一种光纤

技术领域

本发明涉及光传输领域，具体涉及一种光纤。

背景技术

在光纤通讯系统中，单模光纤中存在的色散在传输过程中的累积会使得信号脉冲变形，导致色散代价变大，误码率增大，因此光纤中较大的色散，对传输系统中的光模块有着更高的要求，往往需要将现有探测器更换成灵敏度更高的探测器。目前对光纤的色散优化主要集中在1530纳米(nm)～1565nm的色散优化，而目前的5G前传领域，基本是采用1260nm～1380nm波段进行信号的传输，随着速率增高，波长变长，色散代价增大，原本在接收端可以采用低成本的PIN光电二极管接收器，为克服色散影响，需要采用高成本的雪崩增益二极管(APD，Avalanche Photodiode)接收器。因此，如何实现1260nm～1380nm波段的色散优化，目前尚无有效解决方案。

发明内容

为解决现有存在的技术问题，本发明实施例提供一种光纤。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种光纤，所述光纤包括：芯层和包覆所述芯层的多层包层；所述多层包层中各包层相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差不同；其中，

所述芯层的折射率延所述芯层的直径方向呈抛物线型分布。

上述方案中，所述芯层的折射率呈幂指数函数分布；

其中，所述芯层的折射率满足以下表达式：

其中，n

上述方案中，α为1～10。

上述方案中，所述芯层的中心位置处具有相对于纯二氧化硅玻璃的最大相对折射率差；

所述芯层的半径位置处具有相对于纯二氧化硅玻璃的最小相对折射率差。

上述方案中，所述芯层相对于纯二氧化硅玻璃的最大的第一相对折射率差为0.3％～1.5％。

上述方案中，所述芯层的半径为2.5μm～4.5μm。

上述方案中，所述多层包层中各包层相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差呈高低电平型分布。

上述方案中，所述多层包层包括第一包层分层和第二包层分层；所述第一包层分层包覆所述芯层；所述第二包层分层包覆所述第一包层分层；

其中，所述第一包层分层相对于纯二氧化硅玻璃的第二相对折射率差为-0.70％～-0.30％；所述第一包层分层的半径为4.5μm～7.0μm；

所述第二包层分层相对于纯二氧化硅玻璃的第三相对折射率差为-0.20～0.25％；所述第二包层分层的半径为7.0μm～12.0μm。

上述方案中，所述多层包层还包括第三包层分层；所述第三包层包覆所述第二包层分层；

其中，所述第三包层分层相对于纯二氧化硅玻璃的第四相对折射率差为-0.60％～0.00％；所述第三包层分层的半径为10.0μm～20.0μm。

上述方案中，所述光纤还包括包覆所述多层包层的外包层；所述外包层为纯二氧化硅玻璃层。

上述方案中，所述光纤用于1260nm～1460nm波段的光信号传输。

上述方案中，所述光纤的截止波长小于1260nm。

上述方案中，所述光纤在1260nm波长处的色散系数为-18ps/nm/km～0.0ps/nm/km；

所述光纤在1380nm波长处的色散系数小于或等于3.5ps/nm/km；

所述光纤在1460nm波长处的色散系数小于或等于10.0ps/nm/km。

上述方案中，所述光纤在直径60mm下弯曲100圈的情况下，在1625nm波长处的弯曲损耗小于0.1dB。

本发明实施例提供的光纤，所述光纤包括：芯层和包覆所述芯层的多层包层；所述多层包层中各包层相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差不同；其中，所述芯层的折射率延所述芯层的直径方向呈抛物线型分布。采用本发明实施例的技术方案，一方面，通过包覆芯层的多层包层，且各包层分层具有不同的相对折射率差，使得光脉冲能量在高折射率和低折射率区更加均匀的分布，从而降低了波导色散，降低光纤传输的损耗，提升了光信号的传输性能，且无需增加高成本的接收器，无需增加成本；另一方面，通过设置折射率延直径方向呈抛物线型分布的芯层，能够降低在光纤弯曲状态下的折射率畸变，从而提高光纤在弯曲状态下的性能。

