具有至少兩個包層的多模光纖的製作方法

2023-09-20 22:42:45

專利名稱：具有至少兩個包層的多模光纖的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及光纖，具體是漸變折射率多模光纖。
背景技術：
多模光纖的帶寬(MMF)大部分受限於模間色散。為了降低模間色散，將MMF設計 為漸變折射率α分布。對於最優的帶寬，參數α約為2。但是，拋開理想α分布，一個實 際的MMF具有一個包層。對有效折射率與包層的相近、靠近截止頻率的高階模式來說，其時 間延遲與無限α分布的時間延遲不同。在過去，由於例如彎曲和包層吸收等幹擾的結果， 導致它們的損耗很高，這些模式是無關緊要的。但是，隨著光纖玻璃和包層技術的改進，由微小彎曲和包層吸收造成的損耗已經 被極大降低。因此，在實際應用過程中，一些高階模式能夠依然存在，而這限制了多模光纖 的帶寬。發明概述本發明的一方面是一種漸變折射率多模光纖。該光纖包括一纖芯區域，其從中心 線向外徑向延伸至半徑隊並具有正相對摺射率的百分比分布 ㈩。該纖芯區域具有最 大相對摺射率百分比為δ1μαχ。該光纖還包括第一環形包層區域，其圍繞並直接鄰近纖芯區 域並且延伸至半徑&，具有寬度W2為I-R115第一環形包層區域具有相對摺射率百分比分布 Δ2(Ι·)，最小相對摺射率百分比Δ2ΜΙΝ。另外，該光纖還包括第二環形包層區域，其圍繞第一 環形包層區域且具有相對摺射率百分比分布Δ 3(r)，最大相對摺射率百分比為Δ3ΜΑΧ，其中 Δ3μαχ^0. 05%。另一方面，本發明涉及一種漸變折射率多模光纖。該光纖包括一纖芯區域，從中心 線向外徑向延伸至半徑R1並具有正相對摺射率的百分比分布Ajr)。該纖芯區域具有最 大相對摺射率百分比Δ1ΜΑΧ。該光纖還包括第一環形包層區域，其圍繞並直接鄰近纖芯區域 並且延伸至半徑&，具有寬度W2為Ii2-R1，其中W2大於5 μ m。第一環形包層區域具有相對摺 射率百分比分布Δ 2(r)，最小相對摺射率百分比Δ2ΜΙΝ。另外，該光纖還包括第二環形包層 區域，圍繞第一環形包層區域且具有相對摺射率百分比分布Δ 3(r)，最大相對摺射率百分 比為 Δ3ΜΑΧ，其中(Δ ^x-Aara)彡 0.05%。在上述方面中，纖芯區域優選alpha( α)介於1.8和2. 5之間。在上述方面中，光 纖優選為在850nm波長處能傳播至少兩個模式群，其中在850nm波長處最快的和最慢的傳 播的模式群的最大差分延遲小於5ns/km。將在以下詳細描述中闡述本發明的附加特徵和優點，這些特徵和優點部分對於本領域的技術人員來說根據該描述將是顯而易見的，或者通過實施包括以下詳細描述、權利 要求書以及附圖的本文所述的本發明可認識到。應當理解的是，以上概述和以下詳細描述兩者給出本發明的實施方式，並且它們 旨在提供用於理解所要求保護的本發明的本質和特性的概觀或框架。所包括的附圖用於提 供對本發明的進一步理解，且被結合到本說明書中並構成其一部分。附圖示出本發明的各 個實施方式，並與本描述一起用於說明本發明的原理和操作。


