DE60100568T2 - Optische Faser mit positiver Dispersion und grosser effektiver Fläche - Google Patents

Optische Faser mit positiver Dispersion und grosser effektiver Fläche Download PDF

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Faser mit positiver Dispersion. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Faser mit positiver Dispersion, die verbesserte Übertragungscharakteristika aufweist, einschließlich einer erhöhten Wirkfläche.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Optische Fasern sind dünne Stränge aus Glas oder Kunststoff, die in der Lage sind, optische Signale, die relativ große Mengen an Informationen enthalten, über lange Entfernungen und mit relativ geringer Dämpfung zu übertragen. In der Regel werden optische Fasern hergestellt, indem ein Abschnitt einer optischen Vorform, die eine Brechungskernregion enthält, die von einer aus Glas oder einem anderen geeigneten Material hergestellten Schutzumhüllungsregion umgeben ist, erhitzt und gezogen wird. Aus der Vorform gezogene optische Fasern sind in der Regel durch einen oder mehrere Überzüge, die auf die Umhüllungsregion aufgebracht sind, geschützt.
  • Im Rahmen des Bemühens, die Übertragungskapazität optischer Fasern zu verbessern, werden Wellenlängenmultiplex-Systeme (WDM-Systeme, WDM = wavelength division multiplexing) verwendet. Allgemein multiplexieren WDM-Systeme eine Mehrzahl von Informationskanälen auf eine einzelne Faser, wobei jeder Kanal bei einer anderen Wellenlänge arbeitet. Um die Auswirkungen der inhärenten Nichtlinearität einer Interaktion zwischen Kanälen (beispielsweise 4-Photonen-Mischen) zu bekämpfen, umfassen viele WDM-Systemanordnungen eine Dipsersionskompensationsanordnung, die eine Faser mit posi tiver Dispersion enthält, die mit einer (Negativ-)Dispersion-Kompensationsfaser verknüpft ist. Die Faser mit positiver Dispersion weist in der Regel eine Einmodenfaser mit einem geringen Grad an Dispersion auf, um die nichtlinearen Interaktionen zwischen Kanälen zu verringern. Die Dispersion-Kompensationsfaser tendiert dazu, eine negative Disperson aufzuweisen, um die eingebrachte und auf andere Weise angesammelte Dispersion zu verringern.
  • Dispersion-Kompensationsfasern tendieren jedoch dazu, eine höhere Signaldämpfung aufzuweisen als Nicht-Dispersion-Kompensationsfasern. Somit ist wünschenswert, daß die Faser mit positiver Dispersion einen relativ geringen Verlust aufweist, um die Gesamtdämpfung der Dispersion-Kompensationsanordnung zu verringern. Konventionell existieren verlustarme optische Fasern mit positiver Dispersion. Derartige Fasern umfassen beispielsweise die verlustarme Faser mit einem Kern aus reinem Silika von Sumitomo Electric Industries, Ltd. Siehe außerdem z.B. US-Patentschrift Nr. 4,852,968, die eine optische Faser mit einem zusammengesetzten Brechungsindexgraben offenbart.
  • Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß viele dieser optischen Fasern Kernregionen aus reinem Silika aufweisen, im Gegensatz zu herkömmlicheren optischen Fasern, deren Kernregionen aus Silika hergestellt sind, das beispielsweise mit Germaniumdioxid (GeO2) dotiert ist. Optische Fasern, die Kernregionen aus reinem Silika aufweisen, sind in der Regel teurer als Fasern mit GeO2-dotierten oder anderen dotierten Kernen, da beispielsweise reines Silika schwieriger und somit teurer zu verarbeiten ist als Ge-dotiertes Silika. Ferner weisen Fasern mit einem Kern aus reinem Silika inhärente Schwierigkeiten auf, die mit dem Mantel mit gesenktem Index verbunden sind, beispielsweise machen die Fehlanpassungseigenschaften des Kerns und des Mantels den Faserziehungsprozeß schwieriger.
