专利名称：色散连续变化的纤维的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤传输领域，更具体地说，涉及光纤传输系统中的色散补偿和色散斜率。
在高速率和波分复用的新传输网络中，控制色散，尤其是控制大于或等于10Gbit/s的速率是很有益处的；对于所有的波分复用来说，目标是获得一种在链接上几乎零累积色散，以便限制脉冲展宽。在整个传输系统上，有几百个ps/nm色散累积值是可以接受的。同样有益的是防止在系统中使用的波长的附近出现色散零值，对其来说，非线性效应更为重要。最后，人们同样感兴趣的是限制多路复用范围内的色散斜率，以便防止或限制多路传输信道之间的失真。这种色散补偿和色散斜率问题对具有高速率传输系统非常突出，对于具有40Gbit/s信道速率的波分复用传输系统来说尤为典型。更加严重的问题是带宽增加并达到大于或等于30nm，甚至35nm。
人们传统地使用被称为SMF的纤维(是英文“Single ModeFiber”单模光纤的缩写)作为光纤传输系统中的线路纤维。申请人以标号ASMF200销售具有在1300和1320nm之间的色散消除波长λ0和具有一种在1285-1330nm的范围内的小于或等于3.5ps/(nm.km)，并且在1550nm处为17ps/(nm.km)的色散的阶跃折射率单模纤维。在1550nm色散斜率约为0.06ps/(nm2.km)。
在市场上同样出现色散位移纤维或DSF(是英文“Dispersionshifted fiber”的缩写)。这些纤维在传输中使用的传输波长上色散明显是零，该波长通常不同于石英色散明显是零的1.3μm的波长，也就是说，石英色散不是零，要补偿—由此使用偏移术语—通过增大纤芯和光纤包层之间的折射率偏差Δn。这种折射率偏移可使波长偏移，在该处色散是零；当制造预制棒时，通过向预制棒中掺杂获得这种折射率差，例如用已知的在此并未详细描述的MCVD方法。
人们用NZ-DSF+(是英文“non-zero dispersion shifted fiber”的缩写)形容偏移色散纤维，对于使用的纤维波长具有一种非零并且正的色散。对于波长来说，这些纤维具有一种在1550nm小于10ps/(nm.km)的弱色散，和一种在0.04和0.1ps/(nm2.km)之间的色散斜率。
法国专利FR-A-2790107提出一种线形纤维，完全适用于密集的波分复用传输，对于每信道10Gbit/s的速率具有一个100GHz的信道之间的间隔；这种纤维对于1550nm的波长具有一种大于或等于60μm2有效表面积，一种在6-10ps/(nm.km)之间的色散，和一种小于0.07ps/(nm2.km)的色散斜率。
为了补偿SMF或NZ-DSF+纤维中的色散和色散斜率，人们知道使用短长度色散补偿纤维DCF(英文是Dispersion CompensatingFiber)。该传输系统的一个实施例，在该实施例中，SMF线形纤维中色散通过在M.Nishimura et autres，Dispersion compensating fibersand their applications，OFC’96 Technical Digest ThA1中描述DCF纤维补偿。这种色散补偿纤维的使用在L.Grüner-Nielsen et autres，Large volume Manufacturing of dispersion compensating fibers，OFC’98 Technical Digest TuD5中同样提及过。这种纤维的缺陷是成本高。
