Одномодовое оптическое волокно, нечувствительное к изгибу

Одномодовое оптическое волокно, нечувствительное к изгибу

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к области оптоволоконной связи и, в частности, к волокну, имеющему значительно сниженные потери на изгибе.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Для оптических волокон профиль показателя преломления, в общем случае, задан в отношении разности значений между двумя точками на графике функции, связывающей показатель преломления с радиусом волокна. Традиционно, расстояние r до центра волокна откладывается по оси x профиля. Разность между показателем преломления на расстоянии r и показателем преломления внешней оболочки волокна откладывается по оси y (фиг.2, позиции 21-24). Внешняя оболочка функционирует как оптическая оболочка и имеет, по существу, постоянный показатель преломления; эта оптическая оболочка, в общем случае, состоит из чистого кварца, но также может содержать одну или несколько легирующих примесей. Профиль показателя преломления оптического волокна называется "ступенчатым" профилем, "трапецеидальным" профилем или "треугольным" профилем для графиков, имеющих соответствующие формы ступеньки, трапеции или треугольника. Эти кривые, в общем случае, представляют теоретический или эталонный профиль показателя преломления (т.е. заданный профиль) волокна. Ограничения, связанные с производством волокна, могут приводить к немного другому профилю в фактическом волокне.

Оптическое волокно традиционно состоит из (i) оптической сердцевины, имеющей функцию передачи и, в необязательном порядке, усиления оптического сигнала, и (ii) оптической оболочки, имеющей функцию ограничения оптического сигнала в сердцевине. С этой целью показатели преломления сердцевины (n_c) и оболочки (n_g) должны удовлетворять условию n_c>n_g. Как известно в технике, распространение оптического сигнала в одномодовом оптическом волокне подразделяется на основную моду (известную как LP01), канализируемую в сердцевине, и вторичные моды, канализируемые в пределах определенного радиуса в компоновке сердцевина-оболочка.

Традиционно, волокна со ступенчатым показателем преломления, также именуемые волокнами SMF ("одномодовыми волокнами"), используются в качестве оптоволоконных линий для оптоволоконных систем связи. Эти волокна демонстрируют хроматическую дисперсию и наклон хроматической дисперсии, соответствующие конкретным стандартам телекоммуникаций.

Для обеспечения совместимости между оптическими системами от разных производителей, Международный союз электросвязи (ITU) установил стандарт для нормального волокна, именуемый ITU-T G.652, которому должно соответствовать стандартное одномодовое волокно (SSMF).

Этот стандарт G.652 для волокон связи рекомендует, помимо прочего, диапазон от 8,6 микрон до 9,5 микрон для диаметра поля моды (MFD) на длине волны 1310 нанометров, максимальную длину волны отсечки кабеля 1260 нанометров; диапазон от 1300 нанометров до 1324 нанометров для длины волны компенсации дисперсии (обозначаемой л₀); и максимальный наклон кривой хроматической дисперсии 0,092 пс/(нм²км) (т.е. пс/нм²/км).

Длина волны отсечки кабеля традиционно измеряется как длина волны, на которой оптический сигнал перестает быть одномодовым после распространения по 22 метрам волокна, например, установленная Подкомиссией 86A Международной электротехнической комиссии в стандарте IEC 60793-1-44. В большинстве случаев вторичная мода, наиболее устойчивая к потерям на изгибе, является модой LP11. Таким образом, длина волны отсечки кабеля является длиной волны, за пределами которой мода LP11 испытывает значительное затухание после распространения по 22 метрам волокна. Способ, предложенный согласно стандарту, исходит из того, что оптический сигнал является одномодовым, когда затухание моды LP11 больше или равно 19,3 дБ.

Кроме того, для данного волокна так называемое значение MAC задается как отношение диаметра модового поля волокна на длине волны 1550 нанометров к эффективной длине волны отсечки л_ceff. Длина волны отсечки традиционно измеряется как длина волны, на которой оптический сигнал перестает быть одномодовым после распространения по двум метрам волокна, установленная Подкомиссией 86A Международной электротехнической комиссии в стандарте IEC 60793-1-44. MAC представляет собой параметр, позволяющий оценить характеристики волокна, в частности, для нахождения компромисса между диаметром поля моды, эффективной длиной волны отсечки и потерями на изгибе.

