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Dokumentenidentifikation DE69835371T2 30.08.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001032855
Titel MONOMODIGER WELLENLEITER HOHER LEISTUNGSFÄHIGKEIT
Anmelder Corning Incorporated, Corning, N.Y., US
Erfinder LI, Ming-Jun, Horseheads, NY 14845, US;
MA, Daiping, Wilmington, NC 28409, US;
SMITH, K., David, Wilmington, NC 28403, US;
LIU, Yanming, Horseheads, NY 14845, US
Vertreter PAe Reinhard, Skuhra, Weise & Partner GbR, 80801 München
DE-Aktenzeichen 69835371
Vertragsstaaten AT, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IT, LI, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 15.10.1998
EP-Aktenzeichen 989536016
WO-Anmeldetag 15.10.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/US98/21871
WO-Veröffentlichungsnummer 1999026094
WO-Veröffentlichungsdatum 27.05.1999
EP-Offenlegungsdatum 06.09.2000
EP date of grant 26.07.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.08.2007
IPC-Hauptklasse G02B 6/036(2006.01)A, F, I, 20060314, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G02B 6/02(2006.01)A, L, I, 20060314, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine optische Monomode-Wellenleiterfaser, die eine segmentierte Kernauslegung aufweist, die ein leistungsstarkes Betriebsverhalten in einem Betriebsfenster um 1550 nm bereitstellt. Insbesondere ist eine effektive Fläche groß, die Null-Dispersionswellenlänge ist außerhalb des Betriebsfensters, und die Gesamtdispersion ist über dem Betriebsfenster positiv.

Ein Wellenleiter, der eine große effektive Fläche aufweist, verringert nicht-lineare optische Effekte, einschließlich einer Selbstphasenmodulation, einer Vier-Wellen-Mischung, einer Kreuzphasenmodulation und nicht-linearer Streuprozesse, die eine Verschlechterung von Signalen in Hochleistungssystemen herbeiführen können. Im Allgemeinen schließt eine mathematische Beschreibung dieser nicht-linearen Effekte das Verhältnis P/Aeff ein, wobei P die optische Leistung ist. Beispielsweise folgt ein nicht-linearer optischer Effekt üblicherweise einer Gleichung, die einen Ausdruck exp[PxLeff/Aeff] enthält, wobei Leff eine effektive Länge ist. Somit erzeugt eine Zunahme in Aeff eine Abnahme in dem nicht-linearen Beitrag zu der Verschlechterung eines Lichtsignals.

Der Bedarf in der Telekommunikationsindustrie nach größerer Informationskapazität über lange Entfernungen ohne Regeneratoren hat zu einer Neubewertung einer Auslegung für ein Monomode-Faserindexprofil geführt.

Der zentrale Punkt dieser Neubewertung ist es gewesen, optische Wellenleiter bereitzustellen, welche:

  • – nicht-lineare Effekte wie jene oben erwähnten zu verringern;
  • – für den Betriebswellenlängenbereich einer niedrigeren Dämpfung um 1550 nm herum optimiert sind;
  • – kompatibel zu optischen Verstärkern sind; und
  • – gewünschte Eigenschaften optischer Wellenleiter, wie etwa eine hohe Festigkeit, eine Ermüdungsbeständigkeit und eine Biegebeständigkeit erhalten.

Eine Wellenleiterfaser, die zumindest zwei verschiedene Brechungsindexsegmente aufweist, wurde angesehen, eine ausreichende Flexibilität aufzuweisen, um die Kriterien für ein Wellenleiter-Fasersystem eines leistungsstarken Betriebsverhaltens zu erfüllen und zu übertreffen. Die Gattungen segmentierter Kernauslegungen sind im Detail in dem US-Patent Nr. 4,715,679, Bhagavatula offenbart. Spezies der Profile, die in dem „679-Patent" offenbart sind, die Eigenschaften aufweisen, die insbesondere für bestimmte Telekommunikationssysteme eines leistungsstarken Betriebsverhaltens geeignet sind, sind in dem US-Patent Nr. 5,483,612 Gallagher et al. (das „612-Patent") offenbart.

