一种多模光纤(10)，其包括α分布渐变折射率纤芯、包围纤芯(11)的槽(13)、以及在纤芯和槽之间的中间包层(12)。这样的多模光纤(10)具有：1060nm处的54和68个LP模之间的模承载容量，其由纤芯的数值孔径和纤芯半径之间的特定关系来定义；在槽、纤芯和中间包层的参数之间的定义关系，以在1060nm处实现高带宽和低弯曲损耗；以及24和26μm之间的纤芯半径、0.190和0.225之间的数值孔径、以及2.01和2.05之间的α值，以保持与传统光纤的兼容性。
Optimized multimode optical fibers and corresponding multimode optical systems operating near 1060 nm
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】被优化成在1060nm附近工作的多模光纤和相应的多模光学系统
本专利技术涉及光纤传输领域，并且更具体地，涉及需要大带宽的短距离传输系统所使用的多模光纤。更具体地，本专利技术涉及被设计为满足下一代400GbE系统的高比特率要求的多模光纤。
技术介绍
多模光纤连同通常使用横向多模的垂直腔面发射激光器(更简称为VCSEL)的高速源一起成功地用在高速数据网络中。以850nm和1300nm工作的多模光纤是众所周知的。由于以下事实，多模光纤受模间色散影响：在多模光纤中，对于特定波长，多个光模式在承载相同信息的情况下沿着光纤同时传播，但以不同的传播速度行进。模式色散是以差分模式延迟(DifferentialModeDelay，DMD)的形式表示的，其中该差分模式延迟(DMD)是穿过光纤的最快模式和最慢模式之间的脉冲延迟差(ps/m)的度量。通常，光纤应当具有最宽的带宽，以用于高带宽应用。对于给定波长，带宽可以以多种不同的方式表征。通常，所谓的满注入条件(overfilledlaunch，OFL)带宽和所谓的有效模式带宽条件(EMB)之间有所区分。OFL带宽的获取对针对光纤的整个径向表面呈现均匀激发的光源的使用(激光二极管或发光二极管(LED)的使用)进行调节。已经开发了根据DMD测量得出的计算有效模式带宽(EMBc)，以估计50μm芯径的光纤如在使用以850nm工作的垂直腔面发射激光器(VCSEL)源的情况下那样在非均匀激发下针对该光纤的径向表面的最小有效模式带宽。测量DMD并计算有效模式带宽的方法的实施例可以在FOTP220标准(TIA-455-220-A，2003年1月)中找到，而在IEC66793-1-41(FOTP-204，TIA-455-204-A，2013年10月)中描述了针对满注入条件而测量的带宽，其中这两者均通过引用而被并入本文。为了使模式色散最小化，数据通信中所使用的多模光纤通常包括呈现如下的折射率的通常掺杂了锗的纤芯，其中该折射率从光纤中心向光纤中心与包层的接合部逐渐减小。通常，如下所述，通过已知为“α分布”的关系来给出折射率分布：其中r≤Rcore其中：ncore是光纤的光轴上的折射率；r是相对于所述光轴的距离；Rcore是所述光纤的纤芯的半径；Δcore是表示光纤的纤芯和包层之间的折射率差的无量纲参数；以及α是表示折射率分布的形状的无量纲参数。在光信号在具有渐变折射率的这种纤芯中传播的情况下，不同的模式经历不同的传播介质，从而对这些模式的传播速度产生不同的影响。通过调整参数α的值，由此可以从理论上获得对于所有模式而言实际上均相等的组速度，并且由此可以从理论上获得针对特定波长的有所减小的模间色散。然而，实际上，多模光纤被制造为：渐变折射率的中心纤芯被恒定折射率的外包层包围。因此，多模光纤的纤芯从不对应于理论上完美的阿尔法(α)分布，这是由于纤芯(具有α分布)与外包层(具有恒定的折射率)的界面使α分布中断。与较低阶模式相比，外包层使较高阶模式加速，并且在最高阶模式组内出现时间延迟的一些差异。