Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ОДНОМОДОВЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ ВОЛНОВОД С БОЛЬШОЙ ЭФФЕКТИВНОЙ ПЛОЩАДЬЮ
ОДНОМОДОВЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ ВОЛНОВОД С БОЛЬШОЙ ЭФФЕКТИВНОЙ ПЛОЩАДЬЮ

ОДНОМОДОВЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ ВОЛНОВОД С БОЛЬШОЙ ЭФФЕКТИВНОЙ ПЛОЩАДЬЮ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Одномодовое оптическое волокно имеет профиль показателя преломления сердцевины, состоящий по меньшей мере из четырех частей. Главными признаками конструкции сердцевины является наличие по меньшей мере двух несмежных частей профиля сердцевины с положительным относительным показателем преломления Δ% и по меньшей мере двух несмежных частей с отрицательным Δ%. Новая конструкция сердцевины волновода обеспечивает создание одномодового оптического волокна для систем связи большой протяженности с высокой скоростью передачи данных и большим расстоянием между регенераторами, которые включают оптические усилители. Структура сердцевины оптического волокна позволяет изготавливать оптические волокна с управляемой дисперсией с эффективной площадью более 60 мкм2. 2 с. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2172507
Класс(ы) патента: G02B6/22
Номер заявки: 98116070/28
Дата подачи заявки: 19.02.1997
Дата публикации: 20.08.2001
Заявитель(и): КОРНИНГ ИНКОРПОРЕЙТЕД (US)
Автор(ы): ЛЬЮ Янминг (US)
Патентообладатель(и): КОРНИНГ ИНКОРПОРЕЙТЕД (US)
Описание изобретения: Изобретение относится к одномодовому оптическому волноводному волокну, предназначенному для использования в системах связи большой протяженности с высокой скоростью передачи, работающих в диапазоне длин волн приблизительно от 1500 до 1600 нм. В частности, новое оптическое волокно имеет большую эффективную площадь в рабочем диапазоне длин волн для уменьшения нелинейных оптических эффектов, искажающих сигнал связи.
Одномодовый оптический волновод с большой эффективной площадью характеризуется меньшими нелинейными оптическими эффектами, включая фазовую автомодуляцию, четырехволновое смешивание, перекрестную фазовую модуляцию и нелинейное рассеяние. Каждый из этих эффектов вызывает деградацию сигнала в системах с высокой мощностью.
Процессы рассеяния, которые приводят к деградации сигнала, в общем случае описываются уравнением, содержащим член exp(cP/Aeff), где c - постоянная, P - мощность сигнала и Aeff - эффективная площадь. Остальные нелинейные эффекты описываются уравнениями, которые включают коэффициент P/Aeff в качестве множителя. Таким образом, увеличение P/Aeff приводит к уменьшению нелинейного вклада в деградацию светового сигнала.
Потребность иметь в системах связи большую информационную емкость при передаче сигналов на большие расстояния без устройств регенерации привела к переоценке подходов к конструированию профиля показателя преломления одномодовых оптических волокон.
Суть этой переоценки заключается в создании оптических волноводов, которые:
- уменьшают нелинейные эффекты, например отмеченные выше,
- оптимизированы для рабочего диапазона длин волн около 1550 нм с более низким затуханием,
- совместимы со спектральной характеристикой усиления оптических усилителей и
- сохраняют желаемые свойства оптических волноводов, например низкое затухание, высокую прочность, усталостную прочность и сопротивление изгибу.
Дополнительное требование, направленное на уменьшение четырехволнового смешивания, может заключаться в нахождении длины волны, соответствующей нулевой дисперсии оптического волокна, вне рабочего окна.
Предыдущие исследования, например раскрытые в заявке на патент США N 08/378780, имели отправной точкой основные концепции разделенной на части конструкции сердцевины, впервые представленной в патенте США N 4715679. В вышеуказанной заявке N 08/378780 описан класс конструкций сердцевины волноводов с большой эффективной площадью. В этой заявке была раскрыта конкретная конструкция, включающая по меньшей мере одну область сердцевины, в которой минимальный показатель преломления был ниже показателя преломления оболочки.
