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一种改良的光纤设计，其在1385nm波长(“水峰”)显示一个相对低的衰减，允许拉曼放大在1460－1530nm的S带范围的波长有效。一个超干处理用以匹配内部芯棒(纤芯加环绕的沟渠)和包层管(环形区域加包层区域)，并提供等级为0.325dB/km的水峰损耗。该低水峰联合合适的色散值及零色散波长，以形成一种光纤，该光纤支持光传输系统在S、C和L带上的传输和拉曼放大。

1.  一种采用拉曼放大的光学WDM传输系统，所述系统包括：
一定长度的光纤，其包括一纤芯区域；
一光发射机，用于引入一波长信息信号到该光纤中，该光波信息信号包括分离的信道，其操作在三个波长上，波分复用(WDM)以形成该光波信息信号；
一光泵浦源，用于引入光功率到所述光纤的纤芯区域，通过光泵浦能量与该光波信息信号的相互作用，产生所述光波信息信号的拉曼放大，其中，本发明特征在于该光纤具有以下特性：
低水峰在1385nm小于0.4dB/km；
零色散波长(ZDW)小于或者等于1355nm，且仅具有一个ZDW穿过整个传输带1310-1625nm；以及
色散(D)在1375nm大于1ps/nm-km，在1565nm小于10ps/nm-km。

2.  根据权利要求1所述的系统，其中该光纤包括一内部的、高系数的纤芯区域，一环绕的、低系数的沟渠区域，一环绕所述低系数的沟渠区域的环形区域，一凹下包层区域以及形成用于环绕所述环形区域的外部包层区域。

3.  一种制造光纤的方法，该方法包括步骤：
a)提供一光纤预型；
b)加热所述的提供的预型到软化的温度；以及
c)从所述的软化的预型抽取光纤，其中该抽取的光纤显示一下特性：
低水峰，在1385nm小于0.4dB/km；
零色散波长(ZDW)小于或者等于1355nm，仅具有一个ZDW穿过整个传输带1310-1625nm；以及
色散(D)在1375nm大于1ps/nm-km，在1565nm小于10ps/nm-km。

4.  根据权利要求3所述的方法，其中在执行步骤a)，该执行提供自：
i.形成一内芯棒，具有一内部的、高系数的纤芯区域和一环绕的、低系数的沟渠区域；
ii.形成一外芯管，具有一系数增加的环形区域和一下降包层区域；
iii.采用一超干处理沉淀该外芯管在内芯棒周围；
iv.包覆在步骤i-iii中形成的复合的芯结构，以完成该执行。

5.  根据权利要求4所述的方法，其中在步骤a)(i)中，采用汽相轴向沉积处理，这样，在1385nm的衰减小于或者等于大约0.325dB/km。

6.  根据权利要求4所述的方法，其中在步骤a)(ii)中，采用改良化学汽相沉积工艺。

7.  根据权利要求4所述的方法，其中在步骤a)(iii)中，采用氯气、超干匹配处理。

8.  根据权利要求4所述的方法，其中在步骤a)(i)中，采用一辅助沉积处理，在步骤a)(ii)中，采用一改良化学汽相沉积处理，在步骤a)(iii)中，采用一氯气超干匹配处理。

9.  根据权利要求3所述的方法，其中在执行步骤a)中，该方法包括：
i.形成一内芯棒，具有一内部的、高系数的纤芯区域和一环绕的、低系数的沟渠区域；
ii.采用一超干处理，通过沉淀一高纯度的管在步骤i)中形成的内芯棒上，形成一折射率增加的环形区域；
iii.采用一超干处理，通过沉淀一高纯度的下掺杂管在该环形区域的外部，形成下降的包层区域；
iv.包覆在步骤i-iii中形成的复合芯结构，以完成该执行。

10.  根据权利要求3所述的方法，其中在执行步骤a)中，该方法包括步骤：
i.采用汽相轴向沉积处理，形成一复合波导芯，包括一系数增加的纤芯、一系数下降的沟渠、一系数增加的环和一系数下降的包层；
ii.包覆在步骤(i)中形成的复合波导芯，完成该执行。