这种现象被已知为包层效应。在DMD测量中，针对最高径向位置(即最靠近外包层)所获取到的响应呈现多个脉冲，这导致响应信号的时间扩展。因此，带宽由于包层效应而减小。多模光纤的渐变折射率α形分布和纤芯-包层界面被优化为与可以直接电流调制以在850nm处支持10Gbps和25Gbps系统的GaAsVCSEL一起工作。针对目前使用的50μm和62.5μm多模光纤中的大多数，还保证了以1300nm使用的与LED源的向后兼容性。这种激光优化的高带宽50μm的多模光纤(也称为OM4光纤)的性能已由国际标准化组织在文献ISO/IEC11801以及TIA/EIA492AAAD标准(2009年10月)中进行了标准化。然而，企业网络中对带宽需求的激增正推动对更高的以太网速度的迫切需求。为了针对下一代400GbE系统进一步提高数据比特率，使用在1060nm附近以40-56Gb/s工作的InGaAsVCSEL，这看起来是一个有希望的解决方案，因为该方案将使得能够实现可靠性更高的更高速度、更低的工作温度和VCSEL的更低成本。此外，在该波长，如果渐变折射率α形分布被优化为以该特定波长进行工作，则由于模式组更少，因此光纤呈现更低的衰减、更低的色散和更高的潜在模式带宽。尽管现在可以针对高速应用提出这种VCSEL，但是缺少针对以大于950nm的波长进行工作的这些VCSEL而优化的光纤。此外，以大于850nm的波长工作存在降低光纤的宏弯曲性能的缺点。本领域技术人员知道，在包层中添加被称为槽的具有凹陷折射率的区域使得能够通过改进纤芯内的光模式的限制来减少弯曲损耗。此外，槽的体积越大，弯曲损耗越低。然而，如果槽体积过大并且如果纤芯和槽之间的界面的设计不恰当，则槽会对带宽性能造成不利影响，尤其是在较长波长的情况下更是如此：这可能会损害光纤在1300nm处的后向兼容性。本领域技术人员还非常清楚，使α形分布和纤芯-包层界面适应工作波长可以减少模间色散。然而，各制造商针对以850nm进行工作的弯曲不敏感50μm多模光纤所制订的设计规则不能仅通过改变渐变折射率纤芯的α值来适应，从而设计针对1060nm处或其附近的工作而优化的多模光纤。在长于850nm的波长处并且特别是在1060nm附近，由于模式组更少，因此受纤芯-包层几何形状并且受槽直接影响的模式组的比例更大。因此，纤芯-包层几何形状的优化更加棘手，并且纤芯-包层几何形状对总带宽的影响增加。用以改善1060nm处的弯曲损耗的解决方案包括设计纤芯直径更小(通常小于48μm)的光纤。然而，以相同的方式，对于小的纤芯半径，由于模式组更少，因此纤芯-包层几何形状对总带宽的影响也增加。此外，纤芯半径更小的光纤的缺点在于，在使用标准50μm多模光纤跳线时或者这些光纤必须与标准50μm多模光纤连接时的插入损耗更高。专利文献WO2015/126895描述了一种在扩展的波长范围内工作的多模光纤：该多模光纤包括折射率为Δ1、最大折射率德尔塔(Δ)为Δ1MAX、并且纤芯半径在11和23.75微米之间的渐变折射率玻璃纤芯；以及包围该纤芯的包括折射率Δ4的包层区域。该多模光纤在波长850nm处呈现至少3GHz·km的满带宽，并且在980和1060nm之间的一个或多个波长处呈现至少1.2GHz·km的满带宽。该现有技术文献所提供的典型实施例表明，数值孔径和纤芯直径的低值使得多模光纤能够实现充分高的带宽。然而，如上所述，在两个光纤必须连接在一起时，小的纤芯半径会增加插入损耗。在这样的光纤需要连接在一起时，这些光纤的小纤芯半径使这些光纤对径向偏移更敏感。因此，与该现有技术文献相比，期望提供关于连接损耗表现出改善性能的多模光纤。专利文献WO2013/181182描述了1310nm和/或1550nm窗口中的波分复用所使用的一个典型多模光纤的特征。该多模光纤包括具有41微米至80微米的范围内的直径的渐变折射率玻璃纤芯，其中该渐变折射率具有小于2.04的α和0.6％至1.8％之间的范围内的最大相对折射率。