具有高帶寬的光纖及其製造方法

2023-04-23 17:39:21 1

專利名稱：具有高帶寬的光纖及其製造方法
技術領域：
本發明涉及具有高帶寬的多模光纖的製造方法和多模光纖，特別是涉及通過折射率分布的測量技術製造高帶寬多模光纖的方法。
背景技術：
光纖光波通信系統在聲音和數據傳輸中扮演著重要的角色。用在通信系統中的光纖可以是單模光纖或者多模光纖。本發明主要涉及製造多模光纖的方法。儘管如此，本發明所公開的方法也可以用於製造單模光纖。
多模光纖包括將整個信號限制在內的芯層和環繞芯層的包層。通常，在芯層和包層之間會間插有阻擋層。多模光纖由預製棒拉制而成，該預製棒可以通過不同的技術加工，比如改良的化學氣相沉積法(MCVD)，等離子化學氣相沉積法(PCVD)，外部化學氣相沉積法(OVD)，氣相軸向沉積法(VAD)等等。
光纖的通信性能主要由光損或者衰減以及由色散決定。光損由吸收、散射、不良幾何形狀或結構缺陷和色散引起，這些導致了光脈衝的拖尾效應，導致噪音。多模光纖中，信號色散是由於色散和模間色散引起的。色散是由於材料本身引起的不同波長的折射率的變化，而模間色散是由於不同傳輸模式的光程不同。色散被表達為每單位長度的光纖帶寬或者每單位長度的最大比特率。
通過設計光纖，使之在芯層區域具有徑向變化的折射率分布，可以降低模間色散。折射率(n)的大小已知是自光纖中心起的半徑(r)的函數，如以下等式1n(r)＝n1(1-2Δ(r/a)α)1/2(1)n(r)＝n2(1-2Δ)1/2其中，n1表示芯層中心的折射率；n2表示包層的折射率，α表示芯層形狀指數，以及Δ表示相對摺射率差，如等式2所示Δ＝(n1-n2)/n1(2)已經發現，多模光纖帶寬主要取決於α的值。因此，漸變型光纖的芯層的分布形狀為拋物線形，並且當α取1.9～2時可以得到更高的帶寬，這取決于波長。該發現繪製在「Optical FiberCommunications vol.1，Fiber Fabrication，Academic Press Inc.，1985，-Tingye Li」的43頁圖34。該圖顯示了當α的值小於1.9或者大於2時，多模光纖的帶寬將小於500MHz·Km。如果α值選擇為等於2(1-Δ)，其中Δ為芯層和包層之間的相對摺射率差，那麼多模光纖的帶寬將更高。
因此，使α值達到該值或者處於在1.9～2.0之間的最大值，將使多模光纖的帶寬最大化。上述結果導致了目前公開的方法和所製造的多模光纖的發展。
現有技術美國專利No.4,286,979公開了一種製造具有改進模間色散而產生高帶寬的多模光纖的方法。該方法包括差分模延遲測量技術，從而通過適當的折射率結構優化色散。根據此技術，利用單模光纖將光射入多模光纖，其中單模光纖的徑向上與多模光纖形狀一致。此方法中，對所製造的光纖進行差分模延遲測量，隨後製造的光纖的折射率結構被設計成最小化差分模延遲。該隨後製造的光纖隨後採用此技術再測量，徑向折射率梯度因此再次改變。因此，該方法的主要缺點在於，它適用於製造後的光纖而不是製造光線的過程中，也就是說，該方法不適用於作為在生產線製造過程，不能使該技術效率更高、提高或者控制製造工藝以提高生產能力和經濟效益。
現有方法的主要局限性在於，技術效益受很難預知的激發模組的限制。在這方法中，單模光纖需具有使在多模光纖內只有有限的子模組激發的特性。這一限制是由於它依賴於子模組的激發，也就是說，它依賴於採用單模光纖激發的差分模延遲測量。
現有方法的另一個局限性是它使得變化的位置處於光纖內徑向位置0.1微米。確定光纖測量的徑向位置相應的層可能導致確定正確層位置的變化。