在不同专利中描述过一些DCF纤维。在临近1550nm波长，这些纤维具有一种负色散，补偿线形纤维中累积的色散，上述纤维可具有一种负色散斜率，补偿线形纤维色散正斜率。US-A-5 568 583或US-A-5361 319提出一种DCF纤维，补偿一种在1550nm约17ps/(nm.km)色散的SMF纤维色散。WO-A-99 13366，EP-A-0 674 193还有US-A-5838 867提供有关偏移色散纤维的色散补偿纤维的其它实施例。这些DCF纤维的问题是它们的费用，以及进入系统中后衰减。
曾以DMF名称提出过(英文“Dispersion Managed Fiber”的缩写或是色散管理纤维)随着长度变化的色散纤维。这种纤维是使用色散补偿纤维的一种变型。提出的一种解决方案是形成一种带有邻接部分的纤维，具有相反的色散和色散斜率，以及尽可能短的不同部分之间的过渡区。在EP-A-0 737 873，US-A-5 887 105，EP-A-0 949 520，EP-A-0 949 519，WO-A-99 57822，WO-A-99 42869中特别提出了这种纤维。它可限制非线性效应，色散保持很强状态，在长度短的过渡区中的除外；各部分长度和各部分色散的选择可控制全部纤维的色散。
T.J.Atwood et W.K.Adcox，Designing a large effective area fiberfor submarine systems(NFOEC’99，National Fiber Optics EngineerConference)强调有效表面积对减少非线性效应的重要性；该文献指出对于SMF纤维非线性相互作用有效长度约是20km。该文献同样提出一种传输系统理想的色散分布。
对于孤子型的RZ信号传输来说，同样提出随纤维长度按指数律的缩小传输纤维色散；这些纤维被称为DDF(英文是Dispersiondecreasing Fiber逐渐减小色散的纤维)。当沿着光纤传播时，尽管信号减弱，沿着纤维色散的这种变化可保留一种孤子状态。EP-A-0 664464提出一种纤维，在纤维两端之间的折射率分布逐渐变化。为了能以孤子状态传输，在纤维的一端有正色散，另一端有零色散或极弱色散。通过制造带有可变折射率的预制棒获得纤维，以便在拉制纤维后获得一种恒定直径的纤维。纤维作为孤子信号传输系统中线形纤维被使用。EP-A-0 789 256同样提出一种孤子状态传输的逐渐缩小的色散纤维。与其使纤维特点连续变化，该文献提出沿着纤维准备一些色散不连续跳变，以便接近纤维色散指数律缩小。WO-A-98 25861提出一种阶跃折射率光纤的制造方法。
EP-A-0 518 749提出一种具有可变传播特点的阶跃折射率光纤，目标是通过布里渊散射效应减少后向散射，尤其是当注入纤维中光强度增大时。因此提出沿着纤维改变芯径，纤芯折射率，玻璃成分，和纤芯中的残留电压。实施例中提出的变化是一些周期性变化。
在现有技术中，特别是在该文献中提出的逐渐缩小的色散光纤适合于孤子信号。与现有技术相比，本发明的问题是在传输系统中色散补偿问题，尤其是在非孤子信号地面传输系统中的色散补偿问题。本发明提出一种解决方案，可限制传输系统中全部色散补偿，并提供所需要的色散补偿光纤长度。在现有技术中提出的，并已在本发明某些实施方式中得到解决的另一个问题是光纤的制造问题，其传播特点是随长度变化的；WO-A-98 25861中提出的解决方案涉及皱形锥度的补偿，这使制造过程复杂化。
光纤被作为传输系统中两个中继器之间的管段始端的线形纤维使用；当光纤传输信号具有大功率时，临近光纤第一端的色散值可限制非线性效应。色散的衰减可向色散较弱的线形光纤转换—这可构成光纤的一部分。整个光纤具有一种比现有技术中的线形光纤还要弱的累积色散，这样限制了色散补偿的需要。
更准确地说，本发明提出一种在其第一端具有+6和+17ps/(nm.km)之间的色散和在第二端具有+3和+14ps/(nm.km)之间的色散的光纤；在光纤第一端的色散和在光纤第二端的色散之间的差大于或等于2.5ps/(nm.km)并且色散沿着光纤连续变化。