С использованием этих ключевых признаков модель, которая предсказывает свойства конструкций с разделенной на части сердцевиной, была использована для создания семейства конструкций сердцевины, имеющих Aeff и распределение энергии (или распределение напряженности электрического поля) моды, которые характеризуют оптическое волокно, пригодное для использования в наиболее высококачественных системах связи. 9 ноября 1995 года была отправлена заявка на патент, посвященная этому новому семейству волноводов с большой эффективной площадью.
Настоящая заявка является развитием работы, раскрытой в заявке N 08/378780 и заявке, отправленной 9 ноября 1995 года.
Специфическим признаком нового семейства конструкций профиля волокна согласно этой заявке является то, что большая эффективная площадь увязана с близкой к нулю крутизной полной дисперсии в выбранном рабочем диапазоне длин волн. Эта комбинация обеспечивает меньшую нелинейную деградацию сигнала благодаря большей эффективной площади, а также меньшую линейную дисперсию в выбранном диапазоне длин волн.
Определения
- Эффективная площадь равна
Aeff= 2π(∫E2rdr)2/(∫E4rdr), где интегрирование производится от 0 до ∞, а E - электрическое поле, соответствующее распространяющемуся свету.
Эффективный диаметр Deff может быть определен как
Deff= 2(Aeff/π)1/2.
- Площадь модового поля Amf равна π(Dmf/2)2, Dmf является диаметром модового поля, измеренного с использованием второго метода Петермана, 2w=Dmf и w2= (2(∫E2rdr)/[∫dE/dr]2rdr), где интегрирование производится от 0 до бесконечности.
- Альфа-профиль определен как:
n(r) = no(1-Δ[r/a]α),
где n0 - наибольший показатель преломления в альфа-профиле, Δ определен ниже, r - радиус и а - радиус, измеренный от первой до последней точки альфа-профиля показателя преломления. Величина r может быть положена равной нулю в точке n0 альфа-профиля показателя преломления или же первая точка альфа-профиля может быть смещена от оси оптического волокна на заданное расстояние. Если α равна 1, то альфа-профиль является треугольным. Если α равно 2, то альфа-профиль является параболическим. Если α больше 2 и приблизительно равно 6, то профиль приближается к ступенчатому. Действительно ступенчатый профиль показателя преломления соответствует альфа, равному бесконечности, однако для практических целей ступенчатый профиль имеет α приблизительно от 4 до 6.
- Шириной части профиля показателя преломления является расстояние между двумя вертикальными линиями, идущими от соответствующих начальной и конечной точек профиля показателя преломления к горизонтальной оси графика зависимости показателя преломления от радиуса.
- Относительный показатель преломления (Δ %) определяется как:
%Δ = [(n21-n2c)/2n21]×100, где n1 - показатель преломления сердцевины, а n2c - показатель преломления оболочки. Если не оговорено особо, n1 - максимальный показатель преломления в области сердцевины, характеризуемой %Δ.
- За опорный нулевой показатель преломления выбран минимальный показатель преломления в стеклянном слое оболочки. Область в сердцевине с показателем преломления, меньшим, чем эта минимальная величина, считается обладающей отрицательным показателем преломления.
- Устойчивость волокна к изгибу определяется стандартной процедурой, в которой измеряется вносимое затухание, обусловленное изгибом волокна в результате 1 оборота вокруг оправки диаметром 32 мм и 100 оборотов вокруг оправки диаметром 75 мм. Максимально допустимое затухание, обусловленное изгибом, обычно определяется для рабочего окна около 1300 нм и около 1550 нм.
