具有減少的泄漏模影響的抗彎多模光纖的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光纖傳輸，并且，更確切地說，涉及一種具有減少的泄漏模數(shù)目的抗彎 多模光纖。
【背景技術(shù)】
[0002] 光纖常規(guī)地由傳輸光學信號的光芯體及將光學信號限制在光芯體內(nèi)的光包層構(gòu) 成。為此，芯體的折射率η。大于包層的折射率ng。光纖大體上的特征在于將光纖的折射率 η與光纖的半徑r相關(guān)聯(lián)的折射率分布：相對于光纖中心的距離r展示在X軸上且半徑r處 的折射率與光包層的折射率之間的差值Δη展示在y軸上。
[0003] 現(xiàn)如今，存在兩種主要類別的光纖：多模光纖及單模光纖。在多模光纖中，對于給 定波長，若干光學模式沿著光纖同時傳播，而在單模光纖中，高階模式被切斷或大幅衰減。
[0004] 多模光纖通常用于需要高帶寬的短距離應(yīng)用（諸如局域網(wǎng)（LAN)及多住戶單元 (MDU))，更一般來說稱為室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)。多模光纖的芯體通常具有50μm或62. 5μm的直徑及 α漸變折射率分布。在此類應(yīng)用中，常規(guī)的光纖可能經(jīng)受非故意的彎曲，所述非故意的彎曲 可引起固有損耗且因此改動模式功率分布及其帶寬。
[0005] 確保多千兆位以太網(wǎng)通信中的多模光纖的良好性能的重要參數(shù)為彎曲損耗抗性 及帶寬。
[0006] 已知的提高多模光纖的彎曲損耗抗性的解決方案在于在漸變折射率芯體與包層 之間添加低折射率部分（depressed-indexportion)。通常被稱作低折射率管槽的此低折 射率部分具有相對于光纖包層的負折射率差值，且其位置及尺寸經(jīng)設(shè)計以便避免帶寬的退 化。
[0007] 然而，雖然低折射率管槽的存在提高了導光模式的彎曲損耗抗性，但其也會產(chǎn)生 被稱作"泄漏模"的額外的寄生模式從而與導光模式共同傳播。光射線正在低折射率管槽介 面處部分地反射時，與來自折射率分布自身的導光模式相比，泄漏模展現(xiàn)額外的損耗（通 常被稱作"泄漏損耗"）。
[0008] 常規(guī)的多模光纖內(nèi)（也就是，不具有彎曲損耗抗性裝置的多模光纖）也有泄漏模， 但泄漏模實際上幾乎不存在，這是因為其泄漏損耗的程度極其高。另一方面，在已知的光 纖的管槽輔助設(shè)計的情況下，泄漏模的泄漏損耗如此地被減少，以致于泄漏模傳播若干米 甚至更遠，此對于與常規(guī)的多模光纖的兼容性至關(guān)重要。在滿溢啟動（〇FL，Over Filled Launch)條件下，確實發(fā)現(xiàn)泄漏模的出現(xiàn)會妨礙特征測量、芯體尺寸（a)及數(shù)值孔徑（ΝΑ)測 量使其被特別高估。這是有問題的，因為光纖之間的互連需要緊密的公差。
[0009] 因此，高效的做法是提供一種多模光纖，所述多模光纖具有泄漏模對光學特征 (比如芯體尺寸及數(shù)值孔徑）的有限影響，且仍然提供彎曲損耗抗性，同時允許寬的模態(tài)帶 寬。
[0010] 舉例來說，US2009/0154888、US2008/0166094、JP2006/47719、US 2011/0123161、US2010/0067858的專利文件涉及在包層內(nèi)具有用于減少彎曲損耗的低折 射率管槽的漸變折射率光纖。然而，這些文件中無一揭示解決泄漏模對光學特征產(chǎn)生影響 的問題的解決方案。
[0011] US2011/058781的專利文件也涉及管槽輔助多模光纖。此文件提出通過將低折射 率管槽的體積界定為包括于-40μm與-30μm之間而增強光纖的彎曲損耗抗性。該發(fā)明給 出限制泄漏模對數(shù)值孔徑（也就是，對光纖輸出的光點的發(fā)散）的有害影響的規(guī)則，但并未 提供任何用于將對其他光學特征（例如，比如光芯體尺寸）產(chǎn)生的影響減到最小的解決方 案。實際上，泄漏模在特征測量期間導致人工芯體尺寸放大（芯體看起來比實際大）。因 此，此已知的解決方案并不是最佳的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 在至少一個實施例中，本發(fā)明尤其是針對克服現(xiàn)有技術(shù)的這些不同缺點。