已經發現，利用現有技術對光纖測量的解析度是0.1微米，這比所需的解析度低得多。此外，如上所述，根據現有方法，折射率[RI]在芯層分布的局部變動在拉伸光纖前不能確定。拉伸後的光纖可能不符合所需的帶寬，因此導致光纖廢品。
此外，現有方法除了要求利用輪廓分析儀對摺射率分布測量，也要求利用差分模延遲裝置的分析以矯正所製造的光纖的折射率分布結構。因此，該方法需要額外的設備和技術人力，增加了製造的成本。製造工藝的工序增加也增加了加工的時間。
本發明的必要性因此，有必要研究一種加工多模光纖的方法，該方法即便在加工光纖過程中也能改善折射率分布，也就是說，可以作為生產線製造工藝。同樣，也有必要研究一種無需激發子模組的方法，該方法仍能使變化處於芯層徑向位置約5微米以內。也有必要研究一種矯正折射率分布的方法，該方法無需用差分模延遲裝置分析，從而提高了經濟效益。

發明內容
如上所述，α值影響了多模光纖的帶寬值。當α取約1.9～2.0之間時，帶寬更高。因此，使α值處於1.9～2.0之間將使多模光纖的帶寬最大化。本發明的方法及據此生產的光纖就是因此而研發的。
已經意外地發現，當每個沉積層的折射率(RI)沿徑向分層測量時，將顯示每個沉積層的折射率的局部變動。同樣還發現，如果折射率是在拉伸光纖前測量，也就是在製成光纖預製棒後測量，那麼將使光線成品的廢品率降低。包含差分模延遲技術的常規方法能提供解析度大概為0.1微米。然而，拉伸光纖前，沿徑向分層測量折射率分布使其解析度約為0.02微米。因此，一個實施例中，本發明涉及一種具有高帶寬的多模光纖的製造方法，包括光纖預製棒的製作，使預製棒製作按照利用預製棒分析儀測量的芯層折射率、芯層直徑、芯層α值、包層折射率和包層直徑，以確定預製棒的輪廓，其特徵在於a)根據芯層的預製棒輪廓，在每個沉積層確定芯層折射率分布；b)根據從步驟a)所獲得的芯層的折射率分布，沿預製棒徑向方向確定折射率分布的峰值和谷值；c)每層的折射率分布由步驟b)所獲得的峰值和谷值的平均高度確定；d)根據步驟c)所獲得的每個沉積層的折射率，沿徑向方向確定分層α；e)根據步驟d)獲得的分層α，計算出分層延時；f)根據理想分層模延時和實際模延時的差值確定修正係數，以獲得所需的每層α折射率分布；g)基於所述修正參數，通過改變反應參數，比如摻雜劑流量或者濃度或者反應溫度等等，獲得該所需的α折射率分布，以形成預製棒，進而形成具有高帶寬的光纖。
因此，在另一實施例中，本發明涉及一種帶有高帶寬的多模光纖的製造方法，該方法包括根據現有技術製備光纖預製棒，使預製棒製作按照利用預製棒分析儀測量的芯層折射率、芯層直徑、芯層α值、包層折射率和包層直徑製備，以確定預製棒的輪廓，其特徵在於a)根據芯層的預製棒輪廓，在每個沉積層確定芯層的折射率分布；b)根據步驟a獲得的芯層的折射率分布，沿預製棒的徑向確定折射率分布的峰值和谷值；c)根據步驟b所獲得的峰值和谷值的平均高度，確定每層的折射率分布；d)根據步驟c所獲得的每個沉積層的折射率分布，沿徑向確定分層α；e)根據理想分層α和實際分層α的差值確定修正係數，以獲得每層所需的分層α折射率分布；f)基於修正係數，通過改變反應參數，例如摻雜劑流量或者濃度或者反應溫度等等，獲得該所需的分層α折射率，以形成預製棒，進而形成高帶寬的光纖。
本發明的目的本發明的主要目的是提供一種高帶寬的多模光纖的製造方法，其中製造參數可在生產線修正，即在光纖製造之前，指數結構可在生產線修正，以最大化光纖的帶寬。