附图说明

图1为常规光纤的径向截面示意图；

图2为常规光纤的折射率剖面示意图；

图3a和图3b为本发明实施例的光纤的径向截面结构示意图；

图4a和图4b为本发明实施例的光纤的折射率剖面示意图；

图5为采用本发明实施例的光纤与常规光纤的色散曲线对比示意图。

具体实施方式

在对本发明实施例进行详细说明之前，首先对常规光纤进行简单说明。

图1为常规光纤的径向截面示意图，图2为常规光纤的折射率剖面示意图；结合图1和图2所示，常规光纤的剖面结构包括芯层和一个包层，芯层的半径为R，所述包层包覆所述芯层。光脉冲在光纤中传输时，大部分光能量处于芯层，少部分光能量处于包层，芯层和包层之间的折射率差，导致光信号在光纤中传输时产生较大的波导色散，例如，在1260nm附近，色散系数为-1ps/nm/km(其中，ps/nm/km表示色散系数的单位，p为一个系数，等于10的负12次方，s是秒，nm是光源－20dB对应的全谱宽的单位(n是一个系数，等于10的负9次方，m是米)；km是光纤长度的单位，为千米)，在1310nm附近色散系数为0，而到了1380nm处色散系数大于4.5ps/nm/km，由此可见，长波长的大色散系数将导致传输性能劣化。基于此，提出本发明以下实施例。

下面对本发明实施例涉及到的名词进行解释。

截止波长，指的是单模光纤通常存在某一波长，当所传输的光的波长超过该截止波长时，光纤只能传播一种模式的光，而在该波长之下，光纤可传播多种模式的光(包含高阶模的光)。

芯棒，是指含有芯层和部分包层的实心玻璃预制件。

半径，是指光纤的某层的外边界与光纤的中心点之间的距离。

折射率剖面，表示光纤或光纤预制棒(包括芯棒)玻璃折射率与其直径之间的关系。

相对折射率差满足以下表达式(1)

其中，Δ表示相对折射率差，n

单模光纤的总色散，指的光纤的材料色散和波导色散的代数总和；单模光纤的模间色散为零；材料色散仅与材料成分有关，而波导色散取决于纤芯半径、折射率差以及折射率剖面的形状。

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

本发明实施例提供了一种光纤，所述光纤包括：芯层和包覆所述芯层的多层包层；所述多层包层中各包层相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差不同；其中，所述芯层的折射率延所述芯层的直径方向呈抛物线型分布。

本实施例提出的适用于光纤通信系统的单模光纤，尤其涉及一种色散调整的低色散光纤，光纤在较大的波长范围内具有较低的色散，可解决由色散导致的系统传输性能的问题。其中，可选地，所述光纤用于1260nm～1460nm波段的光信号传输，可以理解，本实施例的光纤适用于5G前传领域采用的1260nm～1380nm，并可以扩展至1460nm的波分复用(WDM，Wavelength Division Multiplexing)传输系统。

采用本发明实施例的技术方案，一方面，通过包覆芯层的多层包层，且各包层分层具有不同的相对折射率差，使得光脉冲能量在高折射率和低折射率区更加均匀的分布，从而降低了波导色散，降低光纤传输的损耗，提升了光信号的传输性能，且无需增加高成本的接收器，无需增加成本；另一方面，通过设置折射率延直径方向呈抛物线型分布的芯层，能够降低在光纤弯曲状态下的折射率畸变，从而提高光纤在弯曲状态下的性能。