Die vorliegende Erfindung ist noch eine weitere Kernindex-Profilspezies, die eng bezogen auf die Profile ist, die in dem „612-Patent" offenbart sind, die nicht-lineare Effekte verringert und die insbesondere für eine Übertragung von Hochleistungssignalen über lange Entfernungen ohne Regenerierung geeignet ist. Die Definition von Hochleistung und langer Entfernung ist nur in dem Kontext eines bestimmten Telekommunikationssystems aussagekräftig, worin eine Bitrate, eine Bitfehlerrate, ein Multiplexierungsschema und vielleicht optische Verstärker spezifiziert sind. Dies sind zusätzliche, Fachleuten bekannte Faktoren, die einen Einfluss auf die Bedeutung von Hochleistung und lange Entfernung aufweisen. Jedoch ist für die meisten Zwecke eine Hochleistung eine optische Leistung größer als ungefähr 10 mW. Beispielsweise ist eine große Entfernung eine, in welcher der Abstand zwischen elektronischen Regeneratoren über 100 km sein kann.

In Anbetracht von Kerr-Nichtlinearitäten d.h. einer Selbstphasenmodulation, einer Kreuzphasenmodulation und eines Vierwellenmischens kann der Vorteil einer großen Aeff aus der Gleichung für den Brechungsindex gezeigt werden. Es ist bekannt, dass der Brechungsindex einer Silizium-basierten optischen Wellenleiterfaser bezüglich des elektrischen Felds des Lichts nicht-linear ist. Der Brechungsindex kann geschrieben werden als n = n0 + n2P/Aeff wobei n0 der lineare Brechungsindex ist, n2 der nicht-lineare Indexkoeffizient ist, P eine Lichtleistung ist, die entlang des Wellenleiters übertragen wird, und Aeff die effektive Fläche der Wellenleiterfaser ist. Weil n2 eine Materialkonstante ist, ist eine Erhöhung in der Aeff im Wesentlichen die einzige Maßnahme zum Verringern des nicht-linearen Beitrags zu dem Brechungsindex, wodurch der Einfluss der Nichtlinearitäten vom Kerr-Typ verringert wird.

Somit besteht ein Bedarf nach einer optischen Wellenleiterfaser, die ausgelegt ist, eine große effektive Fläche aufzuweisen. Das am meisten interessierende Betriebsfenster ist zurzeit nahe 1550 nm. Zusätzlich läuft, um Vierwellen-Mischeffekteleiter zu minimieren, die Gesamtdispersion über dem Bereich von Betriebswellenlängen nicht durch 0. Tatsächlich bleibt die Gesamtdispersion über dem Betriebsfenster positiv, so dass sich eine Selbstphasenmodulation mit der linearen Dispersion aufheben kann, eine Konfiguration, die in Soliton-Kommunikationssystemen erforderlich ist.

Definitionen

Die folgenden Definitionen sind in Übereinstimmung mit dem üblichen Gebrauch im Stand der Technik.

  • – Die Radien der Segmente des Kerns sind hinsichtlich des Brechungsindex definiert. Ein bestimmter Bereich weist einen ersten und einen letzten Brechungsindexpunkt auf. Der Radius von der Wellenleiter-Mittenlinie zu dem Ort dieses ersten Brechungsindexpunkt ist der Innenradius des Kernbereichs oder Segments. Gleichermaßen ist der Radius von der Wellenleiter-Mittenlinie zu dem Ort des letzten Brechungsindexpunkts der Außenradius des Kernsegments.