本發明的另一目的是提供一種製造多模光纖的方法，該方法可作為生產線製造方法，使該技術效率更高，並且提高或者控制該製造方法，以提高產量和經濟效益。
另外，本發明的另一目的是提供一種多模光纖的製造方法，其中該方法的功效不受激發的模組的限制，也就是不取決於子模組的激發。
另外，本發明的另一目的是提供一種多模光纖的製造方法，其中變化處於光纖徑向位置0.02微米。
因此，本發明的目的在於完全公開一種多模光纖的製造方法，其中芯棒內折射率[RI]分布的局部變化可在拉伸光纖之前確定，修正係數可以在生產線應用，從而得到高帶寬而又避免廢品產生的光纖。
本發明還有一個目的是提供一種多模光纖的製造方法，該方法無需利用差分模延遲裝置以修正所製造的光纖的折射率分布，避免所需的額外裝置和技術人力，使生產成本降低。本發明的優點還在於節省了光纖的生產時間，提高了工廠的生產能力。
本發明的其他目的、優點和優選實施例在以下描述和結合附圖中變得更清楚地，附圖並不構成對本發明的保護範圍的限制，只是作為本發明優選實施例的圖解。


圖1展示了漸變型多模光纖的橫截面示意圖；圖2展示了沉積管內的沉積方法示意圖；圖3展示了多模光纖的折射率(RI)分布，分別表示了根據本發明的光纖的理想分布、常規分布和分布；圖4展示了根據常規方法的每個沉積層的分層α和每個沉積層的理想分層α；圖5展示了根據本發明一個實施例的每個沉積層的分層α和理想分層α；圖6展示了根據常規方法的芯層徑向上的時間延遲(ns)和理想α分布的延遲時間(ps)；圖7展示了根據本發明的實施例的芯層徑向方向的時間延遲(ns)和理想α分布的延遲時間(ps)。
具體實施例方式
本發明公開了一種沿徑向識別分層折射率，從而確定分層α，以及確定光信號的分層時間延遲(ns)。該分層差分模延遲用來修正折射率分布，從而在分別覆蓋芯層中心和外圍區域的波長範圍850nm～1300nm上獲得所需α約為1.9～2.0，從而降低模色散以提高帶寬，使在波長分別在850nm和1300nm帶寬在200/500MHz·Km之上，優選500/800MHz·Km。
圖1中，多模光纖的芯層3的直徑為40～70μm，並由直徑約為125μm的包層1包裹，芯層和包層的相應折射率分別由n1和n2表示。芯層的折射率n1為拋物線形狀，被稱為漸變型分布。由α表示的芯層3的曲線3a需要矯正，以提高光纖的帶寬性能。
根據本發明的一個實施例，多模光纖預製棒可以由現有的任意方法製造，比如化學氣相沉積法，如圖2所示。化學反應物從入口端7進入沉積管4，沉積管4由熱源5加熱，從而管中的化學物質反應，隨著管4的旋轉形成菸灰粒子。反應後的菸灰6被從加熱區域沿流動方向移走，並落入管內以形成如圖2所示的沉積。發生在管內的反應可以由如下的等式(3)表示SiCl4+O2-----SiO2+2Cl2(3)以上SiO2的沉積發生在隨後的層，以覆蓋沉積層。覆蓋層2設置在管和芯層之間，以最小化OH擴散進芯層。所需的覆蓋層2完成之後，芯層沉積開始並連續沉積，每層橫截面空間減少直至芯層3的中心。
為了增加芯層3的折射率n1，優選以下摻入的化學物質四氯化鍺GeCl4，三氯氧磷PoCl3，氟裡昂Freon；這些化學物質在每層中可以不同從而獲得如圖1(3a)所示的指數分布。四氯化矽SiCl4流量和四氯化鍺GeCl4流量在每一層內也可以不同，以獲得如圖3所示的分布形狀9。
摻雜物滷化物在各芯層沉積層內根據分層α變動，從而形成徑向變化的指數分布。摻雜滷化物、滷化磷在芯層沉積層內根據滷化矽流量或者摻雜滷化物流量變化而變化。