  • Dementsprechend wäre es wünschenswert, eine optische Faser aufzuweisen, einschließlich einer optischen Faser mit einer positiven Dispersion von ungleich Null, die eine relativ große Wirkfläche aufweist und die die oben erörterten wünschenswerten Übertragungscharakteristika ohne die Herstellungs- und wirtschaftlichen Einschränkungen einer herkömmlichen Faser mit einem Kern aus reinem Silika aufweist.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Erfindung ist in einer optischen Faser mit positiver Dispersion gemäß Anspruch 1 verkörpert. Sie umfaßt eine dotierte Kernregion mit einem Brechungsindex n1, eine Mantelregion mit einem Brechungsindex n2 und eine(n) erste(n) und eine(n) zweite(n) kreisförmige(n) Ring oder Region mit Brechungsindizes n3 bzw. n4, die zwischen der dotierten Kernregion und der Mantelregion gebildet sind. Die verschiedenen Regionen werden derart hergestellt, daß die Bandbreiten des Brechungsindexwertes in Prozent folgendermaßen lauten: 0,14<(n1–n2)/n2<0,31; –0,19<(n3–n2)/n2<–0,02; und –0,20≤(n4–n2)/n2≤–0,075. Die Kernregion ist beispielsweise mit Germanium oder einem anderen geeigneten Material dotiert. Die erste und die zweite Region sind beispielsweise mit Fluor oder einem anderen geeigneten Material herunterdotiert. Die Mantelregion ist beispielsweise reines Silika. Eine Faser mit positiver Dispersion gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung weist bei einer Wellenlänge von 1550 nm eine chromatische Dispersion von mehr als 20 ± 2,0 Picosekunden/(Nanometer-Kilometer) mit einer Dispersionsneigung von weniger als 0,062 ps/(nm2-km) auf. Ferner beträgt der Modenfelddurchmesser (MFD – mode field diameter) der Faser zumindest 11,9 ± 0,7 μm. Ferner weist eine optische Faser gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung eine relativ große effektive Wirkfläche Aeff, beispielsweise mehr als 100,0 μm2, und eine relative Dispersionsneigung (RDS – relative dispersion slope) von weniger als 0,0032 nm–1 auf. Die Herstellung der optischen Faser umfaßt eine Herstellung einer Kernregion mit einer Breite von etwa 6,0 μm bis etwa 6,4 μm, einer ersten kreisförmigen Region mit einer Breite von etwa 2,0 μm bis etwa 4,1 μm, und einer zweiten kreisförmigen Region mit einer Breite von etwa 15,0 μm bis etwa 35,0 μm. Eine optische Faser gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung liefert gewünschte Übertragungscharakteristika wie beispielsweise eine relativ große effektive Wirkfläche und einen relativ geringen Übertragungsverlust bei gewünschten Frequenzen (beispielsweise 1550 nm), ohne die Herstellungs- und wirtschaftlichen Einschränkungen herkömmlicher Fasern aufzuweisen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • In den Zeichnungen sind:
  • 1 eine perspektivische Ansicht einer beschichteten optischen Faser;
  • 2 ein graphisches Diagramm der gesamten chromatischen Dispersion einer dispersionsabgeflachten optischen Faser, als Funktion der Wellenlänge, das ihre Materialdispersions- und Wellenleiterdispersionskomponenten zeigt;
  • 3a eine Querschnittsansicht einer unbeschichteten herkömmlichen optischen Faser, die mehrere Schichten von Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes zeigt;
  • 3b ein graphisches Diagramm eines Brechungsindexprofils der in 3a gezeigten optischen Faser;
  • 4a eine Querschnittsansicht einer weiteren unbeschichteten herkömmlichen optischen Faser, die mehrere Schichten von Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex zeigt;
  • 4b ein graphisches Diagramm eines Brechungsindexprofils der in 4a gezeigten optischen Faser;
  • 5a eine Querschnittsansicht einer optischen Faser gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung, die mehrere Schichten von Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex zeigt;
  • 5b ein graphisches Diagramm eines Brechungsindexprofils der in 5a gezeigten optischen Faser;
  • 6a eine Querschnittsansicht einer optischen Faser gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung, die mehrere Schichten von Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex zeigt;
  • 6b ein graphisches Diagramm eines Brechungsindexprofils der in 6a gezeigten optischen Faser; und
  • 7 ein vereinfachtes schematisches Diagramm eines optischen Systems, bei dem Ausführungsbeispiele der Erfindung nützlich sind.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Im Handel durchsetzungsfähige optische Fasern beinhalten die Zusammenwirkung zahlreicher Faserentwurfsüberlegungen. Allgemein ist es wünschenswert, daß der Faserübertragungsverlust gering ist; daß die Faser in der Lage ist, ein bescheidenes Maß an Durchbiegung zu tolerieren, ohne einen übermäßigen Verlust zu erleiden; daß die Faser über einen gegebenen Wellenlängenbereich eine gewisse Dispersion aufweist; daß die Dispersionsneigung relativ gering ist; und daß die Faser eine Grenzwellenlänge aufweist, die für eine Einmodenübertragung bei der Systemwellenlänge geeignet ist.
