.46。 第五部分为光纤内包层，尺寸为5um，折射率为1.456。 第六部分为衬底管，尺寸为10um，折射率为1.457。 第七部分为外包层，尺寸为36.65um，折射率为1.457。 光纤色散 光纤的材料色散随波导结构变化不大，而波导色散对波导结构的改变极为敏感。适当的设计光纤的折射率剖面结构，能够改变波导色散的幅度，实现非零色散位移，还可以改变波导色散随波长增加的斜率，从而改变总的色散斜率，使S-C-L波段到165nm范围内总的色散斜率基本为零，以保持2～11ps/(nm.km)的非零色散。 根据以上原则，对光纤的纤芯和包层进行了适当的设计和调整，是光纤的色散性能参数符合设计条件。这种设计和调整时通过改变纤芯和包层的结构和折射率分布来实现的，同时要兼顾生产的可控性。 色散附图 对设计的光纤剖面结构进行了计算机模拟，计算了色散特性结果如下图： 色散特性示意图 光纤损耗 有效面积的调整对微弯衰减具有明显的影响，由于有效面积和长波长的微弯衰减存在正比关系，必须选择合理的设计，保证一定有效面积的情况下长波长性能仍能保持良好，截止波长主要通过外芯和纤芯设计进行调整。在纤芯外增加了两个低折射率的下凹环兼顾了色散、有效面积、弯曲衰减等指标，在保证色散斜率和弯曲损耗的前提下为兼顾拉曼放大器的应用，有效面积做的适中即可。 损耗附图 光纤的微弯/宏弯曲损耗与波长的关系 总结 本发明的特点是在纤芯上覆盖有第一折射率下凹环和第二折射率下凹环，第二折射率下凹环的折射率比第一折射率下凹环的折射率高。这两个折射率下凹环的折射率对于色散、色散斜率、有效面积具有明显的调节作用，对截止波长有微调作用，并可以使各参数达到最佳化综合配置。并且本发明的纤芯（1）、第一折射率下凹环（2）、第二折射率下凹环(3)、外芯（4）、内包层（5）采用MCVD或PCVD法实现，由于这两个环可以采用各自独立的参数控制，可以使控制精度更高，所制出的光纤预制棒在测试中增添了参考坐标，使工艺控制和实现更加准确易行。 在设计光纤时，全面考虑了S-C-L波段传输单模光纤的各项性能要求和光纤制造工艺的可行性。 图（1） 折射率剖面示意图 图（2） 色散特性示意图