在芯層所需的層厚度形成之後，滷化物的供給可被停止，且分解過程開始分解管以形成預製棒。在分解過程中，氟裡昂氣體優選在10至50sccm(標準毫升/分鐘)流量，該氟裡昂氣體經過管子以腐蝕芯層表面從而減少中心下凹。
基於修正係數，這種方式所制的預製棒採用本發明的方法矯正折射率分布，所述修正係數由理想分層模延遲和實際分層模延遲之間的差值確定，通過沿徑向確定芯層的折射率，得出折射率分布的峰值和谷值以確定每個沉積層的分層折射率分布，從而得出了每層徑向上的分層α，以計算每個沉積層的徑向上的分層延遲。修正的折射率分布引導反應參數的變化。在一個實施例中，本發明提供一種高帶寬的多模光纖的製造方法，包括按如上所述的方式或現有的方法製備光纖預製棒，使預製棒製作按照利用預製棒分析儀測量的芯層折射率、芯層的直徑、芯層的α值、包層的折射率和包層的直徑製備，以確定預製棒的輪廓，其特徵在於a)根據芯層預製棒輪廓，在每個沉積層確定芯層的折射率分布；b)根據步驟a所得的芯層的折射率分布，在預製棒的徑向確定折射率分布的峰值和谷值；c)根據步驟b所得的峰值和谷值的平均高度，確定每層的折射率分布；d)根據步驟c所得的每個沉積層的折射率，在徑向確定分層α；e)根據步驟d獲得的α，計算出分層延遲；f)根據理想分層模延遲和實際分層模延遲確定修正係數，以獲得所需的每層α折射率分布；g)基於修正係數，通過改變反應參數獲得所需的α折射率分布，這些參數如摻雜劑流量或者濃度或者反應溫度等等，從而形成預製棒以形成高帶寬的光纖。
通過等式(1)，根據每個沉積層的折射率分布，確定步驟d)的分層αn(r)＝n1(1-2Δ(r/a)α)1/2(1)其中，n1表示芯層中心的折射率；n2表示包層的折射率，α表示芯層形狀指數，Δ表示相對摺射率差，如等式(2)所示Δ＝(n1-n2)/n1(2)利用模延遲等式4，步驟e)中的分層延遲由步驟d)中所得的α計算出D＝1+(α-2)/(α+2).Δ.F+(3α-2)/(α+2).(Δ.f)2/2(4)其中，D為傳播延遲F＝(m/M)g＝(r/a)2gG＝(α/α+2)α為芯層折射率的α參數Δ為等式(2)中芯層和包層之間的折射率差。
步驟f)的修正係數通過利用以下經驗等式(5)確定修正係數＝1+K(目標延遲-實際延遲)/目標延遲(5)其中k為0.5～1範圍內的常數目標延遲是通過上述等式(4)計算出，目標α和實際延遲通過利用上述等式(4)和每個沉積層的實際α計算出。從等式(5)中，根據每層的實際延遲，可獲得每層的修正係數。利用以下形式的修正係數改變反應參數
每層中新的反應參數＝修正係數×每層中舊的反應參數在另一個實施例中，本發明提供一種高帶寬的多模光纖的製造方法，包括以上所述的方式或者現有方法製備光纖預製棒，使預製棒根據預製棒分析儀測量的芯層折射率、芯層直徑、芯層α值、包層折射率和包層直徑製作，以確定預製棒輪廓，其特徵在於a.根據芯層的預製棒輪廓，在每個沉積層確定的芯層折射率分布；b.根據步驟a獲得的芯層的折射率分布，沿預製棒的徑向確定折射率分布的峰值和谷值；c.根據步驟b獲得的峰值和谷值的平均高度，確定每層的折射率分布；d.根據步驟c獲得的每個沉積層的折射率，確定分層α；e.從理想分層α與實際分層α之間的差值確定修正係數，以獲得每層的所需的分層α折射率；f.基於修正係數，所需的分層α折射率通過改變反應參數獲得，比如摻雜劑流量或者濃度或者反應時間等等，從而形成預製棒，以形成具有高帶寬的光線。