最好是光纤在临近其第一端具有第一部分，其中色散平均大于或等于6ps/(nm.km)。第一部分可具有的长度大于或等于10km；在第一部分中，色散纵向变化率最好是在-1.4和+0.1ps/(nm.km2)之间。
在本发明实施例中，沿着光纤的色散变化率明显恒定。该比例可在-1.4和-0.05ps/(nm.km2)之间。
同样可提供实质上完全在光纤一部分中进行色散变化，该部分光纤具有的长度小于光纤的整个长度。在第一个实施例中，色散逐渐下降的光纤部分的长度是在10和35km之间。在这种情况下，最好是在色散逐渐降低的光纤部分中的色散纵向变化率在-1.4和-0.07ps/(nm.km2)之间。
同样可能的是色散逐渐下降的光纤部分的长度在1和5km之间。在这种情况下，有益的是在色散逐渐降低的光纤部分中的色散纵向变化率在-14和-0.5ps/(nm.km2)之间。
在任何情况下，光纤在临近其第二端具有第二部分，其中色散小于或等于14ps/(nm.km)。第二部分可具有的长度大于或等于1km。
有益的是光纤完全具有一个矩形折射率分布，具有一个耗尽沟(tranchée deprimée)和一个环。最好是矩形、耗尽沟和环的半径沿着光纤是相同的。
本发明同样提出一种至少有一个接收机和这种光纤的传输系统，该光纤通过其第一端接收接收机中的放大信号。人们还可提供一种基本上恒定色散光纤，它与该光纤的第二端连接。
图1，使用本发明光纤的传输系统的示例；图2，在本发明实施例中，随光纤长度的变化而变化的色散、色散斜率和模半径的示意图；图3，本发明一种光纤分布图的一般形状；图4，是图2光纤传播特点的示意图；图5，是与图2中一样的一种光纤，在图1同类型的系统中四种光波混合效率曲线图；图6、图7和图8，是本发明光纤的第二实施方式，与图2、图4和图5类似的示意图。
在后面描述了本发明各种实施方式。在第一实施方式中，参照图2至图5，描述了沿着光纤的色散变化率从光纤的一端到另一端是恒定的。在第二实施方式中，参照图6至图8，描述了色散在光纤一部分中变化较大；换句话说，色散的变化不是沿着光纤平均分布，而是比较定位。在这些实施方式中，光纤不具有接头通过拉制皱形可被获得，通过CVD或VAD(掺杂层的厚度和/或掺杂剂的比例)，其掺杂特性将沿着其轴心变化。在MCVD的情况下，人们获得在10km或更长的光纤中可产生的色散变化。所以MCVD特别适合具有固定并相对弱的色散纵向变化率的光纤制造。在VAD的情况下，人们获得在1km或更长的光纤中可产生的色散变化。因此，VAD尤其适合限制区域的光纤的制造，在此，色散有较大比率的变化。
通过拉制皱形也可获得光纤，用磨削法改变纤芯，用非固定速率等离子体沉积法回填纤芯，正如EP 0737873 A2中描述的一样；人们在拉制的光纤中遇到拉制光纤长度约1至5km时典型的光特性巨变，色散纵向变化率停留在下面提及的范围内。
在改变纤芯的一种预制棒中，正如沿着预制棒的沉积特性变化的纤芯，可防止光纤封装所引起的损失。沿着光纤没有接头是专业人员可得出的一个特点，用光纤直观检查和光纤中传播特性分析一个接头可导致一种色散间断变化。在接头处，从接头的第一光纤色散值向接头的第二光纤色散值转变。
相反，在使预制棒特性改变的同时，可以说沿着拉制光纤的色散是连续的，—即在几厘米长的色散没有标出变化。上面提出的特征距离至少按公里计算。
临近其第一端，即在其光信号输入端，光纤具有一个较大的色散。由于临近其第一端的光纤的高色散值，FWM(Four Wave Mixing)非线性效应和交叉相位调制效应XPM在放大时受到限制；从该观点上看，临近光纤第一端的色散值最好接近传统的线形光纤的色散值，如一种SMF或NZ-DSF光纤。本发明光纤可与中继器输出连接，代替传统的线形光纤，从而避免非线性效应超量增大。基于这种观点不再需要匹配中继器连接本发明光纤。