[0013] 更確切地說，本發(fā)明的至少一個實施例的目的是提供一種多模光纖，其具有泄漏 模對光學特征的有限影響，同時提供高彎曲損耗抗性及供多模傳輸?shù)膶挼哪B(tài)帶寬。
[0014] 至少一個實施例的另一目的是提供一種在泄漏損耗與彎曲損耗之間確保比現(xiàn)有 技術(shù)光纖中的一者更好的平衡的多模光纖。
[0015] 至少一個實施例的另一目的是提供一種制造簡單且花費極少的多模光纖。
[0016] 在本發(fā)明的一個特定實施例中，提出包括光芯體的多模光纖及環(huán)繞所述光芯體的 光學包層，所述光芯體具有漸變折射率分布，所述光學包層包括：
[0017]-環(huán)繞所述光芯體的內(nèi)層，
[0018]-環(huán)繞所述內(nèi)層被稱作"低折射率管槽"的中間層，
[0019]-環(huán)繞所述低折射率管槽且具有恒定折射率的外層，
[0020] 所述低折射率管槽具有寬度W及相對于所述外層的負折射率差值Δnt。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的低折射率管槽經(jīng)布置以便符合以下不等式：
[0022] 0. 585677-114. 681XS+13. 7287XS2+18. 7343XSXW-4. 61112XSXΔnt. 103-〇. 913789XWXΔnt. 103|+2XWXΔnt. 103< -30
[0023] 其中：
[0024]S為內(nèi)包層的寬度，其包括于0.6μπι與1.6μπι之間；
[0025] Ant包括于-11. 10 3與-4. 10 3之間；
[0026]WXΔnt. 103小于-25μm。
[0027] 大體原理是提出一種在光學包層內(nèi)包括低折射率管槽的多模光纖，所述多模光纖 具有經(jīng)優(yōu)化以用于限制泄漏模對光學特征的影響的折射率分布，同時具有高彎曲損耗抗 性。為此，內(nèi)包層寬度S的值、管槽寬度W的值及管槽折射率差值△1^也被稱為"管槽深 度"）將被充分選擇以便符合上文描述的不等式與條件兩者。
[0028] 首先，為了限制泄漏模的影響，內(nèi)包層寬度S、管槽寬度W及管槽深度Ant應(yīng)符合 所述不等式：其對應(yīng)于代表泄漏模對光纖的光學特征的影響程度的驗收標準。接著，內(nèi)包層 寬度S的條件被用于使得多模光纖能夠?qū)崿F(xiàn)高模態(tài)帶寬。管槽參數(shù)Ant的條件被用于光 纖的大規(guī)模生產(chǎn)及實施。最后，乘積WXAnt. 103的條件被用于使彎曲損耗盡可能低。
[0029] 此類低折射率管槽輔助光纖的巧妙的實施方案在泄漏模的負面影響與彎曲損耗 之間產(chǎn)生比現(xiàn)有技術(shù)光纖中的一者好的平衡，同時保持寬的模態(tài)帶寬。
[0030] 減少在光纖內(nèi)傳播的泄漏模數(shù)目意味著減小對多模光纖的特征測量的干擾。結(jié)果 特別地是相對于現(xiàn)有技術(shù)光纖的光芯體尺寸的測量的更精確估計（現(xiàn)有技術(shù)光纖大體上 被高估光芯體尺寸）。因此，根據(jù)本發(fā)明的管槽輔助多模光纖保證與常規(guī)多模光纖（不含低 折射率管槽）的更好的兼容性。
[0031] 另外，根據(jù)本發(fā)明的光纖制造簡單且花費極少，這是因為只需要根據(jù)低折射率管 槽的期望折射率分布來調(diào)整光學包層的不同部分的摻雜。
[0032] 有利的是，內(nèi)層的寬度S包括于0.8μπι與1.2μπι之間。
[0033] 此取值范圍提供短距離應(yīng)用必需的具有高模態(tài)帶寬的多模光纖。
[0034] 根據(jù)一個有利的特征，相對于外層的負折射率差值包括于-8. 10 3與-4. 10 3之間。
[0035] 此取值范圍使得彎曲損耗進一步減少。此用于抗彎性提高與泄漏?？剐灾g的最 佳平衡。
[0036] 在一例示性實施例中，內(nèi)層具有基本上等于外層的折射率的恒定折射率。