利用等式(1)，根據每個沉積層的折射率分布，沿徑向確定步驟d的分層αn(r)＝n1(1-2Δ(r/a)α)1/2(1)其中n1代表芯層中心的折射率；n2代表包層的折射率，α代表芯層形狀指數；Δ代表如下等式(2)的相對摺射率Δ＝(n1-n2)/n1(2)利用下面的經驗等式(6)確定步驟e的修正係數修正係數＝1+K(目標α-實際α)/目標α(6)其中k為0.5～1內的常數。
實際α通過等式(1)計算，而目標α的範圍是1.9～2。通過等式(6)，根據實際α確定每個沉積層的修正係數，反應參數通過下面的方式改變每層新的反應參數＝修正係數×每層舊的反應參數根據常規方法的折射率分布形狀9見圖3所示。從分布分析儀得到的折射率分布給出了基於實際沉積折射率分布的最優曲線的全部α值。即使所達到的全部α值等於理想值，製造過程中的變動導致沿徑向方向的折射率局部變動。因此，徑向方向上確定這些變化的確切位置，然後降低折射率徑向上的局部變動，從而提高多模光纖的帶寬，是很具有挑戰性，而本發明的方法成功地達到了這些目的。
預製棒的分析儀通常提供芯棒長度方向上的任意位置的所有α值，輪廓議考慮芯層輪廓的整體形狀，並基於現有技術圖3的虛線所示的每側實際折射率分布的15％～95％的最優曲線。
所製造的芯棒被裝載於預製棒分析儀的卡盤上，以測量折射率分布。該預製棒分析儀主要包括裝有折射率匹配液體的箱，芯棒插入所述液體中，帶有雷射波長為632.8nm的光單元，以及探測器。測量開始後，雷射光束掃描芯棒的整個徑向。由於芯棒的折射率變化，光偏離，而通過探測器測量偏離角度。偏離角度的單位用弧度表示。利用取5微米步長的重建算法，將偏離的數據重建入折射率分布。折射率可以通過利用輪廓分析儀，例如PK技術儀器的PK2600，測得大約0.0002。
輪廓分析儀以芯棒階段5微米的間隔測量芯層的折射率，這相當於光纖階段的0.02微米。例如，為了製作50微米多模光纖，芯棒的芯層直徑應接近13毫米，即13000微米直徑，從而等於光纖階段的約0.02微米。
從預製棒輪廓數據，本發明技術在於確定每個分層沉積層的折射率分布。該折射率分布數據將用於確定徑向上折射率的峰值和谷值。改良的化學氣相沉積法(MCVD)中，芯層的折射率在徑向上不光滑，並有波紋。每個所述的波紋對應一個沉積層，並可以由峰值和谷值表徵。因此，一個波峰和一個波谷表示一個沉積層，一個波峰和一個波谷的平均高度為一個層的折射率。
類似地，所有層的折射率可以通過本方法計算出，當徑向到達連續的波峰或波谷的差值時，本方法也可以給出層的厚度信息。採用上述分層折射率信息，並利用上述等式(1)計算出分層α。由分層折射率測量到的分層α如圖4所示，其中點線12代表每個沉積層，而沿徑向的理想α由圖4中線11表示。從分層α數據，利用現有技術WilliamB.Jones發表的「Introduction to optical fiber communication systems」中的模間延時等式計算出分層延遲，該等式被本發明改良以產生分層延遲如圖5所示D＝1+(α-2)/(α+2).Δ.F+(3α-2)/(α+2).(Δ.f)2/2(4)其中D為傳播延遲F＝(m/M)g＝(r/a)2gG＝(α/α+2)α為芯層折射率的α參數Δ為芯層和包層之間的折射率差值，如等式(2)所示。
時間延遲圖16顯示了根據常規方法製作的光纖徑向上所計算出的時間延遲。該時間延遲圖中，點表示每個沉積層。類似地，利用每層的目標理想α，比如1.96，計算出每層的理想延遲圖17。實際延遲圖15與理想延遲圖21之間的偏離顯示了沉積過程衝已經發生的局部變化。