  • Obwohl qualitativ hochwertige Glasmaterialien entwickelt wurden, die einen geringen Übertragungsverlust liefern, ist qualitativ hochwertiges Glas allein nicht ausreichend, um alle wünschenswerten Merkmale von im Handel durchsetzungsfähigen optischen Fasern zu erfüllen.
  • Viele wünschenswerte Merkmale werden beispielsweise durch das Brechungsindexprofil der Faser adressiert, das zeigt, wie der Brechungsindex der Faser als Funktion der Entfernung von ihrer Mittelachse variiert. Parameter, die zum Beschreiben des Brechungsindexprofils verwendet werden, nehmen allgemein auf den Brechungsindex der äußersten Glasschicht Bezug. Idealisierte Modelle eines Brechungsindexprofils weisen in der Regel axial symmetrische Ringe oder Regionen eines unterschiedlichen Brechungsindizes auf. Ein Verändern der Anzahl, Größe und/oder Gestalt einer jeglichen dieser Regionen wirkt sich jedoch im allgemeinen auf mehr als eine Charakteristik der Faser aus (beispielsweise wird die Dispersionsneigung verringert, der Übertragungsverlust jedoch erhöht). Somit besteht eine beträchtliche Entwurfsanstrengung darin, ein Brechungsindexprofil zu erzeugen, das die meisten, wenn nicht alle, der gewünschten Merkmale liefert und trotzdem ohne weiteres herstellbar ist.
  • Die Bandbreite optischer Fasern wird von vielen Faktoren beeinflußt, einschließlich der Dispersion. Bei einer Mehrmodenfaser ergibt sich beispielsweise eine modale Dispersion, wenn Lichtpulse, die in ein Ende der Faser eintreten, ausgebreitet werden, wenn sie aus dem anderen Ende der Faser austreten. Eine modale Dispersion findet statt, weil eine Mehrmodenfaser viele verschiedene Moden (Pfade) einer bestimmten Wellenlänge unterstützt, und wenn die unterschiedlichen Moden an dem anderen Ende der Faser kombiniert werden, ist das Nettoergebnis ein Ausbreiten des eingegebenen Pulses. In der Regel ist eine modale Dispersion nicht wünschenswert. Ferner bedeutet der Begriff Dispersion in der Regel eine chromatische oder „lineare" Dispersion. Her kömmlicherweise ist das Vorzeichen der Dispersion positiv, wenn eine kurzwellige Strahlung eine größere Geschwindigkeit aufweist als eine langwellige Strahlung.
  • Eine Einmodenfaser ist eine optische Faser, die entworfen ist, um lediglich den Grundmode (LP01) einer bestimmten Wellenlänge zu unterstützen. Eine Einmodenfaser, die eine viel größere Bandbreite aufweist als eine Mehrmodenfaser, überträgt optische Signale bei proportional höheren Übertragungsraten. Trotzdem verhält sich eine Einmodenfaser bei Wellenlängen, die kürzer sind als die LP11-Grenzwellenlänge, die durch den Kernradius (a), den Brechungsindex (n) und den Brechungsindexunterschied (Δ) zwischen Kern und Mantel ermittelt wird, als ob sie eine Mehrmodenfaser wäre. Mit abnehmendem Δ und a breiten sich bei Wellenlängen, die länger sind als die LP11-Grenzwellenlänge, immer weniger Moden aus, bis sich lediglich ein Mode ausbreitet. Dementsprechend muß die LP11-Grenzwellenlänge um einen geeigneten Betrag kürzer sein als die zu übertragenden Wellenlängen.
  • Unter Bezugnahme auf 1 ist eine beschichtete optische Faser 10 gezeigt, beispielsweise eine optische Faser, bei der Ausführungsbeispiele der Erfindung im Zusammenhang mit derselben nützlich sind. Die optische Faser 10 umfaßt eine lichtführende Kernregion 12 und eine Mantelregion 14, die die Kernregion 12 umgibt. Die Kernregion 12 und die Mantelregion 14 sind allgemein aus Glas hergestellt und sind in der Regel aus einer Glasvorform gezogen, wie oben erörtert wurde.