在本发明的一些可选实施例中，所述芯层的折射率呈幂指数函数分布；其中，所述芯层的折射率满足以下表达式(2)：

其中，n

可选地，α的取值范围为1～10。

本实施例中，所述芯层的中心位置处具有相对于纯二氧化硅玻璃的最大相对折射率差；所述芯层的半径位置处具有相对于纯二氧化硅玻璃的最小相对折射率差。

在本发明的一些可选实施例中，所述芯层相对于纯二氧化硅玻璃的最大的第一相对折射率差的范围为0.3％～1.5％。

在本发明的一些可选实施例中，所述芯层的半径的范围为2.5微米(μm)～4.5μm。

在本发明的一些可选实施例中，所述多层包层中各包层相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差呈高低电平型分布，即，多层包层中各包层的折射率的取值相对于纯二氧化硅玻璃的折射率呈高低电平型分布。需要说明的是，所谓的呈高低电平型分布是将各包层的折射率相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差进行图形化后的表示，例如将纯二氧化硅玻璃层的折射率作为基准线，将基准线作为横轴，横轴表示半径范围；垂直于横轴的竖线作为相对折射率差，垂直向上的方向作为正方向，建立坐标系。示例性的，若多层包层包括两个包层分层，则第一包层分层的折射率小于纯二氧化硅玻璃层的折射率，即第一包层分层相对于纯二氧化硅玻璃层的相对折射率为负值，第二包层分层的折射率大于纯二氧化硅玻璃层的折射率，即第二包层分层相对于纯二氧化硅玻璃层的相对折射率为正值；则基于上述坐标系，将第一包层分层和第二包层分层各自相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差在坐标系中表示，可以得到第一包层分层相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差在坐标系中的横轴下方，在第一包层分层的半径范围内呈一横线，第二包层分层相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差在坐标系中的横轴上方，在第二包层分层的半径范围内呈一横线，即第二包层分层和第一包层分层各自相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差呈现高低电平型分布。

在本发明的一些可选实施例中，所述多层包层包括第一包层分层和第二包层分层；所述第一包层分层包覆所述芯层；所述第二包层分层包覆所述第一包层分层；其中，所述第一包层分层相对于纯二氧化硅玻璃的第二相对折射率差的范围为-0.70％～-0.30％；所述第一包层分层的半径的范围为4.5μm～7.0μm；所述第二包层分层相对于纯二氧化硅玻璃的第三相对折射率差的取值范围为-0.20～0.25％；所述第二包层分层的半径的范围为7.0μm～12.0μm。

在本发明的一些可选实施例中，所述多层包层还包括第三包层分层；所述第三包层包覆所述第二包层分层；其中，所述第三包层分层相对于纯二氧化硅玻璃的第四相对折射率差的范围为-0.60％～0.00％；所述第三包层分层的半径的范围为10.0μm～20.0μm。

在本发明的一些可选实施例中，所述光纤还包括包覆所述多层包层的外包层；所述外包层为纯二氧化硅玻璃层。

下面结合具体的示例对本发明实施例的光纤进行详细说明。

图3a和图3b为本发明实施例的光纤的径向截面结构示意图；图4a和图4b为本发明实施例的光纤的折射率剖面示意图。

在一种示例中，如图3a所示，光纤100包括的多层包层包括第一包层分层和第二包层分层；所述第一包层分层包覆所述芯层；所述第二包层分层包覆所述第一包层分层。芯层的半径为R1，第一包层分层的半径为R2，第二包层分层的半径为R3。除上述两层包层分层之外，光纤100还包括外包层，外包层包覆所述第二包层分层。

如图4a所示，芯层的相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差呈抛物线型分布；其中，本实施例中芯层的相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差呈抛物线型分布，指的是芯层的相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差与抛物线的分布规律相同，即芯层的中心位置处具有相对于纯二氧化硅玻璃的最大相对折射率差；芯层的半径位置处(即芯层中与中心位置距离R1处)具有相对于纯二氧化硅玻璃的最小相对折射率差；以芯层的某条直径为例进行说明，芯层的相对折射率差由最小相对折射率差逐渐增大，到芯层的中心位置处达到最大相对折射率差，再逐渐减小，到芯层的半径位置处达到最小相对折射率差。可以理解，芯层相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差可以完全按照抛物线型分布，也可以不完全按照抛物线型分布，而是抛物线的分布规律相同。