В Европейской патентной заявке № 1845399 и Европейской патентной заявке № 1785754 представлены экспериментальные результаты Заявителя. В этих более ранних заявках установлено соотношение между значением MAC на длине волны 1550 нанометров и потерями на изгибе на длине волны 1625 нанометров при радиусе кривизны 15 миллиметров в стандартном ступенчатом волокне SSMF (со ступенчатым профилем показателя преломления). Каждая из этих Европейских патентных заявок, таким образом, включена сюда в полном объеме в порядке ссылки. Кроме того, в каждой заявке установлено, что значение MAC влияет на потери на изгибе волокна, и что снижение MAC приводит к снижению этих потерь на изгибе. Уменьшение диаметра поля моды и/или увеличение эффективной длины волны отсечки приводит к снижению значения MAC, но может приводить к несогласованности со стандартом G.652, из-за чего волокно становится коммерчески несовместимым с некоторыми системами связи.

Снижение потерь на изгибе, сохраняя определенные параметры оптической передачи, представляет проблему для применений волокон, предназначенных для оптоволоконных систем, ориентированных на пользователя, именуемых FTTH для проекта «Волокно до дома».

Международный союз электросвязи ITU также установил стандарты, именуемые ITU-T G.657A и ITU-T G.657B, которым должны удовлетворять оптические волокна, предназначенные для применений FTTH, в частности, в отношении устойчивости к потерям на изгибе. Стандарт G.657A налагает ограничения на значения потерь на изгибе, но нацелен, помимо прочего, на сохранение совместимости со стандартом G.652, в частности, в отношении диаметра модового поля MFD и хроматической дисперсии. С другой стороны, стандарт G.657B налагает строгие ограничения на потери на изгибе, в частности, (i) потери на изгибе меньше 0,003 дБ/виток на длине волны 1550 нанометров для радиуса кривизны 15 миллиметров и (ii) потери на изгибе меньше 0,01 дБ/виток на длине волны 1625 нанометров для радиуса кривизны 15 миллиметров.

В Европейской патентной заявке № 1845399 и Европейской патентной заявке № 1785754 предложены профили волокна, имеющие ограниченные потери на изгибе, соответствующие, в частности, критериям стандартов G.657A и G.657B. Однако профили, описанные в этих Европейских патентных заявках, позволяют достигать только ограничений на потери на изгибе, налагаемых стандартом G.657B.

В патенте США № 7164835 и опубликованной патентной заявке США № 2007/0147756, которые, таким образом, включены сюда в полном объеме в порядке ссылки, также описаны профили волокна, демонстрирующие ограниченные потери на изгибе. Однако волокна, предложенные в этих патентах США, соответствуют только критериям стандартов G.657A и G.657B, в частности, в отношении диаметра поля моды и хроматической дисперсии.

В настоящее время для определенных применений снижение потерь на изгибе играет существенную роль, особенно когда волокно подлежит креплению скобками или свертыванию в бухты в миниатюрной оптической коробке.

Технология производства волокна с воздушными каналами позволяет достигать высоких характеристик в отношении потерь на изгибе, но эта технология сложна и дорога в реализации и не может использоваться для волокон, предназначенных для систем FTTH, которые являются экономичными системами.

Поэтому существует необходимость в оптическом волокне, имеющем устойчивость к потерям на изгибе, которая значительно выше (например, в десять раз), чем ограничения, налагаемые стандартом G.657B. Волокно, отвечающее этому критерию, также должно оставаться совместимым со стандартом G.652 в отношении профиля передачи и, в частности, диаметра поля моды. Этого заметного снижения потерь на изгибе можно добиться в ущерб более высокой длины волны отсечки, при условии что (i) мода LP11 непосредственно более высокого порядка испытывает существенное затухание, и (ii) длина волокна, необходимая для того, чтобы затухание моды LP11 достигало 19.3 дБ на длине волны 1260 нанометров, составляет меньше 90 метров.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В вышеописанных целях изобретение включает в себя волокно с центральной сердцевиной, промежуточной оболочкой и оболочкой с вдавленными канавками. Профиль показателя преломления оптимизирован для снижения потерь на изгибе в десять раз относительно ограничений, налагаемых стандартом G.657B, в то же время сохраняя диаметр модового поля, совместимый со стандартом G.652, и гарантируя достаточное затухание моды LP11.

В частности, поверхность сердцевины, а также поверхность и объем оболочки с вдавленными канавками оптимизированы для значительного снижения потерь на изгибе. В контексте изобретения поверхность сердцевины или поверхность оболочки с вдавленными канавками не должна расширяться геометрически, но должна соответствовать значениям с учетом двух измерений - произведению радиуса и разности показателей преломления. Аналогично, объем оболочки с вдавленными канавками соответствует значению с учетом трех измерений - произведению квадрата радиуса и разности показателей преломления.