本發明一個實施例中，修正係數根據經驗由實際模延遲和理想模延遲的差值獲得，修正係數被用於通過改變每層化學物而得到最適宜的α折射率分布，例如改變摻雜劑流量或者濃度或者反應溫度，從而獲得幾乎與理想延遲圖相同的實際延遲圖，以最大化光纖的帶寬。
本發明的另一實施例中，修正係數也可以根據理想分層α和實際分層α的差值經驗地得到，修正係數用於通過改變沉積在管內的化學物獲得最適宜的α分層折射率分布，例如流量或者濃度或者反應溫度，從而達到每層中的最優α，以最大化多模光纖的帶寬。
芯層的分層折射率被用於得到分層α值和分層時間延遲圖，而折射率分布被改變以減少模間色散，從而最大化多模光纖的帶寬。在修正化學物流量後製造隨後的預製棒，並再次測量分層折射率分布和時間延遲，以矯正折射率分布。根據本發明所製造的芯棒被裝載在預製棒分析儀，以測量折射率分布。如圖3所示的折射率分布10為本發明的折射率分布。根據分析儀，利用折射率分布9和10的最優曲線，α測量值分別為1.95和1.96，這兩個數值可視為相等，但與折射率分布9的芯層邊緣區域相比，分層α12偏離中心區域的目標α11，這將導致芯層的中心區域的信號延遲。根據本發明，通過利用識別分層折射率分布、確定分層α和確定分層延遲圖的技術，降低了分層α14相對目標α13的偏離。
由分層折射率測得的分層α見圖5所示，其中點線14表示每個沉積層，沿徑向的α如圖5的線13所示。圖5中，根據本發明的分層α點線14被改進至幾乎等於最優α13。從分層α數據，利用如上的等式(4)計算出分層延遲。根據本發明獲得的分層延遲圖用圖7中的點線18表示，而線17表示理想延遲時間。通過連續結合本發明的技術，分層延遲和分層α可以達到幾乎等於目標α和目標分層延遲。利用這種方法，折射率分布可被優化，以達到多模光纖的最大帶寬。
根據本發明，所製得的多模光纖預製棒進一步被拉伸為所需光纖的尺寸。根據本發明所製得的多模光纖具有相當高的帶寬，例如波長為850和1300nm時，帶寬分別從120和225MHz·Km增高至490和350MHz·Km，優選至約1050和約1200MHz·Km。
根據本發明製造的多模光纖沿所述光纖軸具有最大折射率，其邊緣區域的折射率較低。
以下例子將使發明更清楚，這些例子不旨在限制本發明的範圍。
以上描述了本發明可以用於製造多模光纖，但本發明也可以用於製造單模光纖，以提高輪廓特性，這也包含在本發明的範圍內。因此，本發明涉及芯層內具有最大折射率的光纖的製造方法。
例1根據常規方法沉積預製棒，以達到現有技術所述的目標α值1.9～2之間，而相應的折射率分布通過輪廓分析儀測量。該芯層的α值為1.96，這很接近目標值，但是從芯棒拉伸出的芯層具有的帶寬很低，在850和1300nm波長下分別為123和225MHz·Km。
例2根據本發明的方法分析上述輪廓，以確定目標α下帶寬低的原因。上述芯棒的分層延遲圖16的點線與理想延遲圖15有很大的波動，如圖6所示。基於這種與理想延遲的偏離，利用經驗等式計算出每層的修正係數。該修正係數被用於改變每層的摻雜劑流量，而沉積出第二個芯棒。測量這芯棒的折射率，得到α值為1.955。該輪廓根據先前用來檢查是否局部變化的本發明方法進行分層分析。時間延遲圖18中，沿徑向的點線已近降低，如圖7所示。第二個芯棒的時間延遲圖18與例1的時間延遲圖16相比，顯然理想延遲圖和實際延遲圖的差值已經降低，但是仍然存在一些波動。當第二個預製棒被拉伸後，得到的光纖帶寬為在波長850nm和1300nm下分別是491MHz·Km和352MHz·Km。