圖1示意性地示出了依照本文所公開的一個實施方式的光波導光纖橫截面；圖2示意性地示出了與具有恆定折射率包層的光波導光纖對應的折射率分布；圖3表示圖2中的光纖分布的微分模延遲時間與模數的關係；圖4示意性地示出了與一種光波導光纖對應的折射率分布，該光波導光纖具有來 自理想alpha分布的畸變和恆定折射率包層；圖5表示圖4中的光纖分布的微分模延遲時間與模數的關係；圖6示意性地示出了與本發明所公開的一種光波導光纖對應的折射率分布；圖7表示圖6中的光纖分布的微分模延遲時間與模數的關係；圖8示意性地示出了與本發明所公開的一種光波導光纖對應的折射率分布；圖9表示圖8中的光纖分布的微分模延遲時間與模數的關係；圖10示意性地示出了與本發明所公開的一種光波導光纖對應的折射率分布；圖11表示圖10中的光纖分布的微分模延遲時間與模數的關係；圖12示意性地示出了與本發明所公開的一種光波導光纖對應的折射率分布；圖13表示圖12中的光纖分布的微分模延遲時間與模數的關係；圖14示意性地示出了與本發明所公開的一種光波導光纖對應的折射率分布；圖15表示圖14中的光纖分布的微分模延遲時間與模數的關係；圖16示意性地示出了與本發明所公開的一種光波導光纖對應的折射率分布；圖17表示圖16中的光纖分布的微分模延遲時間與模數的關係；圖18表示圖2中的光纖分布和圖12中的光纖分布的帶寬與波長的關係；圖19表示圖12中的光纖分布和修正版本的圖6中的光纖分布的帶寬與波長的關 系。
具體實施例方式將詳細說明本發明的優選實施方式，即附圖所示的例子。只要可能，對於相同或相 似的部件，在全部附圖中將使用相同的附圖標記。「折射率分布」是折射率或相對摺射率與波導光纖半徑之間的關係。「相對摺射率百分比」或「 Δ 」被定義為Δ%=100χ(Κ -,其中Ili是區域i 中的最大折射率，除非另有說明，並且ns是純淨未摻雜的石英玻璃的平均折射率。除非另 有說明，本文中使用的折射率都用△來表示，其值以「％」為單位給出。除非另有說明，相 對摺射率百分比是在SOOnm下測得的。如果某個區域的折射率小於純淨未摻雜的石英玻璃 的平均折射率，那麼相對摺射率為負，被稱為具有下陷區域或下陷折射率，而且除非另有說明，是在相對摺射率負值最大的點處計算得出的。如果某個區域的折射率大於未摻雜的純 石英玻璃的平均折射率，那麼相對摺射率為正，並且該區域可以被說成升高的或是具有正 的折射率。本文中的「上摻雜劑」被視為相對於純淨未摻雜的SiO2而言能夠提高折射率的 摻雜劑。本文中的「下摻雜劑」被視為相對於純淨未摻雜的SW2而言能夠降低折射率的摻 雜劑。當伴有一種或多種非上摻雜劑的其它摻雜劑時，上摻雜劑便可以存在於具有負相對 折射率的光纖區域中。同樣，一種或多種非上摻雜劑的其它摻雜劑可以存在於具有正相對 折射率的光纖區域中。當伴有一種或多種非下摻雜劑的其它摻雜劑時，下摻雜劑可以存在 於具有正相對摺射率的光纖區域中。同樣，一種或多種非下摻雜劑的其它摻雜劑可以存在 於具有負相對摺射率的光纖區域中。因此，由一個給定區域的一種特定摻雜劑對相對摺射率百分比或Δ的貢獻可得
到詳細說明。例如，GeO2對於相對摺射率百分比的貢獻可以被定義為
權利要求
1.一種漸變折射率多模光纖，包括纖芯區域，其從中心線向外徑向延伸至半徑R1,並具有一正相對摺射率百分比分布 Δ工(r)，其中，所述纖芯區域具有最大相對摺射率百分比Δ 1ΜΑΧ ；第一環形包層區域，其圍繞並直接鄰近纖芯區域並且延伸至半徑&，其寬度W2為I-R1, 並具有相對摺射率百分比分布Δ2(Γ)，最小相對摺射率百分比為Δ2ΜΙΝ;第二環形包層區域，其圍繞第一環形包層區域且具有相對摺射率百分比分布Δ3(γ)， 其最大相對摺射率百分比為δ3ΜΧ;其中，Δ3ΜΑΧ是彡0.05%。
2.如權利要求1所述的光纖，其中，W2大於5μ m。
3.如權利要求1所述的光纖，其中，Δ1ΜΑΧ大於1.00%。
4.如權利要求1所述的光纖，其中，0.50%彡Δ1ΜΑΧ彡1.00%。
5.如權利要求1所述的光纖，其中，所述纖芯區域具有介於1.8和2.5之間的 alpha ( α )。