  • Der Durchmesser der Kernregion 12 beträgt bei einer Einmodenfaser etwa 5–8 μm und bei einer Mehrmodenfaser etwa 50 oder 62,5 μm. Obwohl der Durchmesser der Kernregion 12 abhängig davon, ob die Faser eine Einmoden- oder eine Mehrmodenfaser ist, variiert, beträgt der Gesamtdurchmesser der Mantelregion 14, die die Kernregion 12 umgibt, in der Regel etwa 125 μm.
  • Zum Zweck des Schutzes und der Stärke ist die Mantelregion 14 mit einem oder mehreren Überzügen bedeckt, beispielsweise einer primären Überzugsschicht 16 und einer sekundären Überzugsschicht 18, was in der Regel zu einem Gesamtaußendurchmesser von etwa 250 bis 1000 μm führt. Die sekundäre Überzugsschicht 18 weist allgemein ein relativ hohes Modul auf, beispielsweise 109 Pascal (Pa), um einem Handhaben standzuhalten. Die primäre Überzugsschicht 16 weist ein relativ niedriges Modul auf, beispielsweise 106 Pa, um einen Puffer zu liefern, der Mikrokrümmungsverluste verringert.
  • Unter Bezugnahme auf 2 ist schematisch die chromatische Dispersion einer optischen Faser dargestellt, beispielsweise der in 1 gezeigten optischen Faser 10. Insbesondere zeigt 2 graphisch, wie durch die additive Kombination einer Materialdispersion 21 und einer Wellenleiterdispersion 22 eine gesamtdispersionsabgeflachte Charakteristik 23 erzeugt wird. Dispersionsabgeflachte Fasern weisen bei zwei Wellenlängen, beispielsweise bei 1400 nm und 1700 nm, allgemein eine Nulldispersion auf.
  • Die Materialdispersion 21 ist dem eigentlichen Material, das beim Herstellen der optischen Faser verwendet wird, intrinsisch zugeordnet. Bei 2 ist die Materialdispersion 21 Silikaglas zugeordnet. Die Wellenleiterdispersion 22 ist eine Funktion des Brechungsindexprofils der Faser. Im Gegensatz zu der Materialdispersion wird die Wellenleiterdispersion innerhalb bestimmter Grenzen durch den Konstrukteur beeinflußt. Das jeweilige Brechungsindexprofil, das die gesamtdispersionsabgeflachte Charakteristik 23 ergibt, wurde bisher bei dem Entwurf von dispersionsabgeflachten Fasern verwendet, bei denen die chromatische Dispersion über die breite Wellenlängenregion, die sich von 1400 bis 1700 nm erstreckt, verringert ist.
  • Unter Bezugnahme auf 3a ist ein Querschnitt einer unbeschichteten Glasfaser 30 gezeigt, der eine Anordnung ei ner Mehrzahl von Schichten 31, 32, 33, 34 zeigt, die jeweils einen anderen Brechungsindex zum Modifizieren der Wellenleiterdispersionscharakteristik der Faser 30 aufweisen. Obwohl die Schichten 31 bis 34 nahelegen, daß Änderungen des Brechungsindizes zwischen Schichten abrupt sind, ist dies nicht unbedingt der Fall. In der Regel werden allmähliche Indexänderungen zwischen benachbarten Schichten verwendet, Fasern mit gradiertem Index führt. Um jedoch ein Verständnis von Ausführungsbeispielen der Erfindung zu erleichtern, sind abrupte Änderungen gezeigt. Es versteht sich, daß Ausführungsbeispiele der Erfindung Fasern mit gradiertem Index betrachten.
  • Die optische Faser 30 weist eine mittige Kernregion 31 auf, deren Brechungsindex nominell n1 beträgt. Die mittige Kernregion 31 ist von einem ersten kreisförmigen Ring bzw. einer ersten kreisförmigen Region 32 umgeben, der bzw. die einen Nennbrechungsindex n3 aufweist. Die erste Region 32 ist von einem bzw. einer kreisförmigen Ring bzw. Region 33 umgeben, der bzw. die einen Nennbrechungsindex n4 aufweist. Ein weiterer Mantel 34 eines Nennbrechungsindizes n2 umgibt die zweite Region 33. Es sei darauf hingewiesen, daß 3a nicht maßstabsgetreu gezeichnet ist (der Durchmesser der Mantelschicht 34 beträgt etwa 125 μm, während der Durchmesser der Kernregion 31 bei einer Einmodenfaser beispielsweise 8 μm beträgt).