Falls nicht anderweitig spezifisch in dem Text bezeichnet, sind die Radien der Indexprofilsegmente, die hier diskutiert sind, zweckmäßigerweise wie folgt definiert, wobei die Referenz bzgl. eines Diagramms von &Dgr; % über dem Wellenleiterradius ist:

  • * der Radius des zentralen Kernsegments wird von der axialen Mittenlinie des Wellenleiters zu dem Schnittpunkt des extrapolierten zentralen Indexprofils mit der x-Achse gemessen;
  • * der Radius des zweiten ringförmigen Segments wird von der axialen Mittenlinie des Wellenleiters zu dem Zentrum der Basislinie des zweiten Rings gemessen;
  • * die Breite des zweiten ringförmigen Berichts ist der Abstand zwischen parallelen Linien, die von den Brechungsindexpunkten bei halbem Maximum des Indexprofils zu der x-Achse gezogen werden; und
  • * der Radius des ersten ringförmigen Segments ist gemessen von der axialen Mittenlinie des Wellenleiters zu dem ersten Punkt bei halbem Maximum des zweiten ringförmigen Segments.
  • – Die effektive Fläche ist Aeff = 2&pgr;(∫E2rdr)2/(∫E4rdr), wobei die Integrationsgrenzen 0 bis ∞ sind und E das elektrische Feld ist, das dem sich ausbreitenden Licht zugeordnet ist. Ein effektiver Durchmesser Deff kann definiert werden zu Aeff = &pgr;(Deff/2)2.
  • – Der relative Index &Dgr; % ist durch die Gleichung &Dgr; % = 100 × (n12 – n22)/2n11 definiert, wobei n1 der maximale Brechungsindex des Indexprofilsegements 1 ist, und n2 der Brechungsindex in dem Referenzbereich ist, der üblicherweise angenommen wird, der minimale Index der Mantelschicht zu sein.

Für das bestimmte segmentierte Profil, das in dieser Anmeldung beschrieben ist, das erste Segment und das zweite ringförmige Segment, wird sich &Dgr; % auf den maximalen relativen Index der Segmente beziehen. Der &Dgr; % des ersten ringförmigen Segments wird sich auf den minimalen relativen Index dieses Segments beziehen.

  • – Der Ausdruck Brechungsindexprofil oder einfach Indexprofil ist die Beziehung zwischen dem &Dgr; % oder der Brechungsindex und einem Radius über einem ausgewählten Abschnitts des Kerns. Der Ausdruck &agr;-Profil bezieht sich auf ein Brechungsindexprofil, das der Gleichung n(r) = n0(1 – &Dgr;[r/a]&agr;) gehorcht, wobei r der Kernradius ist, &Dgr; oben definiert ist, a der letzte Punkt in dem Profil ist, r gewählt ist, bei dem ersten Punkt des Profils null zu sein, und &agr; ein Exponent ist, der die Profilform definiert. Andere Indexprofile schließen einen Stufenindex, einen Trapezindex und einen gerundeten Stufenindex ein, bei welchem das Runden aufgrund einer Dotiermitteldiffusion in Bereichen einer schnellen Brechungsindexänderung ist.
  • – Das Profilvolumen ist definiert als 2∫r1r2(&Dgr; % rdr) . Das innere Profilvolumen verläuft von der Wellenleitermittenlinie r = 0 zu dem Kreuzungsradius. Das äußere Profilvolumen verläuft von dem Kreuzungsradius zu dem letzten Punkt des Kerns. Die Einheiten des Profilvolumens sind % &mgr;m2, weil der relative Index dimensionslos ist.
  • – Der Kreuzungsradius wird aus der Abhängigkeit der Leistungsverteilung in dem Signal gefunden, wenn sich die Signalwellenlänge ändert. Über dem inneren Volumen nimmt eine Signalleistung ab, wenn die Wellenlänge zunimmt. Über dem äußeren Volumen nimmt eine Signalleistung zu, wenn die Wellenlänge zunimmt.
  • – Eine Gesamtdispersion ist als die algebraische Summe einer Wellenleiterdispersion und einer Materialdispersion definiert. Die Gesamtdispersion wird manchmal im Stand der Technik als eine chromatische Dispersion bezeichnet. Die Einheiten der Gesamtdispersion sind ps/nm-km.
  • – Die Biegebeständigkeit der Wellenleiterfaser wird als induzierte Abschwächung unter vorgegebenen Testbedingungen definiert. Ein Biegetest, auf den hierin Bezug genommen wird, ist der Pin-Array-Biegetest, der verwendet wird, um eine relative Beständigkeit der Wellenleiterfaser gegenüber einem Biegen zu vergleichen. Um diesen Test durchzuführen, wird ein Dämpfungsverlust für eine Wellenleiterfaser mit im Wesentlichen keinem induzierten Biegeverlust gemessen. Die Wellenleiterfaser wird dann um das Stiftarray gewebt, und die Dämpfung wird wieder gemessen. Der Verlust, der durch eine Biegung induziert wird, ist der Unterschied zwischen den beiden gemessenen Dämpfungen. Das Stiftarray ist ein Satz von zehn zylindrischen Stiften, die in einer einzelnen Zeile angeordnet sind und in einer festen axialen Position auf einer flachen Oberfläche gehalten sind. Die Stiftbeabstandung beträgt 5 nm, Mitte-zu-Mitte. Der Stiftdurchmesser beträgt 0,67 mm. Während dem Testen wird eine ausreichende Spannung angelegt, um Wellenleiterfaser konform mit einem Teil der Stifteoberfläche auszuführen.