- Альтернативным тестом на изгиб, проводимым для сравнения относительной устойчивости оптического волокна к изгибу, является тест на изгиб, проводимый с использованием гребенки штырей. В этом испытании измеряют вносимое затухание в оптическом волокне, у которого в исходном состоянии по существу отсутствуют потери из-за изгиба. Затем оптическим волокном оплетают гребенку штырей и вновь измеряют затухание. Потери, обусловленные изгибом, определяются как разность между двумя измеренными затуханиями. Гребенка штырей представляет собой набор из десяти цилиндрических штырей, установленных в один ряд и закрепленных в вертикальном положении на плоской поверхности. Расстояние между центрами штырей равно 5 мм. Диаметр штырей равен 0,67 мм. В процессе испытания волокно натягивают так, чтобы обеспечить контакт волновода с частью поверхности штырей.
- Относительное изменение профиля показателя Δi% преломления означает, что любой Δi% может изменяться индивидуально или вместе с другими на данную процентную величину.
- Относительное изменение комбинированного радиуса означает, что изменение полного радиуса Δr сердцевины распределено пропорционально по радиусам отдельных частей сердцевины.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение обеспечивает потребность в одномодовом волноводном оптическом волокне, которое обеспечивает преимущества от использования относительно большой эффективной площади в комбинации по существу с плоской дисперсией, то есть крутизна дисперсии в расширенном рабочем диапазоне длин волн равна приблизительно 0,03 пс/нм2-км или меньше.
В первом аспекте изобретение относится к одномодовому волноводу, имеющему стеклянную сердцевину, которая включает по меньшей мере четыре части. Каждая часть характеризуется профилем показателя преломления, внешним радиусом ri и Δi%. Нижний индекс у показателя преломления и r относится к конкретной части. Части имеют нумерацию от 1 до n, начиная с самой внутренней части, которая включает продольную центральную ось волновода. Слой оболочки, имеющий показатель преломления nc, окружает сердцевину. Сердцевина имеет две несмежные части с положительными Δ% и две дополнительные несмежные части с отрицательными Δ%. При использовании этой основной конфигурации сердцевины было найдено множество наборов Δi% и ri, которые обеспечивают по существу плоскую кривую полной дисперсии, то есть кривую, имеющую наклон приблизительно 0,03 пс/нм2-км или меньше в заранее заданном диапазоне длин волн и эффективную площадь по меньшей мере 60 мкм2. Эффективная площадь нескольких конструкций сердцевины, имеющих эту конфигурацию, превышает 70 мкм2.
Предпочтительный вариант выполнения этого аспекта изобретения обеспечивает по существу нулевой наклон дисперсии в диапазоне длин волн приблизительно от 1450 до 1580 нм. Этот диапазон включает область малого затухания в районе 1550 нм и область диапазона длин волн с высоким коэффициентом усиления оптического усилителя, легированного эрбием.
Предпочтительные величины Δi для двух несмежных частей с положительным Δ% лежат в диапазоне приблизительно от 0,1 до 0,8%. Для двух частей с отрицательным Δ% предпочтительные диапазоны величин составляют от -0,80 до -0,15%.
Предпочтительный профиль показателя преломления для частей с положительным Δ% выбран из группы, включающей альфа-профиль с α в диапазоне приблизительно от 1 до 6, ступенчатый показатель преломления, скругленный ступенчатый профиль показателя преломления и трапециевидный профиль. Предпочтительный профиль показателя преломления для частей с отрицательным Δ% выбран из группы, включающей перевернутый трапециевидный, перевернутый ступенчатый и перевернутый скругленный ступенчатый профили показателя преломления. Понятно, что в конкретном профиле одна часть с отрицательным Δ% может иметь форму перевернутой трапеции, в то время как другая часть с отрицательным Δ% - показатель преломления в виде перевернутой скругленной ступеньки. Количество комбинаций и перестановок в профилях показателя преломления, разделенных по меньшей мере на 4 части, весьма велико. Таким образом, поиск конструкций профиля показателя преломления сердцевины, которые обеспечивают требуемые свойства оптического волокна для практических целей, выполняют с использованием компьютерного моделирования.