  • Unter Bezugnahme auf 3b ist ein Brechungsindexprofil gezeigt, beispielsweise das Brechungsindexprofil einer Faser, die eine Anordnung aufweist, die der der in 3a gezeigten Faser 30 entspricht. Statt das Brechungsindexprofil unter Verwendung der tatsächlichen Werte des Brechungsindizes graphisch darzustellen, ist es zweckmäßig und herkömmlich, das Brechungsindexprofil als Funktion normierter Brechungsindexdifferenzen Δ1, Δ2 und Δ3 zu zeigen, die wie folgt definiert sind: Δ1 ≈ (n1 – n2)/n2 × 100, Δ2 ≈ (n3–n2)n2 × 100% und Δ3 ≈ (n4 – n2)/n2 × 100%. Bezüglich des Brechungsindexprofils weist die der ersten Region 32 in
  • 3a entsprechende Fläche einen Außenradius a2 und einen Innenradius a1 auf. Die der zweiten Region 33 entsprechende Fläche weist einen Außenradius a3 und einen Innenradius a2 auf. Bei dieser bestimmten herkömmlichen Anordnung gilt: Δ1 = 0,65%, Δ2 = –0,25% und Δ3 = 0,10% . Bei dieser bestimmten Anordnung gilt ferner: a1 = 3,4 μm, a2 = 5,2 μm und a3 = 7,2 μm. Somit beträgt die Breite der ersten Region 32 1,8 μm (5,2 μm – 3,4 μm), und die Breite der zweiten Region 33 beträgt 2,0 μm (7,2 μm – 5,2 μm).
  • Das in 3b gezeigte Brechungsindexprofil weist in der Regel einen mit Germanium oder einem anderen geeigneten Material dotierten Silikakern, eine(n) erste(n) kreisförmige(n) Ring oder Region, der bzw. die mit Fluor oder einem anderen geeigneten Material dotiert ist, eine(n) zweite(n) kreisförmige(n) Ring oder Region, der bzw. die mit Germanium oder einem anderen geeigneten Material dotiert ist, und einen Außenmantel aus reinem Silika auf. In der Regel erhöht ein Dotieren von Silika mit Germanium oder einem ähnlichen Material den Brechungsindex des sich ergebenden dotierten Materials, und ein Dotieren von Silika mit Fluor oder einem ähnlichen Material verringert den Brechungsindex des sich ergebenden dotierten Materials.
  • Obwohl der Silikakern in 3b in der Regel beispielsweise eine mit Germanium dotierte Region ist, ist es möglich, daß die Kernregion einer optischen Faser aus reinem Silika hergestellt ist, wobei die erste und die zweite kreisförmige Region und die Mantelregion Pegel verringerter Brechungsindizes aufweisen, beispielsweise durch die Verwendung unterschiedlicher Dotierungspegel von Fluor oder einem anderen geeigneten Material. Unter Bezugnahme auf 4a-b sind beispielsweise eine Querschnittsansicht (4a) und ein entsprechendes Brechungsindexprofil (4b) einer unbeschichteten Glasfaser 40 gezeigt, beispielsweise der Faser mit einem Kern aus reinem Silika von Sumitomo Electric Industries, Ltd. Bei dieser herkömmlichen Anordnung umfaßt die optische Faser 40 eine mittige Kernregion 41 mit einem Brechungsindex n1, die von einem ersten kreisförmigen Ring 42 mit einem Nennbrechungsindex n3 umgeben ist. Der erste kreisförmige Ring 42 ist von einem zweiten kreisförmigen Ring 43 umgeben, der einen Nennbrechungsindex n4 aufweist. Der zweite kreisförmige Ring 43 ist von einem äußeren Mantel 44 umgeben, der einen Nennbrechungsindex n2 aufweist. Insbesondere sind bei dieser spezifischen Anordnung die Werte von n1, n2, n3 und n4 derart, daß Δ1 = 0,26% und Δ2 = 0,08. Ferner beträgt das Verhältnis von b2 zu b1 2,5.