Ein weiterer Biegetest, auf den hierin Bezug genommen wird, ist der laterale Lasttest. Bei diesem Test wird eine vorgegebene Länge der Wellenleiterfaser zwischen zwei flachen Platten platziert. Ein #70-Drahtgitter ist an einer der Platten angebracht. Eine bekannte Länge einer Wellenleiterfaser wird zwischen die Platten eingebettet und eine Referenzdämpfung wird durch ein Drücken der Platten aneinander mit einer Kraft von 30 Newton eingerichtet. Eine 70-Newton-Kraft wird dann an die Platten angelegt, und die induzierte Dämpfung in dB/m wird gemessen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung erfüllt einen eindeutigen Satz von Anforderungen für eine Klasse von Telekommunikationssystemen eines leistungsstarken Betriebsverhaltens, indem sie bereitstellt:

  • – eine niedrige Gesamtdispersion über einem vorausgewählten Wellenlängenbetriebsbereich;
  • – eine niedrige Dämpfung bei 1550 nm;
  • – eine große effektive Fläche;
  • – einen großen Modenfelddurchmesser;
  • – eine Nulldispersionswellenlänge außerhalb des Bereichs der Betriebswellenlänge; und
  • – ein akzeptables Biege-Betriebsverhalten.

Ein erster Aspekt der Erfindung ist eine optische Monomode-Wellenleiterfaser, die einen Kernbereich und eine Mantelschicht aufweist. Der Kernbereich umfasst drei Segmente:

  • – ein kreisförmiges zentrales Segment, das auf der langen Wellenleiterachse zentriert ist;
  • – ein erstes ringförmiges Segment, das das zentrale Segment umgibt; und
  • – ein zweites ringförmiges Segment, das das erste ringförmige Segment umgibt.

Jedes Segment weist einen Radius, der von der Wellenleitermittenlinie wie oben definiert gezogen wird, einen &Dgr; % und ein Brechungsindexprofil auf. Das zweite ringförmige Segment wird zweckmäßigerweise auch hinsichtlich einer Segmentbreite beschrieben. In dieser Anmeldung ist &Dgr; % immer auf den minimalen Mantelindex nc bezogen.

Dieser erste Aspekt weist weiter ein &agr;-Profil über dem kreisförmigen zentralen Segment auf, bei welchem &agr; in dem Bereich von ungefähr 0,7 bis 2,0 ist. Das erste ringförmige Segment ist im Wesentlichen flach, was bedeutet, dass der Brechungsindex bei den inneren und äußeren Extremen des Segments nach oben oder unten verlaufen kann. Ferner kann das erste ringförmige Segment eine geringförmig positive oder negative Steigung ohne diese Abweichungen von einer Flachheit aufweisen, was zu einer nicht akzeptablen Änderung in den Wellenleitereigenschaften führt.