6.如權利要求1所述的光纖，其中，0.15%彡Δ3ΜΑΧ彡0. 5%。
7.如權利要求1所述的光纖，其中，所述第一環形包層區域具有至少為0%的最小相對摺射率百分比δ2ΜΙΝ。
8.如權利要求1所述的光纖，其中，所述光纖在850nm波長處傳輸至少兩種模式群，其 中在850nm波長處最快的和最慢的傳輸的模式群之間的最大差分延遲小於5ns/km。
9.如權利要求1所述的光纖，其中，所述光纖在約850nm波長處的帶寬大於2GHz-km。
10.如權利要求1所述的光纖，其中，Δ3(Γ)在至少一個高相對摺射率的區域和至少一 個低相對摺射率的區域之間交替，其中在至少一個高相對摺射率的區域處，Δ3(γ)具有最 大相對摺射率百分比Δ 3ΜΑΧ，並且在至少一個低相對摺射率的區域處，Δ3(γ)具有約為0的 最小相對摺射率百分比Δ3ΜΙΝ，並且其中至少一個高相對摺射率的區域和至少一個低相對 折射率的區域分別獨立具有至少為5 μ m的徑向寬度。
11.一種漸變折射率多模光纖，包括纖芯區域，其從中心線向外徑向延伸至半徑R1,並具有一正相對摺射率百分比分布 Δ工(r)，其中，所述纖芯區域具有最大相對摺射率百分比Δ 1ΜΑΧ ；第一環形包層區域，其圍繞並直接鄰近纖芯區域並且延伸至半徑&，寬W2為I-R1，並具 有相對摺射率百分比分布Δ2(Γ)，其最小相對摺射率百分比為Δ2ΜΙΝ;第二環形包層區域，其圍繞第一環形包層區域且具有相對摺射率百分比分布Δ3(γ)， 其最大相對摺射率百分比為δ3ΜΧ;其中，(Δ3ΜΑΧ-Δ2ΜΙΝ)彡 0.05%，且12 大於 5μπι。
12.如權利要求11所述的光纖，其中，Δ1ΜΑΧ大於1.00%。
13.如權利要求11所述的光纖，其中，0.50%彡Δ1ΜΑΧ彡1.00%。
14.如權利要求11所述的光纖，其中，W2大於7.5 μ m。
15.如權利要求11所述的光纖，其中，所述纖芯區域具有介於1.8和2. 5之間的 alpha ( α )。
16.如權利要求11所述的光纖，其中，0·15%彡(Δ3ΜΑΧ-Δ2ΜΙΝ)彡0.5%。
17.如權利要求11所述的光纖，其中，-0.05%彡Δ2ΜΙΝΧ.5%。
18.如權利要求11所述的光纖，其中，所述光纖在850nm波長處傳輸至少兩種模式群， 其中在850nm波長處最快的和最慢的傳輸的模式群之間的最大差分延遲小於5ns/km。
19.如權利要求11所述的光纖，其中，所述光纖在約850nm的波長處的帶寬大於 2GHz-km。
20.如權利要求17所述的光纖，其中，所述第一環形包層區域包括氟，且所述纖芯區域 包括鍺和氟。
全文摘要
本發明的一方面是一種漸變折射率多模光纖。該光纖包括一纖芯區域，其從中心線向外徑向延伸至半徑R1並具有正相對摺射率的百分比分布Δi(r)。該纖芯區域具有最大相對摺射率百分比為ΔMAX。該光纖還包括第一環形包層區域，其圍繞並直接鄰近纖芯區域並且延伸至半徑R2，具有寬度W2為R2-R1。第一環形包層區域具有相對摺射率百分比分布Δ3(r)，最小相對摺射率百分比為Δ2MIN。另外，該光纖還包括第二環形包層區域，其圍繞第一環形包層區域且具有相對摺射率百分比分布Δ3(r)，最大相對摺射率百分比為Δ3MAX，其中Δ3MAX≥0.05％。
文檔編號G02B6/02GK102124385SQ200980131522
公開日2011年7月13日 申請日期2009年8月12日 優先權日2008年8月13日
發明者D·A·諾蘭, M·-J·李, X·陳 申請人:康寧股份有限公司