  • Obwohl viele herkömmliche Optische-Faser-Indexprofile ein herkömmliches Kernprofil aufweisen, das einen mit Germanium dotierten Silikakern, eine oder mehrere mit Fluor dotierte Zwischenschichten und einen äußeren Mantel aus reinem Silika aufweist, weist das Indexprofil der in 4a bis 4b gezeigten Sumitomo-Faser einen Kern aus reinem Silika, eine mit Fluor dotierte Zwischenschicht und einen mit Fluor dotierten äußeren Mantel auf. Der Brechungsindex der Zwischenschicht (n3) ist geringer als der Brechungsindex des äußeren Mantels (n2), und somit ist die Zwischenschicht stärker mit Fluor dotiert als der äußere Mantel. Wie jedoch zuvor erörtert wurde, weisen optische Fasern mit Kernen aus reinem Silika eine Reihe von Nachteilen auf. Beispielsweise ist reines Silika schwieriger und somit kostspieliger zu verarbeiten als dotiertes Silika. Ferner ist ein Herstellen des mit Fluor dotierten Mantels schwieriger. Beispielsweise sind RIT-Ummantelungsröhren (RIT = rod in tube = Stabrohrverfahren), die mit Fasern mit reinem Silikakern kompatibel sind, schwieriger herzustellen und/oder zu erhalten und somit kostspieliger. Das heißt, daß Außenummantelungsröhren, die mit Fluor oder einem anderen geeigneten Material (herunter) dotiert sind, schwieriger zu erhalten sind als beispielsweise die außen mit reinem Silika ummantelten Röhren, die bei herkömmlicheren, mit Germanium dotierten Silikakernen verwendet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 5a bis 5b sind eine Querschnittsansicht (5a) und ein entsprechendes Brechungsindexpro fil (5b) einer optischen Faser 50 gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung gezeigt. Das erfindungsgemäße Profil weist eine Kernregion 51 aus dotiertem Silika auf, eine(n) erste(n) kreisförmige(n) Ring oder Region 52, der bzw. die einen Brechungsindex aufweist, der geringer ist als der der Kernregion, eine(n) zweite(n) kreisförmige(n) Ring oder Region 53, der bzw. die einen Brechungsindex aufweist, der geringer ist als der der ersten Region, und einen Außenmantel 54, der einen Brechungsindex aufweist, der höher ist als der der ersten und der zweiten Region, jedoch geringer ist als der der Kernregion. Die erste Region (kreisförmiger Ring) weist einen Außenradius c2 und einen Innenradius c1 auf. Die zweite Region (kreisförmiger Ring) weist einen Außenradius c3 und einen Innenradius c2 auf. Beispielsweise spiegelt das Faserprofil eine Anordnung wider, die einen mit Germanium dotierten Silikakern, eine die Kernregion umgebende erste mit Fluor dotierte Region und eine die erste Region umgebende mit Fluor dotierte zweite Region sowie einen die zweite Region umgebenden Außenummantel aus reinem Silika aufweist. Alternativ dazu ist die Kernregion mit Germanium oder Fluor oder mit anderen geeigneten Ko-Dotierungsmitteln kodotiert. Ferner ist alternativ eine oder mehrere der ersten und zweiten Regionen mit Germanium und Fluor oder mit anderen geeigneten Ko-Dotierungsmitteln kodotiert.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung liefert das erfindungsgemäße Brechungsindexprofil eine optische Faser mit positiver Dispersion, die eine relativ große effektive Übertragungsfläche aufweist (das heißt effektive Kernfläche, Aeff) und Übertragungscharakteristika aufweist, die zumindest so wünschenswert sind wie die von herkömmlichen Fasern, die jedoch nicht die Nachteile von herkömmlichen Fasern aufweisen, wie sie beispielsweise oben erörtert wurden. Gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung gilt beispielsweise Δ1 = 0,303%, Δ2 = –0,026% und Δ3 = –0,075%, wie in 5a gezeigt ist. Bei dieser besonderen Anordnung gilt ferner: c1 = 6,343 μm, c2 = 8,343 μm und c3 = 23,343 μm. Somit beträgt die Breite des ersten kreisförmigen Rings 2.000 μm (8,343 μm – 6,343 μm), und die Breite des zweiten kreisförmigen Rings beträgt 15 μm (23,343 μm – 8,343 μm).