Изобретение предлагает, в частности, одномодовое оптическое волокно, включающее в себя, от центра к периферии, центральную сердцевину, промежуточную оболочку, оболочку с вдавленными канавками и внешнюю оптическую оболочку. Центральная сердцевина имеет радиус r₁ и положительную разность показателей преломления Δn₁ с внешней оптической оболочкой. Промежуточная оболочка имеет радиус r₂ и положительную разность показателей преломления Δn₂ с внешней оптической оболочкой. Разность Δn₂ меньше разности показателей преломления Δn₁ сердцевины. Оболочка с вдавленными канавками имеет радиус r₃ и отрицательную разность показателей преломления Δn₃ с внешней оптической оболочкой. Волокно, отвечающее этому изобретению, также отличается тем, что (i) его номинальный диаметр поля моды (MFD) составляет от 8,6 мкм до 9,5 мкм на длине волны 1310 нанометров и (ii) его потери на изгибе меньше 0,25×10^-3 дБ/виток для радиуса кривизны 15 миллиметров и длины волны 1550 нанометров. Длина волокна, необходимая для того, чтобы затухание моды LP11 достигало 19,3 дБ на длине волны 1260 нанометров, меньше 90 метров.

Согласно одному варианту осуществления волокна, отвечающего этому изобретению, поверхностный интеграл по центральной сердцевине (V₀₁), заданный как

составляет от 20,0×10^-3 мкм до 23,0×10^-3 мкм.

Поверхностный интеграл по оболочке с вдавленными канавками (V₀₃), заданный как

составляет от -55,0×10^-3 мкм до -30,0×10^-3 мкм.

Объемный интеграл по оболочке с вдавленными канавками (V₁₃), заданный как

составляет от -1200×10^-3 мкм² до -750×10^-3 мкм².

В предпочтительных вариантах осуществления волокно имеет физические свойства и эксплуатационные параметры с повышенной устойчивостью к потерям на изгибе. Например, волокно имеет эффективную длину волны отсечки л_ceff больше 1350 нанометров, причем эффективная длина волны отсечки измеряется как длина волны, на которой оптический сигнал становится одномодовым после распространения по двум метрам волокна. Волокно имеет, для длины волны 1550 нанометров, потери на изгибе меньшие или равные 7,5×10^-3 дБ/виток для радиуса кривизны 10 миллиметров, потери на изгибе меньшие или равные 0,05 дБ/виток для радиуса кривизны 7,5 миллиметров, и потери на изгибе меньше 0,15 дБ/виток для радиуса кривизны 5 миллиметров.

Раскрытое здесь волокно также демонстрирует снижение потерь на изгибе на более высоких длинах волны. Например, на длине волны 1625 нанометров, волокно имеет потери на изгибе меньше 1,5×10^-3 дБ/виток для радиуса кривизны 15 миллиметров, потери на изгибе меньшие или равные 25×10^-3 дБ/виток для радиуса кривизны 10 миллиметров, потери на изгибе меньшие или равные 0,08 дБ/виток для радиуса кривизны 7,5 миллиметров, и потери на изгибе меньше 0,25 дБ/виток для радиуса кривизны 5 миллиметров. На длине волны 1550 нанометров волокно имеет потери на изгибе меньшие или равные 0,05 дБ/виток для радиуса кривизны 7,5 миллиметров. Соответственно, в предпочтительном варианте осуществления волокно имеет длину волны отсечки от 1300 нанометров до 1400 нанометров, причем длина волны отсечки измеряется как длина волны, на которой оптический сигнал перестает быть одномодовым после распространения по пяти метрам волокна. Длина волны отсечки отличается от длины волны отсечки кабеля, измеряемой как длина волны, на которой затухание моды LP11 больше или равно 19,3 дБ после распространения по 22 метрам волокна. Волокно имеет длину волны отсечки кабеля от 1250 нанометров до 1300 нанометров.

Третье измерение, рассматриваемое здесь, представляет собой теоретическую длину волны отсечки, измеряемую как длину волны, за пределами которой мода LP11 распространяется в режиме утечки. В одном варианте осуществления волокно имеет теоретическую длину волны отсечки меньшую или равную 1250 нанометрам. Волокно имеет затухание моды LP11 больше 5 дБ после распространения по 22 метрам волокна на длине волны 1260 нанометров.

Вышеописанные эксплуатационные параметры вытекают из предпочтительных физических свойств волокна. В одном варианте осуществления центральная сердцевина волокна имеет радиус от 3,8 мкм до 4,35 мкм; промежуточная оболочка имеет радиус от 8,5 мкм до 9,7 мкм; оболочка с вдавленными канавками имеет радиус от 13,5 мкм до 16 мкм, который может быть меньше или равен 15 мкм, и центральная сердцевина имеет разность показателей преломления с внешней оптической оболочкой от 5,3×10^-3 до 5,7×10^-3.