Диффузия легирующей примеси в районе центральной линии может обусловить уменьшение показателя преломления в центре в виде перевернутого конуса. Кроме того, диффузия в местах резких изменений концентрации легирующей примеси может вызвать сглаживание плеч ступенчатого профиля показателя преломления. Разработана модель, учитывающая по существу любое изменение профиля показателя преломления, обусловленное обратной диффузией легирующей примеси. Типичная форма уменьшения показателя преломления, обусловленного диффузией, вблизи центра представляет собой перевернутый конус, имеющий радиус основания не более приблизительно 2 мкм.
В наиболее предпочтительном варианте выполнения изобретения части 1 и 3 имеют положительный Δ%, а части 2 и 4 имеют отрицательный Δ%. Как отмечено выше, части нумеруются последовательно, начиная с 1 для части, включающей продольную ось симметрии волновода. В этом варианте выполнения изобретения радиусы имеют следующие пределы: r1 в диапазоне приблизительно от 3 до 5 мкм, r2 - не более приблизительно 10 мкм, r3 - не более приблизительно 17 мкм и r4 - не более приблизительно 25 мкм. Соответствующий Δ% частей в этом варианте выполнения изобретения имеет следующие пределы: Δ1 - в диапазоне приблизительно от 0,20 до 0,70%, Δ2% и Δ4% - в диапазоне приблизительно от - 0,80 до - 0,15% и Δ3% - в диапазоне приблизительно от 0,05 до 0,20%.
Модель сердцевины может использоваться двумя способами:
- можно вводить структурные параметры, то есть количество и относительное местоположение частей сердцевины, форму профиля показателя преломления каждой части, соответствующие значения Δi% и ri каждой части, и вычислять параметры волновода, которые соответствуют такой структуре, или
- можно вводить функциональные параметры, то есть длину волны отсечки, длину волны, соответствующую нулевой дисперсии, крутизну полной дисперсии, эффективную площадь, диаметр модового поля, рабочий диапазон длин волн и затухание волновода, обусловленное изгибом, и вычислять семейство структур, которые обеспечивают такие функциональные возможности.
Так, второй аспект изобретения относится к созданию оптического волокна, имеющего по меньшей мере четыре части. Две несмежные части имеют положительный Δ% и две несмежные части имеют отрицательный Δ%. Величины ri и Δi% соответствующих частей выбраны так, чтобы создать волновод, характеризующийся:
- наклоном полной дисперсии приблизительно 0,03 пс/нм2 или меньше в диапазоне длин волн приблизительно от 1400 до 1575 нм,
- длиной волны, соответствующей нулевой дисперсии, которая лежит вне рабочего окна, то есть в диапазоне приблизительно от 1200 до 1500 нм или больше приблизительно 1575 нм (верхний предел определяется требуемой дисперсией в рабочем окне. Для большинства применений верхний предел равен приблизительно 1750 нм),
- диаметром модового поля, превышающим приблизительно 9 мкм, и
- затуханием, обусловленным изгибом на гребенке штырей, не более 20 дБ.
Примечательным свойством семейства волноводов в этом втором аспекте изобретения является легкость их изготовления. В частности, эти волноводы относительно нечувствительны к изменениям Δi% на +/-3% и изменениям комбинированных радиусов +/-1%, что иллюстрируется расчетными данными, приведенными в табл. 1.
Эти и другие аспекты и преимущества нового семейства конструкций сердцевины будут описаны с помощью следующих чертежей.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1a и 1b иллюстрируется общая форма варианта выполнения нового профиля показателя преломления сердцевины с четырьмя частями,
на фиг. 2a и 2b представлены конкретные примеры варианта выполнения нового профиля показателя преломления сердцевины с четырьмя частями,
на фиг. 3 показана типичная характеристика полной дисперсии нового оптического волокна,
на фиг. 4 сравниваются Deff и диаметр модового поля в некотором диапазоне длин волн для подмножества конструкций новых профилей сердцевины,
на фиг. 5a, 5b и 5c показана чувствительность полной дисперсии к изменениям радиуса или показателя преломления частей в новом профиле показателя преломления сердцевины.