  • Unter Bezugnahme auf 6a bis 6b ist eine Querschnittsansicht (6a) und ein entsprechendes Brechungsindexprofil (6b) des Brechungsindexprofils einer optischen Faser 55 gemäß anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung gezeigt. Wie die Profile der zuvor erörterten Ausführungsbeispiele der Erfindung weist auch das in 6a bis 6b gezeigte Faserprofil einen Kern 56 aus dotiertem Silika, eine erste Region 57 mit einem Brechungsindex, der geringer ist als der der Kernregion, eine zweite Region 58 mit einem Brechungsindex, der geringer ist als der der ersten Region, und einen äußeren Mantel 59 mit einem Brechungsindex, der größer ist als der der ersten und der zweiten Region, und der geringer ist als der der Kernregion, auf. Ferner weist die erste Region 57 einen Außenradius d2 und einen Innenradius d1 auf. Die zweite Region 58 weist einen Außenradius d3 und einen Innenradius d2 auf. Wie in 5b gezeigt ist, gilt Δ1 = 0,148%, Δ2 = –0,187% und Δ3 = –0,200%. Bei dieser bestimmten Anordnung gilt ferner d1 = 6,00 μm, d2 = 10,013 μm und d3 = 29,013 μm. Demnach beträgt die Breite der ersten Region 4,013 μm (10,013 μm – 6,00 μm) , und die Breite der zweiten Region beträgt 19,000 μm (29,013 μm-10,013 μm).
  • Obwohl die vorherigen Erläuterungen von Ausführungsbeispielen der Erfindung spezifische Werte offenbaren, sei angemerkt, daß, gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung, die beschriebenen Faserqualitäten über eine Bandbreite von Werten für Δ1, Δ2 und Δ3 erhalten werden können, wobei:
    0,14% < Δ1 < 0,31%;
    –0,19% < Δ2 < –0,02%; und
    –0,20% ≤ Δ3 ≤ –0,075%.
  • Auf diese Weise beträgt der Radius der Kernregion ferner beispielsweise zwischen etwa 6,0 μm und etwa 6,4 μm, beträgt die Breite der ersten Region zwischen etwa 2,0 μm und etwa 4,1 μm, und beträgt die Breite der zweiten Region zwischen etwa 15,0 μm und etwa 35,0 μm. Somit liegt der Wert von c1 und/oder d1 zwischen etwa 6,0 μm und etwa 6,4 μm, liegt der Wert von c2 und/oder d2 zwischen etwa 8,0 μm und etwa 10,5 μm, und liegt der Wert von c3 und/oder d3 zwischen etwa 23,0 μm und etwa 45,5 μm.
  • Faseranordnungen gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung weisen eine chromatische Dispersion auf, die bei einer Wellenlänge von 1550 nm einen Betrag, der größer als 20 ± 0,2 ps/(nm-km) ist, und eine Dispersionsneigung von weniger als 0,062 ps/(nm2-km) aufweist. Überdies weisen derartige Faseranordnungen bei einer Wellenlänge von 1550 nm einen Modenfelddurchmesser (MFD) von zumindest etwa 11,9 ± 0,7 μm auf, und die effektive Kernfläche, Aeff, ist bei einer Wellenlänge von 1550 nm größer als 100 μm2 (beispielsweise 106 μm2). Ferner beträgt die relative Dispersionsneigung (RDS), die die Dispersionsneigung (bei 1550 nm) geteilt durch die Dispersion (bei 1550 nm) ist, weniger als 0,0032 nm-1.
  • Eine Spezifizierungstabelle für eine optische Faser mit positiver Dispersion gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung wurde entwickelt. Die Tabelle soll jedoch nicht die gesamte Bandbreite von akzeptablen Fasern definieren, und ist lediglich zu Veranschaulichungszwecken dargestellt.
  • VERANSCHAULICHENDE FASERSPEZIFIKATIONSTABELLE
    Figure 00140001
  • Figure 00150001
  • Unter Bezugnahme auf 7 ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm eines optischen Systems 60 gezeigt, bei dem Ausführungsbeispiele der Erfindung nützlich sind. Das optische Kommunikationssystem 60 umfaßt eine oder mehrere optische Quellen oder Sender 62, die Wellenlängen modulieren, beispielsweise in der Region von 1530 bis 1565 nm, mit unterschiedlichen Basisbandsignalen. Die modulierten Wellenlängen werden beispielsweise über einen Multiplexer 63 oder einen anderen geeigneten Koppler kombiniert und in eine Faserübertragungsleitungskombination 64a bis 64b eingebracht, die beispielsweise einen optischen Verstärker 66 zwischen denselben umfaßt. Die Faserübertragungsleitungskombination 64a bis 64b weist beispielsweise eine Dispersionskompensationsanordnung auf, die eine Faser mit positiver Dispersion wie beispielsweise die optische Faser gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung (beispielsweise Faserübertragungsleitung 64a ) und eine Dispersionskompensationsfaser (beispielsweise Faserübertragungsleitung 64b ) umfaßt. An dem Empfängerende werden die übertragenen optischen Kanäle beispielsweise durch einen Demultiplexer 67 gemäß ihren Wellenlängen geteilt und durch Empfänger 68 verarbeitet, um die individuellen Basisbandsignale zu extrahieren.