Der relative Index des zentralen Segments &Dgr;0 % ist jeweils größer als entweder der relative Index der ersten oder zweiten ringförmigen Segmente &Dgr;1 % oder &Dgr;2 %, und &Dgr;2 % > &Dgr;1 %

Das Profil ist ferner definiert durch das innere und äußere Profilvolumen und das Verhältnis des äußeren zu dem inneren Volumen. Somit ist das innere Volumen in dem Bereich von 2,28 bis 3,26 % &mgr;m2, das äußere Profilvolumen ist in dem Bereich von 3,70 bis 13,75 &mgr;m2 und das Verhältnis des äußeren zu dem inneren Volumen ist in dem Bereich von 1,5 bis 4,3.

&Dgr;0 % ist in dem Bereich von 1,01 % bis 1,35 %, &Dgr;1 % ist in dem Bereich von 0,03 % bis 0,21 % und &Dgr;2 % ist in dem Bereich von 0,12 % bis 0,61 %. Das &Dgr;0 % ist der modulierte Wert des &agr;-Profils vor einer Mittenliniendiffusion des Dotiermittels. Eine Diffusion wird diesen relativen Indexwert verringern. Beispielsweise wird in dem Fall eines Dreieckprofils, eines, in welchem &agr; = 1 gilt, der Wert &Dgr;0 um einen Betrag in dem Bereich von 0,2 % bis 0,3 % verringert, wenn die Diffusion berücksichtigt wird. In zweckmäßiger Weise sind sämtliche der &Dgr;0 %-Werte, die in dieser Spezifikation und in den Ansprüchen offenbart sind, die relativen Indexwerte vor der Diffusion. Die jeweiligen Radienänderungen der ersten zwei Segmente, die in dem zentralen Segment beginnen, sind r0 in dem Bereich von 2,06 &mgr;m bis 2,80 &mgr;m, r1 in dem Bereich von 9,55 &mgr;m bis 8,94 &mgr;m und die Breite des zweiten ringförmigen Segments ist w2 in dem Bereich von 0,01 &mgr;m bis 2,0 &mgr;m.

Eine Brechungsindexabsenkung oder eine Senke können in der Wellenleitermittenlinie vorhanden sein. Die Einsenkung rührt zumindest teilweise von einer Diffusion der Dotiermittelspezies während Prozessschritten, die auf eine Deposition des Dotiermittelglases und des Basisglases folgen, her. Prozessschritte können entweder ausgeführt werden, um diese Einsenkung zu ändern, zu verringern oder zu beseitigen. Jedoch haben Profilmodellierung und Herstellung von entwicklungsgemäßen Wellenleitern gezeigt, dass eine Einsenkung in der Mitte existieren kann, ohne ein Wellenleiter-Betriebsverhalten zu beeinflussen. Insbesondere kann das Mittenprofil eine Brechungsindexeinsenkung in der Mitte des ringförmigen Segments aufweisen, wobei die Indexeinsenkung eine geeignete Form eines invertierten Konus aufweist, wobei die Einsenkung einen minimalen relativen Index in dem Bereich von ungefähr 0,5 bis 0,7 % und den Radius der Basis der invertierten Konusform nicht größer als ungefähr 0,7 &mgr;m ist.

Der Wellenleiter, der in Übereinstimmung mit diesem Aspekt ausgeführt ist, weist die vorteilhaften Eigenschaften, eine Gesamtdispersion über dem Wellenlängenbereich von 1530 nm bis 1565 nm positiv oder größer als 6,5 ps/nm-km, eine effektive Fläche von nicht geringer als 60 &mgr;m2 und einen Modenfelddurchmesser in dem Bereich von 9 &mgr;m bis 10 &mgr;m auf.

Diese Eigenschaften werden verwirklicht, während die Grenzwellenlänge, die in einer Wellenleiterfaser gemessen ist, die in einer Kabelform platziert worden ist, geringer als 1470 nm, eine Dämpfung bei 1550 nm geringer als 0,22 dB/km, der induzierte Verlust unter einem Stiftarray-Biegungstest von weniger als 16 dB und ein induzierter Verlust unter einem lateralen Stift-Biegungstest geringer als 0,8 dB/m aufrecht erhalten werden.