有益的是，光纤中平均色散大于+6ps/(nm.km)值，在至少为10km的长度上。这种色散阈值和长度可根据输入信号功率和非线性效应进行选择正如上面提及的Atwood和Atcox文章中说明的那样，非线性效应取决于有效表面积、信号强度和色散；其入射将随着传播长度减弱；所以当信号功率级降低时，在有足够的传播距离之后，才可能做到降低色散值。该色散值的下降不导致由于非线性效应引起大量的损失。在光纤的第一部分，色散并非必须是恒定的它可增大或降低。这对于纵向变化率绝对值小于0.6ps/(nm.km2)是合适的。其实，调整光纤第一部分的色散一方面是为了使因非线性效应造成的损失小于由传输系统特性确定的某些阈值，另一方面是为了使累积的色散保持最低。所以局部色散应在光纤第一部分中缓慢变化，以便满足这两个限制。然而有利的是在光纤第一部分色散缓慢减少(绝对值比率小于+0.6ps/nm2/km)，以便使在该部分累积的色散最小化，条件是线性效应保持在上述阈值以下。
色散可随后减少。比光纤第一部分还要小的色散值的这种调整限制了在剩余光纤和管段中累积的色散。其实将指出可能的是光纤与较弱色散的光纤连接—正如第一实施方式中的实施例—或光纤具有较弱色散部分直至其第二端，正如第二实施方式中描述。图2中的分布可由色散光纤的部分完成。
光纤输出端色散值取决于传输系统。该色散值要有足够的高，以便限制非线性效应下限为2.5ps/(nm.km)较合适。光纤第二端色散值小于光纤第一端色散值，以便降低光纤长度上的累积色散值。在第一端色散值与第二端色散值之间的差大于或等于2.5ps/(nm.km)保证了累积色散的一个良好的减少。在考虑第一部分色散平均值的同时，人们可使第一部分色散平均值和光纤第二端色散值之间的差大于或等于2.5ps/(nm.km)。
图1给出本发明传输系统示意图。在图上用TX1表示一个发射机，用RX2表示接收机。用多个线形光纤段41至4n连接这两个部件。这里由线形光纤可想到光纤将沿着传输系统扩展，其长度显然与系统长度一致。在光纤段之间放置中继器51至5n-1。一个中继器包括一个铒掺杂光纤放大器；人们可同样准备一个色散补偿光纤部分7i。在图上未提及滤波器和有关本发明运行的无直接影响的其它部件。
至少一个线形光纤段—最好所有段—由本发明某一部分9i形成，并与一个中继器的输出端连接，而后是具有基本恒定色散的光纤部分10i。
图中传输系统运行如下。在中继器5i-1中放大传输信号；在中继器输出端，信号首先通过光纤第一部分9i传输，其中色散足够升高以便限制非线性效应；然后信号传输到第二部分，其中色散迅速降低。然后信号穿过线形光纤第二部分10i，在此被传输到下一个中继器。
在图1的系统中线形光纤段中累积的色散比在现有技术系统中的弱。通过比较一个使用NZ-DSF光纤的线形光纤的传输系统，在1550nm的色散约8ps/(nm.km)。对于100km的中继器之间的一段来说，在1550nm信道上累积色散约800ps/(nm.km)；在1550nm色散斜率接近0.058ps/(nm2.km)，在两个30nm间隔的信道，其中一个轴心信道为1550nm，另一个为1580nm之间的累积色散差约为174ps/nm。
观察图1中的一个系统。第一段9i的光纤的全长20km；在其第一端，具有9ps/(nm.km)的色散，和在其第二端具有4ps/(nm.km)的色散。在1550nm的色散在一个20km长度上以-0.125ps/(nm.km2)的速率从9ps/(nm.km)逐渐降至6.5ps/(nm.km)；光纤第二部分是一种在1550nm4ps/(nm.km)恒定色散的NZ-DSF光纤。该段累积色散在1550nm约为475ps/(nm.km)。光纤第一部分9i色散的平均斜率在1550nm约为0.042ps/(nm2km)，而在第二部分的光纤10i中约为0.024。在整个段上，在一个1550nm和一个1580nm的两个分开30nm的信道之间累积色散差约为83ps/(nm.km)。