Как отмечено выше, профиль показателя преломления волокна графически представлен в отношении разности между значениями показателя преломления в точках на радиусе волокна и внешней оптической оболочки. Промежуточная оболочка имеет разность показателей преломления с оптической оболочкой от 0,1×10^-3 до 0,6×10^-3. Оболочка с вдавленными канавками имеет разность показателей преломления с оптической оболочкой от -10,0×10^-3 до -5,0×10^-3. Волокно имеет длину волны нулевой хроматической дисперсии от 1300 нанометров до 1324 нанометров; волокно имеет значение наклона или коэффициента хроматической дисперсии на длине волны нулевой хроматической дисперсии меньше 0,092 пс/(нм²км).

Изобретение также относится к оптической коробке, принимающей, по меньшей мере, один участок раскрытого здесь волокна. В такой коробке волокно может располагаться с радиусом кривизны меньше 15 миллиметров, который может составлять порядка 5 миллиметров. Изобретение также относится к оптоволоконной системе, подведенной к дому абонента (FTTH), содержащей, по меньшей мере, один участок оптического волокна, отвечающего изобретению.

Вышеизложенные, а также другие характеристики и преимущества настоящего изобретения и порядок их реализации дополнительно раскрыты в нижеследующем подробном описании и прилагаемых чертежах.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - вид в разрезе одномодового оптического волокна со слоями оболочки, отстоящими от центра на соответствующие радиусы.

Фиг.2 - номинальный профиль показателя преломления иллюстративного одномодового оптического волокна, показанного на фиг.1 согласно настоящему изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Волокно (10), отвечающее изобретению, имеет центральную сердцевину (11), промежуточную оболочку (12) и оболочку (13) с вдавленными канавками. В целях настоящей заявки и без ограничения объема изобретения, оболочка с вдавленными канавками представляет собой радиальный участок волокна (10), показатель преломления которого меньше показателя преломления внешней оптической оболочки (14). Обычно центральная сердцевина (11), промежуточная оболочка (12) и оболочка (13) с вдавленными канавками формируются путем химического осаждения из паровой фазы в кварцевой трубке. Внешняя оптическая оболочка (14) включает в себя кварцевую трубку и внешнюю оболочку на трубке. В предпочтительных вариантах осуществления внешняя оболочка, в общем случае, выполнена из природного или легированного кварца, но также может быть получена любым другим методом осаждения ((аксиального осаждения из паровой фазы ("VAD") или внешнего осаждения из паровой фазы ("OVD")).

На фиг.2 показан профиль показателя преломления для волокна передачи (10), показанного на фиг.1. Профиль, представленный на фиг.2, является заданным профилем, т.е. представляет теоретический профиль волокна, но волокно, в действительности полученное после вытягивания волокна из заготовки, может иметь немного другой профиль.

Оптическое волокно (10) получают известным способом путем вытягивания заготовки. В порядке примера заготовка может представлять собой трубку из стекла очень высокого качества (чистого кварца), из которой, в конце концов, образуется часть внешней оптической оболочки (14). Внешняя оптическая оболочка (14) окружает центральную сердцевину (11) и внутренние оболочки (12, 13) волокна (10). Затем эту трубку покрывают внешним покрытием для увеличения ее диаметра прежде, чем перейти к операции вытягивания волокна в колонне вытягивания волокна. Для создания заготовки трубку, в общем случае, устанавливают горизонтально и удерживают на обоих концах стеклянными полосками на токарном станке; затем трубку вращают и подвергают локальному нагреву для процесса осаждения, определяющего состав заготовки. Этот состав определяет оптические характеристики будущего волокна.

Волокно включает в себя центральную сердцевину (11), имеющую разность показателей преломления Δn₁ с внешней оболочкой (14), функционирующей как оптическая оболочка. Волокно (10) дополнительно включает в себя промежуточную оболочку (12), имеющую разность показателей преломления Δn₂ с внешней оптической оболочкой (14) и оболочку (13) с вдавленными канавками, имеющую разность показателей преломления Δn₃ с внешней оптической оболочкой (14). Показатели преломления в центральной сердцевине (11), промежуточной оболочке (12) и оболочке (13) с вдавленными канавками, по существу, постоянны на протяжении их соответствующей ширины, как указано на фиг.2. На фиг.1 показано, что ширина сердцевины (11) определяется ее радиусом r₁, и ширина оболочек определяется их соответствующими внешними радиусами, r₂ и r₃. Внешняя оптическая оболочка обозначена как r₄.