In einem zweiten Aspekt der Erfindung sind die Kernsegmentprofile begrenzt, wie in Tabelle 1 untenstehend gezeigt, um einen Satz von Betriebsparametern bereitzustellen, die etwas unterschiedlich von jenen des ersten Aspekts der Erfindung sind. Die zusätzlichen Begrenzungen und die sich ergebende Änderung in Wellenleiterparametern sind ausgelegt, um eine Verwendungsanforderung zu erfüllen, um eine einfache Herstellung bereitzustellen, indem beispielsweise der Wellenleiter weniger empfindlich auf Herstellungsvarianzen ausgeführt wird, oder um Herstellungskosten zu verringern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen zeigen:

1 ein Diagramm eines Brechungsindexprofils, d.h. ein Diagramm von &Dgr; % über Wellenleiterradius für ein idealisiertes Profil in Übereinstimmung der Erfindung; und

2 eine Messung von &Dgr; % über Wellenleiterradius an einem typischen Wellenleiter, der in Übereinstimmung mit der Erfindung ausgeführt ist.

Details der Erfindung

Die Verwendung einer optischen Wellenleiterfaser eines leistungsstarken Betriebsverhaltens in dem Betriebsfenster nahe 1550 nm hat eine Systemkapazität in hohem Maße vergrößert, während deren Systemkosten einigermaßen niedrig gehalten werden. Das Betriebsfenster in dem Bereich von ungefähr 1530 nm bis 1565 nm ist von besonderem Interesse, weil dieser Wellenlängenbereich durch eine niedrige Wellenleiterdämpfung gekennzeichnet ist und mit dem Bandbreitenfenster von Erbiumdotierten Wellenleiter-Faserverstärkern übereinstimmt.

Was in der Erfindung, die hierin beschrieben ist, erreicht worden ist, ist die Identifikation eines Satzes von segmentierten Kernprofilen, die die Anforderungen eines bestimmten Telekommunikationssystems eines leistungsstarken Betriebsverhaltens erfüllen. Ferner wird die gesetzte Anforderung erfüllt, ohne eine Dämpfung zu erhöhen, während eine Restspannung in dem inneren Wellenleiter relativ niedrig gehalten wird und während ein annehmbares Biege-Betriebsverhalten aufrecht erhalten wird.

Die drei Kernsegmente sind als 2, 6 und 8 in 1 angezeigt. In jedem Segment kann die Form des Brechungsindexprofils eine allgemeine Form annehmen, die von einer radialen Position abhängt. Ferner kann die radiale Ausdehnung jedes Segments geändert werden.

Als Veranschaulichung der oben gegebenen Definitionen ist der Radius des zentralen Kernbereichs als Länge 4 gezeigt. In dieser Anmeldung ist dieser zentrale Kernradius von der axialen Mittenlinie zu dem Schnittpunkt des extrapolierten zentralen Profils mit der x-Achse bemessen.

Das erste ringförmige Segment 6 ist durch den Radius 4 und den Radius 7 begrenzt, der zu einer vertikalen Linie 5 verläuft, die von dem Punkt eines halben Index des zweiten ringförmigen Bereichs gezogen ist. Das erste ringförmige Segment weist einen Radius auf, der durch den Radius 7 gegeben ist. Der charakteristische Radius des zweiten ringförmigen Segments 8 ist der Radius 12, der von dem Kernzentrum zu dem Mittelpunkt der Basis des Segments 8 verläuft, wie durch einen Punkt 3 angezeigt. Diese Konvention für den zweiten ringförmigen Radius wird in sämtlichen modellierten Fällen verwendet. Ein zweckmäßiges Profilmaß für symmetrische Profile ist die Breite 10, die zwischen den vertikalen Linien 5 gezeigt ist. Die Linien 5 hängen von den Halbmaximum-%-Delta-Indexpunkten ab. Diese Konvention für die zweite ringförmige Breite wird in sämtlichen modellierten Fällen verwendet.