Подробное описание изобретения
В системах связи, в которых обычно требуется скорость передачи данных 1 Гбит/с и выше при расстояниях между регенераторами более 100 км, обычно используют оптические усилители или мультиплексирование со спектральным уплотнением. Таким образом, изготовители оптического волокна вынуждены разрабатывать волноводы, которые менее восприимчивы к нелинейным эффектам, обусловленным более мощными сигналами или четырехволновым смешиванием, которое может происходить в мультиплексных системах. Понятно, что подходящее оптическое волокно должно также иметь низкую линейную дисперсию и низкое затухание. Кроме того, чтобы обеспечить мультиплексирование со спектральным уплотнением, оптическое волокно должно иметь эти свойства в конкретном расширенном диапазоне длин волн.
Особое преимущество из-за своей дешевизны и дополнительной гибкости имеют конструкции волновода, которые относительно просто изготовить и которые позволяют управлять дисперсией. Описанные здесь конструкции хорошо подходят для управления дисперсией, при котором дисперсию волновода изменяют по длине оптического волокна для изменения полной дисперсии между положительным и отрицательным значениями.
Новая конструкция разделенной на части сердцевины согласно настоящей заявке обеспечивает перечисленные выше требуемые свойства.
Общее представление о профиле показателя преломления сердцевины иллюстрируется на фиг. 1a и 1b, где показана зависимость Δ% от радиуса волновода. Хотя на фиг. 1a и 1b показаны только четыре дискретные части, следует понимать, что выполнение функциональных требований может быть обеспечено формированием сердцевины, имеющей больше четырех частей. Однако варианты выполнения, имеющие меньшее количество частей, обычно проще в изготовлении и поэтому предпочтительны.
Характерные элементы структуры профиля показателя преломления для нового оптического волокна показаны с помощью частей 4 и 8 сердцевины, которые являются несмежными частями, имеющими положительный Δ%, и частей 2 и 6 сердцевины, которые являются несмежными частями, имеющими отрицательный Δ%. Части, имеющие положительные и отрицательные могут быть разделены более чем одной частью. Профиль показателя преломления, соответствующий каждой части, может быть отрегулирован для достижения такой конфигурации сердцевины, которая обеспечивает требуемые свойства оптического волокна.
Штриховые линии 10, 12 и 14 показывают альтернативную форму профиля показателя преломления для трех частей, включающих новую сердцевину волновода. Внешние радиусы 5, 7, 9 и 11 частей также могут быть изменены для достижения конфигурации сердцевины, которая обеспечивает требуемые свойства волновода. Поскольку переменными являются количество частей, форма профиля частей, Δ% частей и радиус, то понятно, что проблема разработки наиболее просто решается с использованием компьютерного моделирования. Основные элементы такой модели обсуждаются в заявке N 08/323795.
На фиг. 1b иллюстрируется вариант новой конфигурации сердцевины волокна. В этом случае части 16 и 20, имеющие положительный Δ%, являются первой и третьей частями. Вторая и четвертая части 18 и 22 имеют отрицательный Δ%. Линии 3 и 21 на соответствующих фиг. 1a и 1b представляют показатель преломления оболочки, который используется для вычисления параметров Δ% частей.
Пример 1. Вариант выполнения изобретения с четырьмя частями
На фиг. 2a изображен вариант выполнения новой сердцевины волновода, имеющей четыре части 26, 28, 30 и 32. Форма каждой из частей представляет собой скругленную ступеньку. Округление углов ступенчатых профилей, так же как и уменьшение 24 показателя преломления вблизи центральной линии, может происходить из-за диффузии легирующей примеси при изготовлении оптического волокна. Можно компенсировать такую диффузию, например, при операции легирования, но часто этого не требуется.