一种在S、C以及L带改良性能的光纤
技术领域
本发明涉及一种适合于支持分布式拉曼放大的光学传输纤维，更特别是，涉及一种在S带传输区域呈现与产生拉曼放大一致的操作参数的光纤。
背景技术
作为数据密集应用持续惊人增长的结果，在通讯系统中对带宽的需求不断在增加。相应的，电信操作的安装容量很大程度上被光纤替代，光纤提供一个显著的带宽增加，超过传统的、基于铜线的系统。
为开发光纤的带宽，两种主要技术发展应用在电信工业：光放大器和波分复用器(WDMs)。光放大器增强信号强度并补偿固有的纤维损耗与其他分裂和插入损耗。WDMs使得不同波长的光通过同一根光纤并行地传送不同的信号。在大多数WDMs系统中，在该系统所容纳的信道数量之间以及相邻信道的间隔之间存在一个交换替位。高比特速度通常要求增加信道间隔。两个目的都是希望一个宽的操作光谱，也就是，操作波长的一个宽的范围。
此外，很重要的是，在WDM光通信系统的整个操作光谱上具有相同的增益。当操作波长延伸到短波长(S带系统，波长范围从1460-1530nm)的时候，在这里，不能利用基于掺铒光纤放大器的传统放大技术，这个目的变得难以达到。新类型的光纤放大器已经被开发，其采用受激拉曼散射操作。其中最显著的是作为行波放大器操作在常规传输跨度的分布式放大器。拉曼散射是一个过程，通过该过程，入射在一个介质上的光被转化成在一个比该入射光频率低(斯托克斯情形)的光。使用一个光泵浦源，其中泵浦光子激励该光学介质的分子振动到一个虚能级(非谐振态)。该分子态快速地衰退到一个低能级，在该过程中发射一个信号光子。由于该泵浦光子被激励到一个虚能级，拉曼增益可以产生在一个泵浦源的任意波长上，包括S带(如上定义的)及L带(波长大致为1565-1625nm)。该泵浦和信号光子之间的能量差异通过宿主材料的分子振动而消失。那些振动的能级决定频率漂移和拉曼增益曲线的形状。该泵浦和信号光子之间的频率(波长)差异因此被定义为斯托克斯漂移。最大的拉曼增益发生在13.4THz(即13.4×10¹²)的斯托克斯漂移上，其与光通信窗口中的拉曼泵浦相差大致100nm。
由于拉曼散射发生在任意波长，通过采用处于几个不同波长的拉曼泵浦源去放大信息信号该现象可以开发用于在一个包含若干信号波长的通信系统中。因此，一个给定信息信号波长所经历的增益是所有泵浦提供的增益成分的叠加，考虑到由于拉曼散射所引起的泵浦本身之间的能量转换。通过适当的加大提供在每一个拉曼泵浦波长上的能量，可能获得一个信号增益与波长的关系曲线，在该关系曲线中，不同信息信号波长所经历的增益之间存在一个小的差异(这里这个差异叫做“增益波动”或者“增益平坦度”)。因此，利用具有若干泵浦的拉曼放大可以使密集WDM技术在10到40Gb/s传输的演化变得可靠，因为它在较低发射功率条件下改善了光信号噪声比(OSNR)。
一个使用若干泵浦的持久的问题是不希望的、称为四波混频(FWM)的非线性效应。通常，如果两个强的光波(如，一个拉曼泵浦和一个信息信号，或者两个拉曼泵浦)经历四波混频，它们将产生两个新的频率成分，这样，所有四个光波将在频率上均等地隔开。已经发现，这个不希望的效应的强度可以通过在该混合波长上增加光纤色散而显著减小(参看，例如，在发给A.R.Chraplyvy等人的美国专利5,327,516中，描述了利用非零色散抑制若干信号之间的FWM)。通过调节光纤的非零色散波长(此后，波导色散)的位置，可以控制FWM，在很多情况下，根本上消除FWM。通常，希望在一个小于最短波长泵浦的波长上具有一个“零”的色散，因此，该色散在拉曼泵浦和信息信号的整个区域上大于大约1pk/km-nm。该准确色散值的获得依赖于光纤地有效面积、信号信道间隔以及其他系统设计细节。