Для задания заданного профиля показателя преломления для оптического волокна значение показателя преломления внешней оптической оболочки, в общем случае, считается опорным значением (n_g). Значения показателя преломления центральной сердцевины (11), промежуточной оболочки (12) и оболочки (13) с вдавленными канавками затем выражаются на фиг.2 как разности показателей преломления Δn_1,2,3. В общем случае, внешняя оптическая оболочка (14) состоит из кварца, но эту оболочку можно легировать для увеличения или уменьшения ее показателя преломления - например, для изменения характеристик распространения сигнала.

Каждую секцию профиля волокна, показанного на фиг.2 (21-24), также можно задать на основании интегралов, которые связывают изменения показателя преломления с радиусом каждой секции волокна (10). Таким образом, можно задать три поверхностных интеграла для волокна (10), отвечающего изобретению, представляющие поверхность сердцевины V₀₁, поверхность промежуточной оболочки V₀₂ и поверхность оболочки с вдавленными канавками V₀₃. Выражение "поверхностный" не следует понимать в геометрическом смысле, но оно соответствует значению с учетом двух измерений. Эти три поверхностных интеграла можно выразить следующим образом:

Аналогично, можно задать три объемных интеграла для волокна (10), отвечающего изобретению, представляющие объем сердцевины V₁₁, объем промежуточной оболочки V₁₂ и объем оболочки с вдавленными канавками V₁₃. Выражение "объемный" не следует понимать в геометрическом смысле, но оно соответствует значению с учетом трех измерений. Эти три объемных интеграла можно выразить следующим образом:

В Таблице I (см. ниже) показано 30 примеров профилей волокна согласно предпочтительным вариантам осуществления изобретения по сравнению с тремя профилями волокна SSMF и одним профилем волокна, соответствующим стандартам G.657A и G.657B (обозначенным как "BIF" для волокна, нечувствительного к изгибу). Заявитель продвигает на рынок волокно, нечувствительное к изгибу, имеющее высокую устойчивость к потерям на изгибе под торговой маркой BendBrightXS. Значения в таблицах соответствуют заданным профилям для каждого волокна.

В первом столбце Таблицы I указаны обозначения всех примеров; в следующих трех столбцах приведены значения радиусов сердцевины (11), промежуточной оболочки (12) и оболочки (13) с вдавленными канавками соответственно. В следующих трех столбцах приведены соответствующие значения разностей показателей преломления с внешней оптической оболочкой (14). Значения показателя преломления измеряются на длине волны 633 нанометров. В Таблице I также показаны значения заданных выше поверхностного интеграла и объемного интеграла сердцевины (11), промежуточной оболочки (12) и оболочки (13) с вдавленными канавками.

Таблица I
	r1	r2	r3	Δn1	Δn2	Δn3	V01	V02	V03	V11	V12	V13
	(мкм)	(мкм)	(мкм)	[10-3]	[10-3]	[10-3]	(мкм) [10-3]	(мкм) [10-3]	(мкм) [10-3]	(мкм2) [10-3]	(мкм2) [10-3]	(мкм2) [10-3]
BIF	3,93	9,38	14,72	5,26	0,13	-5,01	20,7	0,7	-26,8	81,1	9,4	-645
SSMF1	4,35	13,92		5,00	-0,20		21,8	-1,9	0,0	94,6	-35,0	0
SSMF2	4,51	13,92		5,00	-0,20		22,5	-1,9	0,0	101,5	-34,7	0
SSMF3	4,55	13,92		5,24	-0,20		23,8	-1,9	0,0	108,4	-34,6	0
Ex1	3,97	9,38	14,25	5,56	0,11	-9,74	22,1	0,6	-47,4	87,7	8,3	-1120
Ex2	3,98	8,65	13,83	5,52	0,21	-9,56	22,0	1,0	-49,5	87,3	12, 6	-1113
Ex3	4,01	8,95	14,39	5,38	0,20	-9,27	21,6	1,0	-50,4	86,5	13,1	-1177
Ex4	3,98	8,77	13,79	5,56	0,33	-9,25	22,1	1,6	-46,5	87,9	19,9	-1049
Ex5	3,90	8,70	14,31	5,58	0,44	-7,93	21,8	2,1	-44,5	84,8	2 6,6	-1024
Ex6	4,03	9,17	14,04	5,45	0,21	-9,62	21,9	1,1	-46,8	88,3	14,0	-1087
Ex7	4,04	8,61	14,39	5,56	0,15	-7,05	22,4	0,7	-40,7	90,5	8,7	-937
Ex8	3,83	8,94	13,92	5,69	0,52	-8,51	21,8	2,6	-42,4	83,7	33,8	-969
Ex9	4,01	8,97	14,39	5,38	0,39	-8,45	21,6	1,9	-45,8	86,4	25,1	-1071
Ex10	3,84	9,30	14,38	5,49	0,48	-9,38	21,1	2,6	-47,7	81,0	34,2	-1129
Ex11	3,82	9,01	13,55	5,67	0,57	-9,63	21,7	2,9	-43,7	82,8	37,7	-986
Ex12	4,03	8,84	14,28	5,30	0,11	-9,52	21,3	0,5	-51,8	85,9	6,6	-1197
Ex13	3, 96	8,61	13,86	5,58	0,31	-7,87	22,1	1,4	-41,3	87,6	17,9	-928