其中，所述第一包层分层和所述第二包层分层相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差不同。作为一种示例，所述第二包层分层相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差Δ3大于所述第一包层分层相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差Δ2。如图4a所示，所述第二包层分层相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差Δ3与所述第一包层分层相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差Δ2呈高低电平型分布。

在另一种示例中，如图3b所示，本实施例中以光纤的多层包层包括第一包层分层、第二包层分层和第三包层分层；所述第一包层分层包覆所述芯层；所述第二包层分层包覆所述第一包层分层；所述第三包层分层包覆所述第二包层分层。芯层的半径为R1，第一包层分层的半径为R2，第二包层分层的半径为R3，第三包层分层的半径为R4。除上述三层包层分层之外，光纤100还包括外包层，外包层包覆所述第三包层分层。

如图4b所示，芯层的相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差呈抛物线型分布；与前述图4a中的说明相同，本实施例中芯层的相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差呈抛物线型分布，指的是芯层的相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差与抛物线的分布规律相同，即芯层的中心位置处具有相对于纯二氧化硅玻璃的最大相对折射率差；芯层的半径位置处(即芯层中与中心位置距离R1处)具有相对于纯二氧化硅玻璃的最小相对折射率差；以延芯层的某条直径为例进行说明，芯层的相对折射率差由最小相对折射率差逐渐增大，到芯层的中心位置处达到最大相对折射率差，再逐渐减小，到芯层的半径位置处达到最小相对折射率差。可选地，芯层相对于纯二氧化硅玻璃的最大相对折射率差Δ1的范围为0.3％～1.5％，芯层的半径R1的取值范围为2.5μm～4.5μm。

其中，所述第一包层分层、所述第二包层分层和所述第三包层分层相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差不同。

示例性的，第一包层分层相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差Δ2的范围为-0.70％～-0.30％；第一包层分层的半径R2的取值范围为4.5μm～7.0μm。第二包层分层相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差Δ3的范围为-0.20～0.25％；第二包层分层的半径R3的范围为7.0μm～12.0μm。第三包层分层相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差Δ4的范围为-0.60％～0.00％；第三包层分层的半径R4的范围为10.0μm～20.0μm。如图4b所示，第三包层分层相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差Δ4、所述第二包层分层相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差Δ3与所述第一包层分层相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率差Δ2呈高低电平型分布。

本实施例中，外包层可以为100μm的纯二氧化硅玻璃层。示例性的，光纤的直径可以约为125μm。

本实施例中，通过设置第三包层分层(其相对折射率为负值)，可进一步限制光信号泄露，从而提高了光纤弯曲状态下的传输性能，满足实际复杂环境布线需求。

采用本发明实施例的技术方案，所述光纤具有小于1260nm的截止波长。

采用本发明实施例的技术方案，所述光纤在1260nm波长处色散系数为-18ps/nm/km～0.0ps/nm/km。

采用本发明实施例的技术方案，所述光纤在1380nm波长处的色散系数小于或等于3.5ps/nm/km。

采用本发明实施例的技术方案，所述光纤在1460nm波长处的色散系数小于或等于10.0ps/nm/km。

采用本发明实施例的技术方案，所述光纤在1260nm～1460nm波段衰减小于或等于0.80dB/km。

采用本发明实施例的技术方案，在一种场景下，所述光纤在直径60毫米(mm)下弯曲100圈的情况下，传输波长为1625nm的光信号的弯曲损耗小于0.1dB，与常规的G.652.D光纤兼容。在一种场景下，所述光纤在直径30mm下弯曲10圈的场景下，传输波长为1550nm和1625nm的光信号的弯曲损耗分别小于0.25dB和1dB。在一种场景下，所述光纤在直径20mm下弯曲1圈的情况下，传输波长为1550nm和1625nm的光信号的弯曲损耗分别小于0.75dB和1.5dB。

图5为采用本发明实施例的光纤与常规光纤的色散曲线对比示意图，如图5所示，采用本实施例的光纤相比于常规光纤(例如普通G.652.D光纤)，在各波长情况下，色散均有所减小；并且随着波长的增大，色散减少的幅度也增大。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。