Der Kreuzungsradius ist als eine Länge 14 in 1 gezeigt. Das Profilvolumen, in Einheiten von %-Delta-Micron2 innerhalb des Kreuzungsradius ist das innere Profilvolumen. Das Profilvolumen außerhalb des Kreuzungsradius ist das äußere Profilvolumen. Das Verhältnis des äußere zu dem inneren Volumen ist ein Maß der relativen Leistungsverteilung bei einer gegebenen Wellenlänge und ist somit ein Maß für die Wirkung einer bestimmten Indexprofiländerung.

Ein tatsächliches Profil, das in Übereinstimmung mit der Erfindung ausgeführt ist, ist in 2 gezeigt. Hier umfasst das zentrale Segment einen Absenkungsabschnitt 16 und einen &agr;-Profilabschnitt 18. Das &agr; für das Brechungsindexprofil 18 des zentralen Abschnitts ist im Wesentlichen 1. Es wird angenommen, dass die Schmalheit dieses zentralen Segments wesentlich beim Erreichen der erforderlichen Wellenleiterparameter ist, insbesondere der erhöhten effektiven Fläche verglichen mit anderen Dispersionsverschobenen Wellenleiterauslegungen. Es sei darauf hingewiesen, dass der relative Index des ersten ringförmigen Segments 20 größer als ungefähr 0,1 in diesem Beispiel ist. Es wird angenommen, dass ein &Dgr;1 % größer als oder gleich 0,1 eine Dämpfung durch ein Verringern von Ziehinduzierten Defekten durch ein Verringern einer Glasviskositäts-Fehlanpassung zwischen dem zentralen Segment und dem ersten ringförmigen Segment während des Ziehprozesses verbessert. Zusätzlich ist es wahrscheinlich, dass dieser höhere relative Index eine Biegungsbeständigkeit verbessert.

Die Position, der Spitzenwert und die Form des zweiten ringförmigen Segments 22 stellen einen Einschluss des sich ausbreitenden Lichtsignals bereit und halten somit eine annehmbare Biegungsbeständigkeit des neuartigen Wellenleiters aufrecht. Die bemerkenswerten Eigenschaften des neuartigen Wellenleiters sind in einer Tabelle 1 durch die modellierten Ergebnisse gegeben.

Tabelle 1

Eine Tabelle 2 zeigt die Brechungsindexstruktur, die die Wellenleitereigenschaften der Tabelle 1 bereitstellt.

Tabelle 2

Es sei darauf hingewiesen, dass in Fällen, bei welchen eine höhere Grenzwellenlänge wie auch ein größerer Dispersionsbereich toleriert werden können, man die breiteren Bereiche der Ausführungsform 2 verwenden kann. In bestimmten Verwendungen können die überlegenen Eigenschaften der Ausführungsform 1 bzgl. Der Dispersion erforderlich sein. Die Tabelle dient dazu, die Empfindlichkeit der Wellenleitereigenschaften auf die Profilstruktur zu zeigen.

Es wird von Fachleuten verstanden, dass alternative Profilformen einschließlich eines Stufenindex und eines Trapezindex in den drei Segmenten in zahlreichen Kombinationen verwendet werden können, um die Parameter bereitzustellen, die in der Tabelle 1 offenbart sind.

Obwohl bestimmte Ausführungsformen der Erfindung hierin offenbart und beschrieben worden sind, ist die Erfindung nichts desto weniger nur durch die folgenden Ansprüche beschränkt.


Anspruch[de]
Einmodige optische Wellenleiterfaser mit:

einem Kernglasbereich aufweisend ein erstes kreisförmiges zentrales Segment (2; 16, 18) mit einem relativen Index &Dgr;0 % und einem Radius r0, ein erstes ringförmiges Segment (6, 20), welches das zentrale Segment umgibt und kontaktiert, mit einem relativen Index &Dgr;1 % und einem Radius r1, und ein zweites ringförmiges Segment (8, 22), welches das erste ringförmige Segment umgibt und kontaktiert, mit einem relativen Index &Dgr;2 %, einem Radius r2 und einer Breite w2, wobei die verschiedenen Segmente jeweils ein Brechungsindexprofil aufweisen;