已经发现，与拉曼放大有关的、效率低的问题在S带拉曼放大特别严重，在这里，一个或者更多泵浦要求非常接近或者甚至在1385nm“水峰”上，以利用整个S带(由于该拉曼泵浦通常低于该信息信号波长100nm)。公知的、在1385nm上的水峰被定义为在该波长上的光学损耗，其作为保持在玻璃中的水的函数。存在的水越多，则损耗越高。相应地，氢氧根离子的吸收常称为“水”吸收，产生于光波能量在与其不同振动模式相关的波长位置被OH根离子吸收。例如，该离子的两个基本的振动发生在2730和6250nm，分别对应于其展宽和弯曲运动。然而，谐波和组合振动强烈地影响近红外和可见光波区域的损耗。特别是，如上所述，1385nm的谐波位于S带拉曼放大区域的中心。实际上，在光纤纤芯中的OH的浓度低达百万分之一(ppm)，已经发现的是，该浓度导致在1385nm的损耗高达65dB/km。希望将该OH浓度降低到一个等级，这样，在1385nm的总的光学损耗至少与诸如在1310nm的总的光学损耗相似(对于匹配包层光纤，大约为0.325dB/km)。维持OH的浓度大致低于十亿分之一(ppb)，这是当前商业上可行的，特别是当采用VAD处理制造该纤芯时。然而，折射率曲线相对于简单的匹配包层设计越复杂，则越来越难以保持OH的浓度始终在一个次ppb等级。
如上所述，拉曼泵浦设置在低于(偏向“蓝”一侧的)信号波长大约100nm的位置。其结果是，在该S带的较低的2/3上的操作由于衰减中心位于1385nm的水峰的存在而受到极大的影响。特别是，在S带的拉曼增益(采用第一级泵浦)可以表示为：
                   G＝exp(C_R*P_pump*L_eff)
           其中，L_eff＝[1-exp(α_pump*L_span)]/α_pump
C_R定义为拉曼增益系数，α_pump为在泵浦波长上的损耗。如果目的只是匹配该跨度拉曼增益的话，可以简单的通过提高拉曼泵浦功率来补偿光纤损耗。然而，这可以提高拉曼泵浦的成本，也增加热消散负荷。此外，如果具有不同光纤损耗的两个跨度泵浦到相同的拉曼增益，则具有高损耗的跨度比具有低损耗的跨度经受更多的光信号噪声比的衰减。因此，高的光线损耗将削弱传输性能，或增加系统成本。另外，对于系统工程师，泵浦区域损耗的可变性是一个严峻的问题，因为对于一个展开的光线跨度，不能预先知道该损耗(因而是拉曼增益)将变成什么。
在未来的系统中，由于希望在光信号传输的S带采用拉曼放大，这必须发展一组光纤参数来解决FWM和在短波长S带机制的水峰衰减的问题。
发明内容
保留在现有技术中的需要可以通过本发明处理。本发明涉及一种光学传输光纤，其适合于支持分布式拉曼放大，特别是关于显示操作参数和在S带传输区域产生的拉曼放大一致的光纤。
特别的，本发明的光纤由如下特性所定义：
1385nm的水峰损耗(WPL)在所有情况下都小于0.4dB/km，以及特别是通过采用VAD或者OVD工艺制造纤芯区域时，水峰损耗保持小于或者等于0.3250.4dB/km；
零色散波长(ZDW)小于或者等于1355nm(只有一个ZDW穿过整个传输带1310-1625nm)；
色散(D)在1375nm大于1ps/nm-km，且在1565nm小于10ps/nm-km。
这组特性表示光纤是为在S带的分布式拉曼放大而设计，同时也提供在传统C带和长波长L带的放大。因此，根据本发明所形成的光纤可以叫做“SCL带”光纤。
