色散平坦單模光纖

色散平坦單模光纖（dispersion flattened single-mode optical fiber）是長波長較寬的波段內色散值都很低的單模光纖。

基本介紹

• 中文名：色散平坦單模光纖
• 外文名：dispersion flattened single-modeoptical fiber
• 套用學科：光纖通信技術

簡介

隨著光纖通信向遠距離、大容量發展,色散平坦單模光纖受到了越來越多的重視.

在1.3～1.55μm波段內，材料色散和波導色散的符號相反，絕對值相差不多，幾乎可以互相抵消，總色散可接近於零，色散曲線很平坦。色散平坦單模光纖為實現高速率的密集波分復用、頻分復用光纖通信創造了條件。

為了實現色散平坦，設計特殊的折射率分布，如圖所示的W型、三包層型及四包層型等，或者將纖芯分割成幾個折射率高低不同的層，以改變光纖的波導色散。W光纖（又稱雙包層型光纖）首先實現了色散平坦，其深而狹窄的內包層是實現色散平坦的關鍵因素，調節其深度和寬度可以改變色散平坦的範圍和位置。1.55μm波長基模的功率容易穿透內包層進入外包層，增加了光纖的附加彎曲損耗，難以實用。三包層型單模光纖能夠把芯區漏出的光重新捕獲在第二包層形成的波導內，減小泄漏損耗。四包層型單模光纖可以進一步減小泄漏至最外包層的光能。上述幾種光纖與W光纖相比，都能不同程度地改善光纖的損耗特性。

雙α分布三包層色散平坦單模光纖

這類光纖中較早報導的是W結構,研究表明，這種結構的基模截止波長通常接近工作區域，長波長彎曲損耗大.於是Cohen等人tai提出了另一種四包層(QC)結構.這種波導在1.28}1.6G f,cm範圍內可以得到低於士2 ps/km " nm的平坦色散，1. }} ,u,m處損耗已做到0.4 dB/km.然而，包層尺寸的控制相當困難.其它形式的平坦結構，如Segoor和only F-doped結構，仍在研究之中.雙“分布三包層折射率剖面(圖1)的數學模型為

圖2 單模光纖

類似的芯層函式曾用於模擬a分布光纖中的工藝凹陷,在大芯徑或階躍情況下具有較高精度。

傳輸特性與工藝容限

以往的研究表明,適當放寬色散要求有助於降低損耗即.對各種雙“分布三包層結構特性參數進行的計算機分析也證實了這一點.圖2是根據一組雙。分布三包層結構參數求得的色散曲線.D在1.3~1.6μm範圍內均低於±3p/km·nm,但λ。=1.04μm,λoc:=2.18μm.這種結構難以實現長波長處低損耗。

實驗光纖的結構是在對損耗、色散、容限諸方面綜合平衡和最佳化基礎上確定的.其結構參數在圖2對應參數基礎上降低了內凹包層(第一包層)深度(a:一一0.8均,增大了芯徑(α=4.0μm),減小了折射率差（Δ=0.005).

圖3 曲線

內凹包層摻F而引起的擴散對周圍折射率分布有較大影響,實驗中採取了控制和補償措施.測量表明,第一、第二包層深度、高度略小於設計值,但主要性能參數未致嚴重劣變.測得光纖截止波長λ為1.15μm,1.3μm和1.55μm處模場半徑ω為4.1μm和5.1μm,兩處損耗為0.8dB/km和032dB/km,色散為-7.7Ps/km.nm和+1.6Ps/km·nm.其中1.3μm處色散與設計值偏差3Ps/km·nm.

分析表明,進一步改善色散平坦特性的關鍵是提高F沉積效率以保證設計的折射率分布。

理論和實驗表明,雙α分布三包層結構可以實現1.3~1.6μm範圍內的色散平坦;適當放寬低色散指標時容易獲得長波長低損耗;恰當選取結構參數後,工藝容限並不苛刻。