[0037] 在一替代例示性實施例中，更有利的是，內(nèi)層具有相對于外層的折射率差值，所 述折射率差值包括于大約-0.40x10 3與2. 00x10 3之間，且更精確地大約-0.27x10 3與 1. 19x10 3之間，且甚至更精確地在-0. 10x10 3與0. 60x10 3之間。
[0038] 此允許較高帶寬的多模光纖。
[0039] 有利的是，光芯體的漸變折射率分布為α漸變折射率分布，其可被如下界定：
[0041]其中：
[0042]a為光芯體的半徑；
[0043]η。為光芯體的最大折射率（其大體上對應(yīng)于光芯體中心的折射率值，也就是r= 〇);
[0044] 1. 9 <α< 2. 2,α為界定光芯體的漸變折射率分布形狀的無量綱參數(shù)；
[0045]
Α為歸一化的折射率差值且ηι為光芯體的最小折射率值（其大體 上對應(yīng)于外包層的折射率值）。
[0046] 光芯體的α折射率分布允許減小模間分散。參數(shù)（α)經(jīng)選擇以便在目標操作波 長處提供最大帶寬，例如，最大帶寬諸如850nm或1300nm。
[0047] 根據(jù)一個有利的特征，光芯體具有相對于外層的最大折射率差值△n。，所述折射 率差值包括于大約11x10 3與18x10 3之間，更精確地大約13x10 3與16x10 3之間。
[0048] 有利的是，所述低折射率管槽的外端與光纖的中心分離，所述光纖的半徑rt小于 32μm，且更精確地小于30μm。
[0049] 優(yōu)選地，多模光纖具有包括于0. 185與0. 215之間的數(shù)值孔徑，且光芯體具有包括 于大約22μm與27μm之間的半徑a。下文被稱作NA的數(shù)值孔徑為表征光纖可接受或發(fā)出 光點的角度范圍的無量綱數(shù)值。其可由以下等式界定
[0050] 在另一個實施例中，本發(fā)明涉及包括上文中在多模光纖的不同實施例中的任一個 中所描述的至少一個多模光纖的光學系統(tǒng)。此多模光學系統(tǒng)可為光學家庭網(wǎng)絡(luò)，例如，諸如 局域網(wǎng)（LAN)及/或多住戶單元（MDU)。
【附圖說明】
[0051] 通過以下描述將體現(xiàn)本發(fā)明的實施例的其他特征及優(yōu)點，所述描述是借助于示意 性且非窮舉的實例并且通過附圖提供的，在所述附圖中：
[0052]-圖1以圖形方式提供根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光纖的折射率分布；
[0053]-圖2展示在本發(fā)明的低折射率輔助光纖與上文參照【背景技術(shù)】描述的現(xiàn)有技術(shù)的 低折射率輔助光纖之間、根據(jù)本發(fā)明的線性模型計算出的比較。
[0054]-圖3以圖形方式描繪根據(jù)本發(fā)明的光纖的隨光纖的管槽體積而變的彎曲敏感 度，所述彎曲敏感度是在IEC60793-1-47標準中所界定的啟動條件下在850nm的波長處被 測量。
【具體實施方式】
[0055] 本發(fā)明的大體原理是提出一種多模光纖，其包括管槽輔助設(shè)計，從而允許限制泄 漏模對光學特征（特別是（但非排他地）對光芯體尺寸）產(chǎn)生的負面作用，同時提供抗彎 性及高模態(tài)帶寬的實現(xiàn)。
[0056]圖1描繪根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光纖的折射率分布n(r)。其描述折射率值η 與離光纖中心的距離r之間的關(guān)系。
[0057] 相對于光纖中心的距離r展示在X軸上，且半徑r處的折射率與外包層的折射率 之間的差值n(r)-]^展示在y軸上。
[0058] 本發(fā)明的纖維是具有光芯體（0 <r<a)及環(huán)繞所述光芯體的光學包層（a<r) 的多模光纖。
[0059] 光學包層從光纖的中心到外圍尤其包括下列幾者：環(huán)繞光芯體的內(nèi)層（下文被稱 作"內(nèi)包層"）、環(huán)繞內(nèi)包層的中間層（下文被稱作"低折射率管槽"）、環(huán)繞低折射率管槽的 外層（下文被稱作"外包層"）。
[0060] 內(nèi)包層直接環(huán)繞光芯體。內(nèi)包層的末端位于離