包层包括凹型折射率环形部分。该光纤在1200nm和1700nm之间的至少一个波长处具有大于2.5GHz·km的满带宽。将期望提供相对于现本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多模光纤(10)，其包括光纤芯(11)和包围所述光纤芯的外侧的光包层(14)，所述光纤芯具有α渐变折射率分布，α是用于定义所述光纤芯(11)的折射率分布形状的无量纲参数且α≥1，并且所述光纤芯在其中心具有最大折射率ncore并且具有外半径Rcore，所述光包层(14)在其外边缘具有折射率nCl，所述光包层包括被称为槽的具有凹型折射率ntrench的区域(13)，该区域相对于所述光包层具有负的折射率差Dnt＝ntrench‑nCl，所述槽(13)具有宽度w3，所述光包层还包括相对于所述光包层具有折射率差Dn2的中间包层(12)的区域，所述中间包层(12)具有宽度w2并且位于所述光纤芯(11)和所述槽(13)之间且与所述光纤芯(11)和所述槽(13)接触，其中，所述多模光纤(10)具有在包括在1050nm和1070nm之间的工作波长λop处支持传播至少54个LP模且最多68个LP模的模承载容量，所述模承载容量由所述光纤芯在所述工作波长λop处的数值孔径
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种多模光纤(10)，其包括光纤芯(11)和包围所述光纤芯的外侧的光包层(14)，所述光纤芯具有α渐变折射率分布，α是用于定义所述光纤芯(11)的折射率分布形状的无量纲参数且α≥1，并且所述光纤芯在其中心具有最大折射率ncore并且具有外半径Rcore，所述光包层(14)在其外边缘具有折射率nCl，所述光包层包括被称为槽的具有凹型折射率ntrench的区域(13)，该区域相对于所述光包层具有负的折射率差Dnt＝ntrench-nCl，所述槽(13)具有宽度w3，所述光包层还包括相对于所述光包层具有折射率差Dn2的中间包层(12)的区域，所述中间包层(12)具有宽度w2并且位于所述光纤芯(11)和所述槽(13)之间且与所述光纤芯(11)和所述槽(13)接触，其中，所述多模光纤(10)具有在包括在1050nm和1070nm之间的工作波长λop处支持传播至少54个LP模且最多68个LP模的模承载容量，所述模承载容量由所述光纤芯在所述工作波长λop处的数值孔径和所述光纤芯的外半径Rcore之间的特定关系来定义，其中，所述光纤芯、所述中间包层和所述槽满足标准Cgint＜0.25，其中，Cgint＝|1000Dn2-3.00+2.21w2+0.290w3+0.365(Vt/Δcore)|+0.12(Rcore-25)4其中：Rcore、w2和w3以微米为单位表示，Vt＝π{(Rcore+w2+w3)2-(Rcore+w2)2}*Dnt是以μm2为单位表示的所述槽的体积，Dnt＞-5.5×10-3，以％为单位表示，以及Dn2、Dnt和Δcore是在波长λ＝633nm处测量的，以及其中，所述光纤芯具有外半径24μm≤Rcore≤26μm，在所述工作波长λop处数值孔径NA在0.190和0.225之间，并且α的值在2.01和2.05之间。2.根据权利要求1所述的多模光纤，其中，所述槽(13)的体积Vt包括在-5.40μm2和-3.30μm2之间。3.根据权利要求2所述的多模光纤，其中，所述槽(13)的体积Vt包括在-5.40μm2和-3.60μm2之间。4.根据权利要求1至3中任一项所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·斯拉德，D·莫林，M·比戈，
申请(专利权)人：德拉克通信法国集团公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。