На фиг. 2a Δ1% части 26 близок к 0,39%, Δ2% части 28 близок к -0,25%, Δ3% части 30 близок к 0,12% и Δ4% части 32 близок к -0,25%. Соответствующие внешние радиусы частей, начиная от самой внутренней части и следуя в наружном направлении, равны приблизительно 4, 6,5, 15 и 22 мкм.
Эта структура сердцевины обеспечивает такие характеристики оптического волокна:
- диаметр модового поля 9 мкм,
- Deff 9,3 мкм,
- Aeff 68 мкм2,
- длину волны отсечки 1400 нм,
- потери, обусловленные изгибом на гребенке штырей, 20 дБ и
- наклон полной дисперсии не более 0,03 пс/нм2-км.
Сравнительный пример 2. Вариант выполнения изобретения с четырьмя частями
На фиг. 2b изображен вариант выполнения новой сердцевины волновода, имеющей четыре части 36, 38, 40 и 42. Форма каждой из частей представляет собой скругленную ступеньку. Как отмечено выше, скругление углов ступенчатых профилей, так же как и уменьшение показателя преломления вблизи оси, может происходить из-за диффузии легирующей примеси.
На фиг. 2b Δ1% части 36 близок к 0,40%, Δ2% части 38 близок к -0,25%, Δ3% части 40 близок к 0,12% и Δ4% части 42 близок к -0,25%. Соответствующие внешние радиусы частей, начиная от самой внутренней части и следуя в наружном направлении, равны приблизительно 4, 6,5, 15 и 23,5 мкм.
Отметим, что в структурных различиях между профилями показателя преломления, изображенными на фиг. 2a и 2b, существенным является то, что отрицательный Δ% является менее отрицательным и что полный радиус сердцевины увеличен на 1-2 мкм.
Эта структура сердцевины обеспечивает такие характеристики оптического волокна:
- диаметр модового поля 9,2 мкм,
- Deff 9,6 мкм,
- Aeff 72 мкм2,
- длину волны отсечки 1404 нм,
- потери, обусловленные изгибом на гребенке штырей, 12 дБ и
- наклон полной дисперсии не более 0,03 пс/нм2-км.
Длина волны отсечки возросла незначительно, но устойчивость к изгибу улучшилась чрезвычайно, a Aeff в сравнительном примере возросла примерно на 6%. Структурными изменениями, которые совместно обеспечивают создание улучшенного волновода, является увеличение Δ% в частях с отрицательным показателем преломления и увеличение полного радиуса. Это является показателем устойчивости новой конфигурации профиля показателя преломления сердцевины к внешним воздействиям в том смысле, что увеличение Aeff и устойчивость к изгибу могут быть достигнуты одновременно.
График 46 полной дисперсии, характерной для новой конструкции профиля показателя преломления сердцевины, показан на фиг. 3. Плоская область кривой 44 охватывает диапазон длин волн приблизительно от 1400 до 1570 нм. Таким образом, в этом рабочем диапазоне длин волн нелинейные дисперсионные эффекты ограничены из-за большей эффективной площади. Кроме того, линейная дисперсия ограничена за счет поддержания низкой полной дисперсии на рабочей длине волны.
Преимущество подмножества новых конструкций сердцевины иллюстрируется на фиг. 4. Эффективный диаметр 48 больше, чем диаметр 50 модового поля в диапазоне длин волн по меньшей мере от 1200 до 1800 нм. Большее значение Deff служит для ограничения нелинейных эффектов за счет уменьшения мощности сигнала на единицу площади. Меньший диаметр модового поля обеспечивает лучшую устойчивость к изгибу, поскольку большая доля мощности сигнала направляется волноводом, чем излучается. Именно это свойство сердцевины волокна нового волновода ограничивает нелинейные эффекты и, в то же самое время, обеспечивает хорошее удержание энергии в пределах волновода и, таким образом, хорошую устойчивость к изгибу.