多种光纤折射率曲线和处理技术可以用以产生上述定义的传输特性。在本发明的一个实施例中，低水峰损耗的要求可以通过采用辅助汽相沉积(VAD)工艺制造内芯区域而执行。外芯区域采用改良化学汽相沉积处理制作为一个包覆管。然后，采用VAD工艺，该两个区域在氯气(或者其他适合的气体)中匹配以产生一个超干界面，使得水峰损耗大约为0.31dB/km。然后，这个复合的芯棒用一个或者更多的合成硅管包覆，同时小心准备和保持非常干的界面。
本发明的其它或者进一步的方面将在以下讨论的过程中通过参考附图而明白。
附图说明
现在参考附图。
图1包括一个根据本发明光通信系统的简化图，该系统在S带传输机制中可以支持拉曼放大；
图2是描述三个可用的传输带(S、C和L)的曲线图，说明作为波长的函数的名义色散(ps/nm-km)；
图3给出了在1385nm具有不同程度水峰的NZDF光纤的光纤损耗曲线，S带中第一级泵浦和延伸的L带中第二级泵浦的拉曼泵浦的位置叠加；
图4说明了第一和第二级拉曼泵浦结构，其中一拉曼泵浦设置在接近水峰的位置；
图5显示了在拉曼放大的S带单一信道系统中信号功率的计算结果，其中，拉曼泵浦设置在1395nm上以支持在1495nm附近的操作；
图6描述了对1580nm附近的L带中的信号传输进行第二级拉曼泵浦的情况下该信号功率演化；
图7说明了第一根光纤的曲线，该光纤显示本发明的特性，其色散曲线如图2中曲线C所示；
图8说明了第二根光纤的曲线，该光纤同样适合支持在S带传输区域的拉曼放大，其色散曲线如图2中曲线D所示；
图9说明了本发明的第三根光纤的曲线，该光纤具有一个基本上与图7中的曲线相同的色散曲线，但是其具有大的有效面积；
图10描述了两个分立的预型部分，其可以用以形成本发明的光纤。
具体实施方式
图1所示为一个适合于采用本发明的传输光纤的光纤通信系统1。在图1的特别排列中，传输光纤12作为一分布式放大器而形成，用于传输和放大，该光信息信号I由信号源，如光发送器14，发出。传输光纤12的长度通常为500米，以允许产生拉曼放大的光学交互作用的发生。在通信系统10的特别排列中，该放大器是反向泵浦的放大器，具有一个拉曼源16，其通过一个耦合器18耦合在传输光纤12的纤芯中，正如所示。一个色散补偿模组20，如下所讨论的，设置在传输光纤12的输出端和一个光接收器22之间。可以理解的是，这个特别的实施例只是典型的例子，可以使用一个这样的排列，该排列同时采用一个副泵浦拉曼源(或者多个拉曼源)和多个分立的反向泵浦拉曼源，特别是在密集WDM(DWDM)中。在某些应用中为了优化性能，拉曼放大同样可以和掺铒光纤放大器(EDFAs)一起使用。如上面和即将详细描述的，该“水峰”包括至少五个次峰，这里，曲线的实际形状取决于制造方法和纯净硅区域相对于掺杂硅区域羟基的多少。其结果是，被引用在光纤文献中的水峰中心，在一个变化的波长范围1380-1390nm内。为了本次讨论的目的，1385这个值通常用来定义水峰的“中心”。然而，可以理解，本发明所教的内容通常可以应用到上述的整个1380-1390范围。
已经被引起注意的是，光纤设计的色散与波长关系曲线决定了在一个希望的带上拉曼放大是否容易被支持，也决定了在一个宽的波长带上色散补偿的精确度。图2是一个色散与波长关系曲线图，包含两种不同的现有技术的光纤设计以及本发明形成的两种光纤。特别的，曲线A和B描述了两种传统现有技术的光纤的特性，TrueWave^REACH光纤(曲线A)和TrueWave^缓斜(RS)光纤(曲线B)。如图所示，该两种光纤在一个区域都显示一个负的色散值，该区域产生一个用于S带放大的泵浦信号。如图所示，光纤A由于在该低S带中1385nm附近的ZDW的存在而削弱，用于信号放大的拉曼泵浦。光纤B由于1460nm附近的ZDW的存在削弱，用于C带的信号和在低S带中传播的信号的拉曼泵浦。因此，光纤A和光纤B均不完全取得SCL带光纤的资格。