与作为比较部件使用的传输系统相比，本发明可限制所需色散补偿光纤长度，补偿线形光纤中累积色散，因此减少线形损失。例如，一种在1550nm的光纤DCF特征为色散为-100ps/nm/km和衰减0.5dB/km，本发明可减少系统中需使用的色散光纤长度约系数1.7，可缩小约1.63dB的线形损失。通过减少每个中继器中的其中具有色散补偿光纤的光纤长度获得该减少，但人们可减少传输系统中色散补偿光纤段的数量。
在此将指出人们可准备一个继器输出端和图1光纤之间的恒定色散光纤段；这样不会影响本发明光纤的功能，并提高了累积色散以及光纤之间的接头数量。同样很清楚人们可使用另一类型的色散补偿装置，而不是色散补偿光纤，如布拉格网络或其它网络；同样可能的是色散补偿光纤将作为线形光纤使用。在任何情况下，本发明可限制需补偿的累积色散。
在图1的实施例中，第二部分的光纤10i同样可并入本发明光纤9i中。这样可限制因两个光纤部分接头所产生的损失。
现在给出一种实施方式来描述本发明光纤最佳传输特点。这些传播特点在1550nm被测试，除非另外指出-在2m上测试的截止波长小于1550nm；-光缆截止波长小于1300nm；-有效表面积大于40μm2，最好是大于45μm2；-微弯灵敏度小于1，或最好小于或等于0.5；-模直径大于4μm；-半径为30mm的100圈的弯曲损耗小于103dB；-一个10mm的环的弯曲损耗小于20dB/m。
根据UIT-T G650标准，有效截止波长小于1550nm，保证C和L带中光纤单模性能。通过与基准为ASMF 200市场销售的光纤相比较，相应评估了光纤的微弯灵敏度；人们可使用两个栅格之间光纤的压缩法。
用测试由光纤绕组所产生的损失的已知形式评估弯曲损耗。例如可围绕一个半径30nm的套管缠绕100圈光纤，并测试因绕组引起的损耗；人们同样可围绕半径10nm的套管简单地形成一个光纤圈，并测试线性损耗。弯曲损耗的限制保证了本发明光纤安装在电缆中时具有很好的承受力。
图2给出一个色散、色散斜率和模半径根据本发明第一实施方式中光纤长度的示意图。在曲线图上，纵坐标标出色散以ps/(nm.km)，模直径W02以μm，和色散斜率以ps/(nm2.km)为单位。横坐标标出光纤长度km。从在图的左面的光纤第一端开始测试光纤长度。
如图中所示，色散连续变化，并有规律地在第一端从9ps/(nm.km)值起，直至第二端6.5ps/(nm.km)值。该逐渐缩小与色散变化率-0.125ps/(nm.km2)相符。色散斜率在0.053ps/(nm2.km)至0.031ps/(nm2.km)之间变化。模直径在光纤整个长度上基本恒定，接近值4μm。Aλ＝1.55μm，色散与色散斜率平均值分别为7.8ps/(nm.km)和0.042ps/(nm2.km)。通常，光纤可具有10至35km的长度，色散纵向变化率在-1.4和-0.05ps/(nm.km2)之间。这些数值保证光纤两端色散的变化是在2.5和14ps/(nm.km)之间。
图3示出本发明光纤设定点折射率分布示意图；如上所示，在该实施例中，折射率分布是矩形折射率分布，有一个隐藏沟和一个环；通过具有恒定半径的折射率值的变化，很容易获得沿着光纤的色散变化。从光纤中心开始折射率分布具有-一个基本恒定的折射率大于或等于包层折射率的中心部分；-一个小于或等于包层折射率的折射率环形部分；构成折射率分布的整体被称为“带有一个隐藏沟或凹陷沟的矩形”。
围绕隐藏沟，图3具有一个环，即大于包层折射率的折射率部分，由此产生带有一个隐藏沟和一个环的矩形折射率分布。以下图表给出折射率值和可获得图2光纤的半径。人们用r1表示光纤中心部分的半径，r2表示隐藏沟外部半径，r3表示环外部半径。
分别用Δn1，Δn2和Δn3表示矩形，隐藏部分和环的折射率与包层相比的差。