eine Mantelglasschicht mit einem Brechungsindexprofil und einem minimalen Brechungsindex nc, wobei nc der Referenzindex für den relativen Index eines jeden Kernsegments ist;

wobei das Indexprofil des zentralen Segmentes ein &agr;-Profil mit &agr; im Bereich von ungefähr 0.7 bis 2 ist, das Indexprofil des ersten ringförmigen Segmentes im Wesentlichen flach ist, das Indexprofil des zweiten ringförmigen Segmentes eine abgerundete Stufe ist, und &Dgr;0 % > &Dgr;2 % > &Dgr;1 %, wobei &Dgr;0 im Bereich von 1,01 % und 1,35 % liegt, &Dgr;1 % im Bereich von 0,03 % und 0,21 % liegt und &Dgr;2 % im Bereich von 0,12 % und 0,61 % liegt,

wobei die Werte der verschiedenen &Dgr;'s und Radien so ausgewählt sind, dass das innere Profilvolumen im Bereich von 2,28 bis 3,26 % &mgr;m2 ist, das äußere Profilvolumen im Bereich von 3,70 bis 13,75 % &mgr;m2 ist, das Verhältnis des äußeren zum inneren Volumen im Bereich von 1,5 bis 4,3 ist, die Gesamtdispersion über den Wellenlängenbereich 1530 nm bis 1565 nm positiv und nicht größer als 6,5 ps/nm-km, die effektive Fläche nicht kleiner als 60 &mgr;m2 ist, und der Modenfelddurchmesser im Bereich von 9 &mgr;m bis 10 &mgr;m ist.
Einmodige optische Wellenleiterfaser nach Anspruch 1, wobei r0 im Bereich von 2,06 &mgr;m bis 2,80 &mgr;m ist, r1 im Bereich von 4,55 &mgr;m bis 8,94 &mgr;m ist und w2 im Bereich von 0,01 &mgr;m bis 2,0 &mgr;m ist. Einmodige optische Wellenleiterfaser nach Anspruch 1, wobei das kreisförmige zentrale Segment eine Brechungsindexdelle (16) in der Mitte des kreisförmigen Segmentes aufweist, wobei die Indexdelle näherungsweise die Form eines invertierten Kegels aufweist, die Delle einen minimalen relativen Index im Bereich von etwa 0,5 % bis 0,7 % aufweist und der Radius der Basis des invertierten Kegels nicht größer als ungefähr 0,7 &mgr;m ist. Einmodige optische Wellenleiterfaser nach Anspruch 1, wobei die Grenzwellenlänge gemessen in einer Wellenleiterfaser, welche in Kabelform platziert wurde, weniger als 1470 nm beträgt, die Dämpfung bei 1550 nm weniger als 0,22 dB/km beträgt, der induzierte Verlust im Pin-Array-Bend-Test weniger als 16 dB beträgt und der induzierte Verlust im Lateral-Load-Bend-Test weniger als 0,8 dB/m beträgt. Einmodige optische Wellenleiterfaser nach Anspruch 1 oder 3, wobei

das Indexprofil des zentralen Segments (2; 16, 18) ein &agr;-Profil ist in dem &agr; etwa gleich 1 ist,

&Dgr;0 % im Bereich von 1,11 % bis 1,35 % ist, &Dgr;1 % im Bereich von 0,03 bis 0,14 ist, &Dgr;2 % im Bereich von 0,12 bis 0,50 % ist,

r0 im Bereich von 2,06 &mgr;m bis 2,45 &mgr;m ist, r1 im Bereich von 4,55 &mgr;m bis 6,29 &mgr;m ist, w2 im Bereich von 0,7 &mgr;m bis 2,0 &mgr;m ist, und

das innere Profilvolumen im Bereich von 2,28 bis 3,00 &mgr;m2 ist, das äußere Profilvolumen im Bereich von 3,70 bis 8,12 % &mgr;m2 ist, und das Verhältnis des äußeren zum inneren Volumen im Bereich von 1,5 bis 2,9 ist.






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