为了抑制泵浦对泵浦的FWM，色散的绝对值应该大致大于1ps/nm-km；一个相似的条件在DWDM中作为必要而广泛接受，以避免信号对信号的FWM。为了避免泵浦对信号的FWM，该ZDW不能在泵浦和信号之间以大致等间距设置。同时，这些条件意味着，用于SCL带光纤的、理想的ZDW将设置在小于最短的泵浦波长，或者大于最长的泵浦波长的位置。因此，对于SCL光纤，ZDW可以小于1360nm或者大于1620nm。可以在一个粗糙设置的ZDW附近设计一个拉曼系统，但是这需要以系统设计的复杂度或者费用、或者次最佳的增益平坦度为代价。
根据本发明所形成、如图2中曲线C和D所定义的光纤，显示了那些需求中的两个：在1385nm的色散大于+1ps/nm-km以及近似为1350nm的ZDW。如图所示，光纤C和D的色散值在1375nm大于1ps/nm-km，而在波长大于1565nm时小于10ps/nm-km。
根据本发明所形成、同适当的色散补偿模组结合的这样的光纤使40Gb/s传输和/或超长通信距离传输成为可能，并支持该传输。该传输具有拉曼放大或者混合拉曼/EDFA放大。在发展一个适当的色散补偿模组时，一个相关的、有用的参数是色散倾斜度(测量在ps/nm²-km)与在信号带中心波长中的色散的比值(此后参考为“相关色散倾斜度”或者RDS)。如果传输光纤的RDS等于负色散补偿光纤(发现在补偿模组中)的RDS，那么在一个宽的范围(例如，±15-20nm)中，可以获得色散的精确的取消。可以发现，传输光纤与具有低RDS的色散补偿光纤之间的匹配，通常优于传输光纤与具有高RDS的色散补偿光纤之间的组合。本发明所形成的光纤将具有小于0.004/nm的RDS。形成以与标准匹配包层光纤匹配的色散补偿模组或者其微小的改型具有一个在0.0023-0.0036/nm范围的RDS，因此可以产生非常低的残留色散，当与根据本发明形成的光纤成对使用时，适合于10和40Gb/s的长距离传输。
图3给出了非零色散光纤(NZDF)的光纤损耗曲线，其拉曼泵浦位置在S带第一级拉曼泵浦与在延伸的L带和C带的上部的第二级拉曼泵浦叠加，该光纤在1385nm具有水峰的变化等级。非零色散光纤，如这里所推荐的，其纤芯中具有一个比匹配包层光纤高的GeO₂含量，并具有并置的多层掺杂材料，因此在界面上呈现更多的压力和不规则的机会。这将具有增加的背景损耗(通常叫做瑞利散射)影响，该背景损耗以λ^-4变化。由于这个原因，NZDF光纤通常在水峰区域具有比匹配包层光纤更高的背景损耗。一个不对称的洛伦兹曲线用于如图3中在水峰的模拟，该曲线实际上是多个次峰的合成。图3中给出了高度为0.3、0.35、0.4、0.35和0.5dB/km的水峰(在1385nm)。在与随后讨论相关的相邻波长上的关联损耗如下面的表1所示。最低的曲线表示瑞利散射基线以上OH损耗近似为10dB/km，超过了，并可以认为是名义上的“零水峰”NZDF硅光纤，该NZDF硅光纤的纤芯指数在0.4-0.5％/Δ范围内。个别的具有一个低的瑞利系数的光纤可以在1385nm具有低达0.29dB/km的水峰损耗，
                        表1-水峰区域的衰减