例3基於第二根芯棒獲得的修正係數，進一步矯正分層摻雜劑流量，製作另一根芯棒。該芯棒的α值為1.96，根據本例獲得分層延遲圖。該延遲圖很接近理想圖，除了因為中央凹陷的中心和邊緣。該芯棒被拉伸後，其帶寬在波長850nm和1300nm分別為750MHz·Km和880MHz·Km。
例4由以上例3的方法製作所述第三根芯棒，之後，利用輪廓分析儀依照本發明方法分析其折射率分布。根據本發明的方法，利用以下等式，基於分層α和目標α，確定每個沉積層的分層折射率修正係數＝1+K(目標α-實際α)/目標α每層的摻雜滷化物流量利用下面基於修正係數的等式改進每層的新摻雜劑流量＝修正係數X每層的舊的摻雜劑流量基於以上計算出的新摻雜滷化物流量，製作第四根芯棒，預製棒被拉成光纖後，其帶寬在波長850nm和1300nm下分別為950MHz·Km和1100MHz·Km。
例5採用如例3所述的方法製作第五根芯棒，此後，利用輪廓分析儀依照本發明方法分析第五根芯棒的折射率分布。根據本發明的方法，利用以下等式，基於分層時間延遲和目標時間延遲確定每層的修正係數修正係數＝1+K(目標延遲-實際延遲)/目標延遲利用以下基於修正係數的等式，改進每層的摻雜滷化物的濃度每層中新的摻雜滷化物流量＝修正係數×每層中舊的摻雜滷化物流量基於以上計算出的新摻雜滷化物流量製作第五根芯棒，其帶寬在波長850nm和1300nm下帶寬分別是1050MHz·Km和1200MHz·Km。
本發明已經結合附圖作了相應描述。顯然，對於本領域技術人員，對本發明方法不偏離發明範圍的修改將包含在本發明的範圍中。
權利要求
1.一種具有高帶寬的多模光纖的製造方法，包括光纖預製棒的製作，使預製棒製作按照利用預製棒分析儀測量的芯層折射率、芯層直徑、芯層α值、包層折射率和包層直徑，以確定預製棒的輪廓，其特徵在於a.根據芯層的預製棒輪廓，在每個沉積層的確定芯層的折射率分布；b.根據步驟a獲得的折射率分布，沿預製棒徑向確定折射率分布的峰值和谷值；c.根據步驟b獲得的峰值和谷值的平均高度，確定每層的折射率分布；d.根據步驟c獲得的每個沉積層的折射率，在徑向上測定分層α；e.根據步驟d獲得的分層α計算出分層延遲f.根據理想分層模延遲和實際分層模延遲的差值確定修正係數，以獲得每層所需的折射率分布；g.基於修正係數，通過改變反應參數，比如摻雜劑流量或者濃度或者反應溫度等等，獲得所需的α折射率分布，從而形成預製棒以形成高帶寬的光纖。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，由每個沉積層的折射率分布，在徑向上利用等式(1)確定所述步驟d中的分層αn(r)＝n1(1-2Δ(r/a)α)1/2(1)其中n1表示芯層的中心折射率；n2表示包層的折射率，α表示芯層形狀指數，Δ表示如下等式2所示的相對摺射率差Δ＝(n1-n2)/n1(2)
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，利用模延遲等式4，由步驟d獲得的分層α計算出所述步驟e中的分層延遲D＝1+(α-2)/(α+2).Δ.F+(3α-2)/(α+2).(Δ.f)2/2(4)其中D為傳播延遲F＝(m/M)g＝(r/a)2gG＝(α/α+2)α芯層折射率的α參數Δ為等式(2)所示的芯層和包層之間的折射率差值。
4.根據權利要求1-3任意一項權利要求所述的方法，其特徵在於，所述步驟f中所述修正係數通過以下經驗等式(5)確定修正係數＝1+K(目標延遲-實際延遲)/目標延遲(5)