  • Fachleute werden erkennen, daß an den hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen der optischen Fasern viele Änderungen und Ersetzungen vorgenommen werden können, ohne von den beigefügten Patentansprüchen abzuweichen. Derartige Ände rungen und Ersetzungen umfassen Brechungsindexprofile, die zwischen benachbarten Schichten allmählich abnehmen (beispielsweise Gradierter-Index-Profile), Variationen bezüglich der Breite der Schichten, die Verwendung unterschiedlicher Dotierungsmaterialien, um dieselben allgemeinen Profilgestalten zu erzielen, und die Verwendung von Kunststoffmaterialien (statt Glas) beim Herstellen der optischen Faser, sind aber nicht auf dieselben beschränkt. Ferner sei angemerkt, daß bei vielen praktischen Fasern in der Mitte der Faser aufgrund des Herstellungsprozesses, der beim Herstellen der Faser verwendet wird, eine Indexvertiefung vorliegt. Es versteht sich, daß, obwohl manche Figuren hierin idealisierte Profile zeigen, Ausführungsbeispiele der Erfindung derartige mittige Vertiefungen in Betracht ziehen.

Claims (7)

  1. Eine optische Faser (50, 55) mit positiver Dispersion, die eine erhöhte Wirkfläche aufweist, mit folgenden Merkmalen: einer dotierten Kernregion (51, 56), die einen Brechungsindex n1 aufweist; einer Umhüllungsregion (54, 59), die einen Brechungsindex n2 aufweist; einer ersten Region (52, 57) zwischen der dotierten Kernregion und der Umhüllungsregion und direkt benachbart zu der dotierten Kernregion, wobei die erste Region einen Brechungsindex n3 aufweist; und einer zweiten Region (53, 58) zwischen der dotierten Kernregion und der Umhüllungsregion und direkt benachbart zu der ersten Region und der Umhüllungsregion, wobei die zweite Region einen Brechungsindex n4 aufweist, der geringer ist als der der ersten Region, dadurch gekennzeichnet, daß 0,14% < (n1–n2)/n2 < 0,31%, –0,19% < (n3–n2)/n2 < 0,02% und –0,20% ≤ (n4–n2)/n2 ≤ –0,075%, der Radius der dotierten Kernregion im Bereich von ungefähr 6,0 μm bis ungefähr 6,4 μm liegt, die Breite der ersten Region im Bereich von ungefähr 2,0 μm bis ungefähr 4,1 μm liegt und die Breite der zweiten Region im Bereich von ungefähr 15,0 μm bis ungefähr 35,0 μm liegt.
  2. Die Faser gemäß Anspruch 1, wobei die optische Faser eine chromatische Dispersion mit einer Größe aufweist, die bei einer Wellenlänge von 1550 nm größer ist als 20 ± 2,0 ps/(nm-km).
  3. Die Faser gemäß Anspruch 1, wobei die optische Faser eine Dispersionsneigung aufweist, die bei einer Wellenlänge von 1550 nm geringer ist als 0,062 ps/(nm2-km).
  4. Die Faser gemäß Anspruch 1, wobei die optische Faser einen Modenfelddurchmesser aufweist, der bei einer Wellenlänge von 1550 nm größer ist als 11,64 μm.
  5. Die Faser gemäß Anspruch 1, wobei die optische Faser bei einer Wellenlänge von 1550 nm eine effektive Kernfläche Aeff von mehr als 100,0 μm2 aufweist.
  6. Die Faser gemäß Anspruch 1, die ferner zumindest eine Überzugsschicht aufweist, die um die zweite Umhüllungsregion gebildet ist.
  7. Die Faser gemäß Anspruch 1, wobei die optische Faser eine relative Dispersionsneigung von weniger als 0,00310 nm–1 aufweist .
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