以下图表给出图2光纤两端的参数值的差。图表中示出在使隐藏层折射率变化时很容易获得的光纤光特性变化情况。当构成一种预制棒时可获得这种折射率变化，通过连续改变MCVD或VAD掺杂阶段沉积层的掺杂剂。光纤分布变化被说成是前述的“连续”；在实践中，这种“连续性”是制造预制棒时掺杂物控制系统的属性。在实际操作中，发现拉制光纤的光特性沿着光纤连续发生变化。
图4给出图2其它光纤传播特性的一种图形表示。与图2类似，横坐标标出的是光纤的长度。纵坐标是弯曲损耗，有效表面积以及理论上的截止波长。曲线图示出沿着光纤的这些不同参数变化较小。
图5示出频率偏差等于50GHz和各信道功率为20dBm的两个信道沿L长度的4种波混合效率的示意图。图5中的插图用图形说明4波混合相互作用的过程，通过具有p功率f1和f2频率的两个信道的相互作用，致使P3功率的f3＝2f1-f2和f4＝2f2-f1频率生成。所进行的计算是针对由Lkm实施例光纤和具有+4ps/nm/km色散的(100-L)km光纤构成100km全段长度，具有43μm2的有效表面积。水平线表示在100km的光纤中4波混合效率的高度，其特点是色散+7.5ps/(nm.km)和有效表面积为60μm2。
图5示出一个由20km实施例光纤和80km具有恒定色散+4ps/nm/km和有效表面积43μm2为特点的光纤构成的100km的段具有的4波混合级，与具有恒定色散+7.5ps/(nm.km)和有效表面积为60μm2的100km光纤相比较。
在第一段(20km实施例光纤+80km具有恒定色散+4ps/nm/km和有效表面积43μm2的光纤)中，累积色散是475ps/nm。而连接的第二光纤和本发明光纤的平均色散斜率分别为0.024ps/(nm2.km)和0.042ps/(nm2.km)，人们在100km段上获得一种平均色散斜率为0.0276ps/(nm2.km)。在两个分开30nm的信道，一个集中在1550nm，一个集中在1580nm，之间的累积色散差约为83ps/nm。
作为比较，在+7.5ps/nm/km的100km光纤段中，其特点是色散斜率为0.058ps/nm2/km，在段末端累积的色散是750ps/nm，在两个分开30nm信道，一个1550nm，一个1580nm，之间的累积色散差约为174ps/nm。使用图2中光纤可大量减少线形光纤中累积的色散。
如果用一种在1550nm具有-100ps/nm/km的色散和0.5dB/km的衰减的DCF光纤来补偿累积色散，本发明可减少用于系统的补偿光纤长度，系数约1.6，并可缩小线性损耗约1.4dB。使用本发明光纤的另一益处是，由于段的第二部分中使用了弱色散的光纤，所以大大减少平均色散斜率。
如上所示，本发明中还可包括用于传输系统的弱色散的光纤。该解决方案避免了形成线形光纤的接头。
现在参照图6、图7和图8描述本发明的两个实施方式。如上所示，在第二个实施方式中，沿着光纤的色散变化没有规律，但集中在具有长度小于光纤全长的一部分光纤。
图6与图2类似。示出临近第一端，光纤具有第一部分，其中色散变化较慢。临近第二端，光纤具有第二部分，其中色散明显恒定。在这两部分之间，色散以比在第一部分中大的纵向变化率逐渐缩小。具体地说，更有益处的是，第一部分具有一个大于或等于10km的长度，和一个色散纵向变化率在-0.6和+0.1ps/nm/km2之间。对于本发明来说，色散如同图2实施例中的逐渐缩小并非必不可少的。
临近第二端，光纤具有第二部分；色散小于4ps/(nm.km)。光纤中累积色散小于现有技术中光纤的色散；由于信号功率在该部分光纤中非常有限，非线性效应并没有造成损耗。同样有益处的是第二部分中总是大于3ps/(nm.km)；色散正如实施例中一样为恒定的是仍然并非必不可少的。