Относительная нечувствительность спектральной зависимости полной дисперсии к изменению полного радиуса показана на фиг. 5a. Кривая 54 является опорной кривой для сердцевины, имеющей комбинированный радиус r. Кривая 58 соответствует полной дисперсии в оптическом волокне с комбинированным радиусом сердцевины, определенным выше, на 1% большим, чем r. Кривая 56 соответствует полной дисперсии в оптическом волокне с комбинированным радиусом сердцевины на 1% меньшим, чем r. Заметим, что смещение кривых 56 и 58 от опорной кривой 54 не превышает приблизительно 2 пс/нм-км.
Относительная нечувствительность полной дисперсии к изменениям показателя преломления любой или всех частей иллюстрируется на фиг. 5b. Кривая 60 является опорной кривой. Кривые 64 и 62 представляют полную дисперсию для случаев, когда показатель преломления изменяется на +3% и -3% соответственно. Здесь снова кривые 64 и 62 не отличаются от опорной кривой 60 больше, чем приблизительно на 2 пс/нм-км.
В таблице даны среднее значение и стандартное (среднеквадратичное) отклонение выбранных параметров оптического волокна, когда комбинированный радиус меняется на +/-1%, а показатель преломления одновременно меняется на +/-3%. Опорный профиль является по существу тем же, что и в сравнительном примере 2.
Видно, что отклонение от целевых значений незначительно, это указывает на то, что конструкция сердцевины обеспечивает относительно стабильные свойства оптического волокна для указанных изменений структуры сердцевины оптического волокна.
Изменения радиуса, которые приводят к изменению знака полной дисперсии, показаны на фиг. 5c. Опорной, как и прежде, является кривая 54 полной дисперсии на фиг. 5a. Изменение комбинированного радиуса на 1,5% дает кривую 68 полной дисперсии. Изменение комбинированного радиуса на 2,5% и 4,5% приводит к кривым 66 и 70 полной дисперсии соответственно. Таким образом, новая конструкция сердцевины легко адаптируется для изготовления оптического волокна с управляемой дисперсией. Периодические изменения радиуса вдоль волокна приведут к периодическим изменениям знака полной дисперсии, так что полная дисперсия для всего отрезка оптического волокна может быть сделана по существу равной нулю, в то время как полная дисперсия в точках вдоль волноводного волокна не является нулевой. Это управление полной дисперсией по существу устраняет четырехволновое смешивание при поддержании очень низкой полной дисперсии на всей длине волновода.
Хотя здесь были описаны конкретные варианты выполнения изобретения, оно тем не менее ограничено только следующей формулой.
Формула изобретения: 1. Одномодовое оптическое волноводное волокно, содержащее стеклянную сердцевину, расположенную симметрично относительно продольной оси оптического волокна и включающую по меньшей мере четыре части, каждая из которых имеет профиль показателя преломления, относительный показатель преломления Δi% и внешний радиус ri, где i - целое число, которое относится к конкретной части, причем части нумеруются последовательно от 1 до n, начиная с первой части, расположенной на указанной оси, и слой стеклянной оболочки, сформированный поверх указанной сердцевины и заключающий в себя эту сердцевину, причем указанный слой оболочки имеет показатель преломления nc, отличающееся тем, что по меньшей мере две несмежные части сердцевины имеют положительный относительный показатель Δ% преломления и по меньшей мере две несмежные части сердцевины имеют отрицательный относительный показатель преломления Δ%, а внешний радиус ri и значение Δi% каждой указанной части выбраны так, чтобы обеспечить крутизну дисперсии 0,03 пс/нм2 • км или менее в заранее заданном диапазоне длин волн и эффективную площадь более 60 мкм2.
2. Одномодовое оптическое волноводное волокно по п.1, отличающееся тем, что заранее заданный диапазон длин волн составляет 1450 - 1580 нм.