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述目標延遲通過所述等式(4)計算出，目標α和實際延遲通過等式(4)和每個沉積層的實際α計算出。
6.根據前述任意一項權利要求所述的方法，其特徵在於，所述反應參數利用修正係數，以下面的方式改變每層的新反應參數＝修正係數×每層的舊反應參數
7.一種具有高帶寬的多模光纖的製造方法，包括光纖預製棒的製作，使預製棒製作按照利用預製棒分析儀測量的芯層折射率、芯層直徑、芯層α值、包層折射率和包層直徑製作，以確定預製棒的輪廓，其特徵在於a.根據芯層的預製棒輪廓，在每個沉積層確定芯層的折射率分布；b.根據步驟a獲得的折射率分布，沿預製棒徑向確定折射率分布的峰值和谷值；c.根據步驟b獲得的峰值和谷值的平均高度，確定每層的折射率分布；d.根據步驟c獲得的每個沉積層的折射率，在徑向上確定分層α；e.根據理想分層模延遲和實際分層模延遲的差值確定修正係數，以獲得每層所需的折射率分布；f.基於修正係數，通過改變反應參數，比如摻雜劑流量或者濃度或者反應溫度等等，獲得所需的α折射率分布，從而形成預製棒以形成高帶寬的光纖。
8.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，通過利用等式(1)，從每個沉積層的折射率分布沿徑向確定所述步驟d中的αn(r)＝n1(1-2Δ(r/a)α)1/2(1)其中，n1表示芯層中心的折射率；n2表示包層的折射率，α表示芯層形狀指數，Δ表示等式2所示的相對摺射率差Δ＝(n1-n2)/n1(2)
9.根據權利要求7或8所述的方法，其特徵在於，利用以下經驗等式(6)確定所述步驟e中的所述修正係數修正係數＝1+K(目標α-實際α)/目標α (6)其中K為0.5～1的常數。
10.根據權利要求9所述的方法，其中所述實際α通過所述等式(1)計算出，目標α的範圍是1.9～2。
11.根據權利要求7至10任意一項權利要求所述的方法，其特徵在於，所述反應參數通過利用修正係數，採用下面的方式改變每層的新反應參數＝修正係數×每層的舊反應參數
12.根據前述任意一項權利要求所述的方法，其特徵在於，所述摻雜劑為滷化物氣體，優選滷化鍺和滷化磷氣體。
13.根據前述任意一項權利要求所述的方法，其特徵在於，基於所述修正係數，所述滷化物摻雜劑在所述沉積層中為變化的，從而形成徑向變化的指數分布。
14.一種多模光纖的製造方法，該多模光纖如結合前述例子所述和附圖所示。
15.一種具有高帶寬的多模光纖，其中波長850和1300nm下，其帶寬從約120和225MHz·Km分別被增高至約490和350MHz·Km。
16.一種具有高帶寬的多模光纖，其中波長850和1300nm下，帶寬從約120和225MHz·Km分別被增高至約750和880MHz·Km。
17.一種多模光纖，其中所述光纖的軸線上具有最大折射率，所述光纖的邊緣具有較低的折射率。
全文摘要
一種具有高帶寬的多模光纖的製造方法，其特徵在於，採用修正係數以獲得所需分層α折射率分布，從而形成預製棒以形成具有高帶寬的光纖。修正係數由理想分層模延遲和實際分層模延遲的差值確定。該方法也包括由理想分層α和實際分層α的差值確定修正係數。
文檔編號C03B37/00GK101052596SQ200580033608
公開日2007年10月10日 申請日期2005年10月28日 優先權日2005年10月7日
發明者潘納哥·班加羅爾－克裡希納斯瓦米, 薩瓦·杜塔, 薩西斯·朗姆·潘內塞爾萬, 森西爾·庫馬爾·納格斯瓦蘭 申請人:斯德萊特光學技術有限公司