Ex14	3,92	8,78	13,84	5,55	0,32	-8,75	21,7	1,5	-44,3	85,2	19,7	-1002
Ex15	3,88	9,09	14,35	5,62	0,34	-7,84	21,8	1,8	-41,2	84,5	23,1	-965
Ex16	4,02	9,65	14 35	5,37	0,14	-9,72	21,6	0,8	-45,7	86,7	10,6	-1097
Ex17	4,01	9,19	14,39	5,32	0,36	-8,74	21,3	1,9	-45,4	85,6	24,9	-1072
Ex18	3,93	9,30	14,48	5,30	0,51	-7,76	20,8	2,7	-40,1	81,7	36,0	-955
Ex19	3,93	9,26	13,53	5,34	0,51	-9,74	21,0	2,7	-41,6	82,3	36,0	-949
Ex20	3,93	9,25	13,53	5,31	0,50	-9,93	20,8	2,7	-42,5	81,9	35,3	-967
Ex21	3,93	9,28	14,47	5,31	0,53	-7,51	20,9	2,8	-39,0	82,0	37,5	-926
Ex22	3,93	8,50	15,00	5,48	0,50	-5,00	21,5	2,3	-32,5	84,6	28,4	-764
Ex23	3,93	9,25	13,65	5,37	0,50	-9,90	21,1	2,7	-43,5	83,0	35,1	-997
Ex24	3,93	8,50	15,50	5, 33	0,51	-5,00	21,0	2,3	-35,0	82, 4	28,8	-840
Ex25	3,93	9,27	13,65	5,31	0,52	-9,80	20,9	2,8	-42,9	82,1	36,9	-983
Ex26	3,94	8,50	15,00	5,43	0,50	-5,00	21,4	2,3	-32,5	84,3	28,6	-764
Ex27	3,94	9,25	13,54	5,30	0,56	-9,87	20,9	3,0	-42,3	82,3	39,2	-964
Ex28	3,94	9,26	13,50	5,33	0,51	-9,88	21,0	2,7	-41,9	82,8	35,5	-954
Ex29	3,95	9,29	13,91	5,30	0,50	-8,93	20,9	2,7	-41,2	82,6	35,4	-957
Ex30	3,93	8,50	15,50	5,32	0,57	-5,00	20,9	2,6	-35,0	82,1	32,2	-840

Волокно (10), отвечающее изобретению, представляет собой ступенчатое волокно (со ступенчатым профилем показателя преломления), содержащее центральную сердцевину (11), промежуточную оболочку (12) и оболочку (13) с вдавленными канавками. Из Таблицы I следует, что центральная сердцевина (11) имеет радиус r₁ от 3,8 мкм до 4,35 мкм и, предпочтительно, от 3,8 мкм до 4,05 мкм, т.е. она уже, чем сердцевина волокна SSMF. Волокно (10) имеет разность показателей преломления Δn₁ (21) с внешней оптической оболочкой (14) от 5,3×10^-3 до 5,7×10^-3, т.е. больше, чем волокно SSMF. Поверхностный интеграл сердцевины V₀₁ составляет от 20,0×10^-3 мкм до 23,0×10^-3 мкм, и объемный интеграл сердцевины V₁₁ составляет от 81×10^-3 мкм² до 91×10^-3 мкм².

Из Таблицы I также следует, что волокно, отвечающее изобретению, имеет оболочку (13) с вдавленными канавками. Оболочка (13) с вдавленными канавками имеет большой объем и позволяет значительно ограничивать потери на изгибе. Таблица I, таким образом, показывает, что оболочка с (13) вдавленными канавками имеет радиус r₃ от 13,5 мкм и 16 мкм и разность показателей преломления Δn₃ (23) с внешней оптической оболочкой (14) от -10,0×10^-3 до -5,0×10^-3.

Таблица I также показывает, что поверхностный интеграл оболочки с вдавленными канавками V₀₃, заданный выше, составляет от -55,0×10^-3 мкм до -30,0×10^-3 мкм, и объемный интеграл оболочки с вдавленными канавками V₁₃, заданный выше, составляет от -1200×10^-3 мкм² до -750×10^-3 мкм².