在两部分之间，色散逐渐缩小，其变化率在-14和-0.5ps/(nm.km2)之间。在上述光纤的两个部分之间的1至5km的距离上，规定色散降低至少+2.5ps/(nm.km)，最多+14ps/(nm.km)来确定这些界限。用这些数值，当第二部分长度为75km，光纤两部分之间色散缩减保证了减少累积色散至少225ps/nm，最多1050ps/nm。Aλ＝1.55μm，色散与色散斜率平均值分别为4.15ps/nm/km和0.024ps/nm2/km。该实施例与通过EP-A-0737 873中描述的方法制造预制棒或通过VAD制造预制棒的益处相一致。在用MCVD获得的一种光纤的情况下，色散也可以在10至35km上变化，纵向变化率在-1.4和-0.07ps/(nm.km2)之间。
对于下述图表中给出的参数值来说，用图3的分布图便可获得这些特点。线(I)给出光纤第一端的值，线(II)给出第一部分末端的值，线(III)给出第二部分中的值。半径r1，r2，r3在某一区域的开始和结尾之间发生变化并具有类似几何形状。这些半径在区域(I)的开始和结尾(从折射率分布I过度到折射率分布II)和区域(II)的开始和结尾(从折射率分布II过度到折射率分布III)之间缩小约系数1.035。区域(III)保留折射率分布III。通过在使与区(I)和区(II)相应的预制棒阶段中以线性方式改变表面涂敷直径，可获得这种半径变化。在这个实施例中，对于一个直径60mm涂敷表面，区(I)在光纤上有一个19km的长度，与一个预制棒的9cm长度相对应，而区(II)1km光纤的长度与0.4cm预制棒长度相对应。
图7与图4类似。示出弯曲损耗、有效表面积和理论截止波长的纵向和位置变化。
图8与图5类似。示出根据两个信道沿L长度4波混合效率示意图，该两信道由50GHz频率偏差分开和有20dBm信道功率。通过使区(I)+(II)的L长度变化，对于100km整段的长度进行计算。水平线指出100km光纤中4波混合效率级，其特点是色散为+7.5ps/nm/km和有效面积为43μm2。当区(I)+(II)的长度是15km时，图8示出实施例光纤有一个4波混合级可与100km光纤的相对应，其特点是色散为+7.5ps/nm/km和有效面积为43μm2。
在这个实施例中，累积色散是440ps/nm。在两个间隔30nm的信道，一个1550nm和一个1580nm之间的色散差约为72ps/nm。这些数值需要与一种传统线形光纤进行比较，如上所述。
在两个实施方式之一的实施例中，光纤是一个部件并从同一预制棒得到。通过CVD或VAD方法，如在第一实施方式的实施例中一样，其中Δn2折射率从0逐渐降到-1.9×103，通过使预制棒掺杂层厚度发生线性变化，人们可以达到传输特性纵向和连续的变化。传输特性纵向变化取决于折射率分布的变化。
对于光纤接头相比，这种解决方案避免产生大量不同色散的光纤的技术问题—与图2分布相近似。另外，这种解决方案避免所有接头光纤的接头损耗。实际上应对同一模直径光纤允许有0.1dB/m的接头损耗。在第二实施方式中，对于光纤第一部分来说，使用一种连接的光纤除刚提及的缺陷外，具有不能使前20km上的色散缩小的缺陷。然而，正象第二实施方式中一样，在第一部分中色散逐渐缩小可减少累积色散近50ps/nm。在用一种恒定色散的光纤代替该实施例中的光纤时，人们能得到减少50ps/nm，它将需要大于或等于+9ps/(nm.km)的色散，以便保证在段开端的相同累积非线性，在此信号功率最大。
仍然可以使用其它技术如EP 0737873A2描述的一样，获得本发明的光纤。例如人们可进行磨削预制棒中心部分，而后是石英等离子体沉积，以便最后获得一种恒定直径的预制棒。这种技术可在预制棒拉制光纤之后获得光纤特性纵向(局部)或快或慢的变化。
本发明光纤可由专业技术人员借助已知技术如MCVD，OVD或制造光纤经常使用的其它技术进行制造。要注意到与现有技术相比。光纤可沿着光纤无半径变化地被制造。这样大大简化了预制棒的制备过程。在沉积的过程中，改变沉积掺杂物中的浓度来改变折射率就足够了。但不需要获得每个沉积层的厚度变化。