3. Одномодовое оптическое волноводное волокно по п.1, отличающееся тем, что указанные по меньшей мере две части с положительным Δ% имеют Δ% в диапазоне 0,1 - 0,8%, а указанные по меньшей мере две части с отрицательным Δ% имеют Δ% в диапазоне (-0,80) - (-0,1)%.
4. Одномодовое оптическое волноводное волокно по п.1, отличающееся тем, что указанные по меньшей мере две части с положительным Δ% имеют профиль показателя преломления, выбранный из группы, включающей альфа-профиль, для которого α лежит в диапазоне 1 - 6, ступенчатый профиль показателя преломления, ступенчатый профиль показателя преломления со скругленными углами и трапециевидный профиль, а указанные по меньшей мере две части с отрицательным Δ% имеют профиль показателя преломления, выбранный из группы, включающей перевернутый ступенчатый профиль показателя преломления, перевернутый ступенчатый профиль со скругленными углами и перевернутый трапециевидный профиль.
5. Одномодовое оптическое волноводное волокно по п.4, отличающееся тем, что в профиле показателя преломления первой части указанной стеклянной сердцевины максимальный показатель n1 преломления смещен в сторону от оси волновода, причем профиль показателя преломления уменьшается монотонно от значения n1 до значения показателя преломления на оси, образуя около оси уменьшение показателя преломления в виде перевернутого конуса, который имеет радиус основания, не превышающий 2 мкм.
6. Одномодовое оптическое волноводное волокно по п.5, отличающееся тем, что указанная стеклянная сердцевина содержит четыре части, причем Δ1% и Δ3% положительны, а Δ2% и Δ4% отрицательны.
7. Одномодовое оптическое волноводное волокно по п.6, отличающееся тем, что r1 находится в диапазоне 3 - 5 мкм, r2 не превышает 10 мкм, r3 не превышает 17 мкм, а r4 не превышает 25 мкм и r4 > r3 > r2 > r1.
8. Одномодовое оптическое волноводное волокно по п.7, отличающееся тем, что указанная стеклянная сердцевина имеет Δ1% в диапазоне 0,20 - 0,70%, Δ2% в диапазоне (-0,80) - (-0,15)%, Δ3% в диапазоне 0,05 - 0,20% и Δ4% в диапазоне от (-0,80) - (-0,15)%.
9. Одномодовое оптическое волноводное волокно, содержащее стеклянную сердцевину, расположенную симметрично относительно продольной оси оптического волокна и включающую по меньшей мере четыре части, каждая из которых имеет профиль показателя преломления, относительный показатель преломления Δi% и внешний радиус ri, где i - целое число, которое относится к конкретной части, причем части нумеруются последовательно от 1 до n, начиная с первой части, расположенной на указанной оси, и слой стеклянной оболочки, сформированный поверх указанной сердцевины и заключающий в себя эту сердцевину, причем указанный слой оболочки имеет показатель преломления nc, отличающееся тем, что по меньшей мере две несмежные части сердцевины имеют положительный относительный показатель Δ% преломления и по меньшей мере две несмежные части сердцевины имеют отрицательный относительный показатель преломления Δ% , а внешний радиус ri и Δi% каждой указанной части выбран так, чтобы обеспечить следующие рабочие характеристики: крутизну дисперсии 0,03 пс/нм2 • км или менее в диапазоне длин волн 1400 - 1575 нм, длину волн, соответствующую нулевой дисперсии, находящуюся вне рабочего окна, лежащего в диапазоне 1450 - 1580 нм, диаметр модового поля больше 9 мкм и затухание, обусловленное изгибом на гребенке штырей, не более 20 дБ.
10. Одномодовое оптическое волноводное волокно по п.9, отличающееся тем, что рабочие характеристики нечувствительны к изменению Δi% на +/-3% и изменению комбинированного радиуса на +/-1%.
11. Одномодовое оптическое волноводное волокно по п.9, отличающееся тем, что профиль сердцевины изменяется вдоль отрезка волокна так, чтобы обеспечить заранее заданную величину полной дисперсии, соответствующую этому отрезку волокна.