Согласно предпочтительному варианту осуществления, радиус оболочки с вдавленными канавками r₃ можно ограничить до 15 мкм, чтобы дополнительно сократить стоимость производства волокна (только в примерах 24 и 30 оболочка с вдавленными канавками имеет радиус больше 15 мкм). Фактически, оболочку (13) с вдавленными канавками можно создавать посредством усиленного плазмой химического осаждения из паровой фазы (PCVD), что позволяет включать большое количество фтора в кварц для формирования оболочек с глубоко вдавленными канавками. Однако часть волокна (10), соответствующая трубке и осаждению PCVD, является наиболее дорогостоящей; поэтому желательно как можно сильнее ограничить эту часть. Можно также предусмотреть создание оболочки (13) с вдавленными канавками путем включения микроканалов или микропузырьков вместо легирования фтором. Однако в условиях промышленного производства легче управлять легированием фтором, чем включением микропузырьков.

Оболочка (13) с вдавленными канавками, отвечающая заданным выше поверхностному и объемному критериям, позволяет достичь хорошего компромисса между значительным снижением потерь на изгибе по сравнению с существующими волокнами и достаточно согласованным режимом утечки моды LP11 на длине волны 1260 нанометров.

Как следует из Таблицы IV, которая подробно рассмотрена ниже, волокно, отвечающее изобретению, имеет потери на изгибе, которые в десять раз (10x) меньше, чем ограничения, налагаемые стандартом G.657B. С другой стороны, волокно, отвечающее изобретению, не строго согласуется со стандартом G.657 в отношении длины волны отсечки. Как следует из Таблицы III, которая также подробно рассмотрена ниже, волокно, отвечающее изобретению, имеет эффективную длину волны отсечки л_ceff больше 1350 нанометров и длину волны отсечки кабеля λ_cc от 1250 нанометров до 1300 нанометров. Тем не менее, раскрытое здесь волокно гарантирует, что моды LP11 более высоких порядков распространяются в режиме утечки на длине волны 1260 нанометров.

Из Таблицы I также следует, что предпочтительный вариант осуществления волокна имеет промежуточную оболочку (12) между центральной сердцевиной (11) и оболочкой (13) с вдавленными канавками. Эта промежуточная оболочка (12) позволяет ограничивать влияние оболочки с вдавленными канавками (13) на распространение оптического сигнала в сердцевине. Таблица I показывает, что промежуточная оболочка (12) имеет радиус r₂ от 8,5 мкм до 9,7 мкм и разность показателей преломления Δn₂ (22) с оптической оболочкой от 0,1×10^-3 до 0,6×10^-3. Таблица I показывает, что поверхностный интеграл промежуточной оболочки V₀₂, заданный выше, составляет от 0,5×10^-3 мкм до 3,0×10^-3 мкм. Объемный интеграл промежуточной оболочки V₁₂, заданный выше, составляет от 6×10^-3 мкм² до 40×10^-3 мкм².

Центральная сердцевина (11) волокна (10), отвечающего изобретению, оптимизирована, совместно с промежуточной оболочкой (12), для обеспечения параметров оптической передачи в волокне в соответствии со стандартами G.652 и G657A, в частности, в отношении диаметра поля моды и хроматической дисперсии. Это также помогает гарантировать совместимость с волокнами других оптических систем.

В Таблице II (см. ниже) приведены характеристики оптической передачи для волокон, отвечающих изобретению. В первом столбце повторяются обозначения, указанные в Таблице I. Следующие столбцы обеспечивают, для каждого профиля волокна, значения диаметра поля моды (MFD) для длины волны 1310 нанометров и 1550 нанометров, длины волны нулевой дисперсии (ZDW) и наклона нулевой дисперсии (ZDS).

Таблица II
	MFD1310(мкм)	MFD1550(мкм)	ZDW(нм)	ZDSпс/(нм2км)
BIF	8,80	9,90	1320	0,0878
SSMF1	9,14	10,31	1314	0,0855
SSMF2	9,27	10,39	1309	0,0871
SSMF3	9,18	10,25	1306	0,088
Ex1	8,63	9,62	1314	0,0899