当然，本发明并不局限于描述和介绍的实施例和实施方式，但它还有许多专业人员接受的不同方式。人们可以将本发明的光纤应用于除图1介绍的其它系统中；人们同样可获得具有不同于图3中分布的本发明的光纤。在第一实施方式中，以及在第二实施方式中，均能选择除作为实施例提出的其他色散值。
权利要求
1.一种在其第一端具有+6ps(nm.km)和+17ps/(nm.km)范围之间的色散，在其第二端具有在+3ps/(nm.km)和+14ps/(nm.km)范围之间的色散的光纤，光纤第一端色散和第二端色散之间的差大于或等于2.5ps/(nm.km)，色散沿着光纤连续变化。
2.根据权利要求1所述的光纤，其特征是，在临近光纤的第一端的第一部分中，平均色散大于或等于6ps/(nm.km)。
3.根据权利要求2所述的光纤，其特征是，光纤第一部分的长度大于或等于10km。
4.根据权利要求2或3所述的光纤，其特征是，光纤第一部分的色散纵向变化率在-1.4和+0.1ps/(nm.km2)之间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光纤，其特征是，沿着光纤的色散变化率基本恒定。
6.根据权利要求5所述的光纤，其特征是，该变化率具有一个在-1.4和-0.05ps/(nm.km2)之间的值。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的光纤，其特征是，在小于光纤全部长度的一部分光纤长度中基本全部完成色散变化。
8.根据权利要求7所述的光纤，其特征是，色散逐渐缩小的光纤部分的长度在10和35km之间。
9.根据权利要求8所述的光纤，其特征是，在色散逐渐缩小的光纤部分中的色散纵向变化率在-1.4和-0.07ps/(nm.km2)之间。
10.根据权利要求7所述的光纤，其特征是，色散逐渐缩小的光纤部分的长度在1和5km之间。
11.根据权利要求10所述的光纤，其特征是，色散逐渐缩小的光纤部分中的色散纵向变化率在-14和-0.5ps(nm.km2)之间。
12.根据权利要求1-4和7-11中任一项所述的光纤，其特征是，在临近其第二端它具有第二部分，第二部分中色散小于或等于14ps(nm.km)。
13.根据权利要求12所述的光纤，其特征是，第二部分的长度大于或等于1km。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的光纤，其特征是，光纤在所有位置具有一个带有凹陷沟和环的矩形折射率分布。
15.根据权利要求14所述的光纤，其特征是，沿着光纤的矩形、凹陷沟和环的半径是相同的。
16.一种传输系统，带有至少一个中继器，通过根据权利要求1-15中任一项所述的光纤，其第一端接收在中继器中放大的信号。
17.根据权利要求16中所述的系统，其特征是，一种与上述光纤第二端连接的具有基本恒定色散的光纤。
全文摘要
本发明涉及一种色散持续变化的光纤；在一种传输系统中，可限制为补偿线形光纤中色散所需的色散光纤的数量。光纤第一端的色散大于另一端，被称为第二端的色散。色散沿着光纤变化，在至少一部分光纤上逐渐变小。第一端的色散约是传统线形光纤的色散，即临近8ps/(nm.km)。在第二端，色散具有4ps/(nm.km)的值。在一种传输系统中的两个中继器之间的段的起始端上，将光纤作为线形光纤使用。临近第一端的色散限制了段起始端上的非线性效应；光纤中色散的逐渐变小保证在其第二端，光纤可与一种色散比较弱的光纤连接。光纤可制造成带有矩形和环的形状的折射率分布，其中仅使折射率变化，而不使半径变化。
文档编号H04B10/2525GK1407358SQ02127888
公开日2003年4月2日 申请日期2002年8月14日 优先权日2001年8月16日
发明者路德维克·弗勒里, 露易斯－安尼·德－蒙特莫里昂, 皮埃尔·西拉罗, 帕斯卡尔·诺齐 申请人:阿尔卡塔尔公司