Ex2	8,64	9,56	1308	0,0924
Ex3	8,76	9,71	1310	0,0918
Ex4	8,69	9,63	1309	0,0921
Ex5	8,68	9,66	1313	0,0914
Ex6	8,76	9,73	1310	0,0913
Ex7	8,66	9,58	1307	0,0916
Ex8	8,64	9,65	1317	0,0904
Ex9	8,86	9,84	1311	0,0918
Ex10	8,76	9,81	1319	0,0901
Ex11	8,67	9,68	1317	0,0908
Ex12	8,75	9,69	1308	0,0923
Ex13	8,65	9,59	1310	0,0917
Ex14	8,66	9,62	1312	0,0914
Ex15	8,64	9,65	1317	0,0897
Ex16	8,79	9,81	1314	0,0898
Ex17	8,89	9,90	1312	0,0913
Ex18	8,95	10,01	1317	0,0905
Ex19	8,91	9,94	1315	0,0913
Ex20	8,92	9,95	1315	0,0914
Ex21	8,96	10,02	1317	0,0905
Ex22	8,80	9,81	1314	0,0906
Ex23	8,89	9,91	1315	0,0913
Ex24	8,88	9,91	1314	0,0909
Ex25	8,94	9,97	1315	0,0914
Ex26	8,83	9,84	1313	0,0908
Ex27	8,97	10,00	1314	0,0917
Ex28	8,93	9,95	1314	0,0915
Ex29	8,95	9,99	1315	0,0911
Ex30	8,92	9,95	1314	0,0911

Из Таблицы II следует, что волокно (10), отвечающее изобретению, совместимо с волокнами, соответствующими критериям стандарта G.652. В частности, раскрытое здесь волокно имеет диаметр поля моды MFD в стандартном диапазоне значений от 8,6 мкм до 9,5 мкм на длине волны 1310 нанометров, длину волны нулевой дисперсии от 1300 нанометров до 1324 нанометров, и наклон нулевой дисперсии меньше 0,092 пс/(нм²км). Каждое из этих значений согласуется со стандартом G.652.

С другой стороны, согласно Таблице III (см. ниже), волокно имеет эффективную длину волны отсечки л_ceff больше 1350 нанометров. Как рассмотрено выше, эффективная длина волны отсечки измеряется как длина волны, на которой оптический сигнал перестает быть одномодовым после распространения по двум метрам волокна, установленная Подкомиссией 86A Международной электротехнической комиссии в стандарте IEC 60793-1-44. Это увеличение эффективной длины волны отсечки обеспечивает значение длины волны отсечки кабеля λ_cc от 1250 нанометров до 1300 нанометров. Длина волны отсечки кабеля измеряется как длина волны, на которой оптический сигнал перестает быть одномодовым после распространения по 22 метрам волокна, установленная Подкомиссией 86A Международной электротехнической комиссии в стандарте IEC 60793-1-44. Оптический сигнал является одномодовым, когда затухание моды LP11 больше или равно 19,3 дБ. Стандарты G.652 и G.657 предусматривают максимальное значение 1260 нанометров для длины волны отсечки кабеля.

Одной целью раскрытых здесь разработок является создание волокон, которые можно использовать на всех диапазонах связи, используемых в оптических системах, т.е. волокон, которые можно использовать в одномодовом распространении, от исходного диапазона (OB), который простирается от 1260 нанометров до 1360 нанометров, и т.д. до диапазона сверхдлинных волны (UL), свыше 1625 нанометров. Низкая длина волны отсечки позволяет гарантировать возможность использования волокна на всех имеющихся диапазонах.

Однако цифры, приведенные в Таблице III (см. ниже), показывают, что мода LP11 непосредственно более высокого порядка распространяется в режиме утечки за пределами длины волны 1260 нанометров. Поэтому раскрытое здесь волокно можно использовать в одномодовой передаче в исходном диапазоне (OB: от 1260 нанометров до 1360 нанометров).

В Таблице III (см. ниже) приведено несколько значений длины волны отсечки для волокон, отвечающих изобретению. В первом столбце Таблицы III повторяются обозначения, указанные в Таблице I.

В столбце "Теоретическая длина волны отсечки волокна" приведены теоретические значения длины волны отсечки, которые соответствуют длине волны перехода между канализированным распространением моды LP11 и распространением этой моды LP11 в режиме утечки. Для рабочих длин волны за пределами этой эффективной длины волны отсечки мода LP11 распространяется в режиме утечки.

Столбец "Длина волны отсечки стандартного волокна" соответствует эффективной длине волны отсечки λ_ceff, установленной Подкомиссией 86A Международной электротехнической комиссии в стандарте IEC 60793-1-44.

Столбец "Длина волны отсечки 5 м волокна" соответствует длине волны отсечки, измеряемой как длина волны, на которой оптический сигнал перестает быть одномодовым после распространения по пяти метрам волокна. Поэтому это значение соответствует эффективной длине волны отсечки, измеренной после распространения по пяти метрам волокна, а не по 2 метрам волокна.

Столбец "Длина волны отсечки стандартного кабеля" соответствует длине волны отсечки кабеля λ_cc, установленной Подкомиссией 86A Междунар