用于模分多路复用的少模光纤制造技术

披露一种适用于模分多路复用(MDM)光传输系统的少模光纤。该光纤具有渐变折射率纤芯，该渐变折射率纤芯具有在8μm至14μm范围内的半径R1、在1550nm的波长处大于或等于约2.3并小于约2.7的α值以及相对于包层从大约0.3%至大约0.6%的最大相对折射率Δ1MAX。光纤也具有大于约90μm2并小于约160μm2的有效面积。纤芯和包层在大于1500nm的波长处仅支持LP01和LP11模。包层具有最大相对折射率Δ4MAX，其中Δ1MAX>Δ4MAX，并且LP01和LP11模之间的差分群延迟在1550nm的波长处小于约0.5ns/km。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于模分多路复用的少模光纤相关申请的交叉引用本申请要求2011年8月15日提交的美国临时申请61/523552的优先权益，本申请依赖该美国临时申请的内容并且其内容通过引用而整体结合于此。领域本说明书总地涉及光纤，更具体地涉及用于模分多路复用(MDM)的少模光纤。
技术介绍
多媒体电信应用的量和多样性的爆炸性增长不断促动互联网话务的速度需求并引发主干光纤光通信链路的研究。基于相干通信和电子数字信号处理(DSP)的接收机由于其灵活性、可伸缩性和补偿各种传输损伤(包括光纤非线性)的能力近些年来已被接受作为长程系统的下一代标准。随着光纤非线性对可取得的光谱效率具有限制，因此大有效面积(Aeff)单模光纤(SMF)已被设计成减少非线性惩罚。然而，光纤的光谱效率随着增加的有效面积缓慢增加，因此需要另一解决方案来增加系统容量。最近的试验已表明能使用多输入多输出(MIMO)技术以少模光纤(FMF)一种以上的空间传播模来发送信号。少模光纤对于这种应用尤为吸引人，因为计算复杂性直接与随模数成比例，并且利用仅少模降低了可能导致来自多径干扰(MPI)的误码率惩罚的模混叠的风险。之前提出的光纤通信系统的少模光纤或者具有阶跃折射率或者具有抛物线型纤芯，在抛物线型纤芯中纤芯直径相对于单模光纤增加以除了基LP01模外支持至少LP11模。对于这两种纤芯设计，基LP01模和LP11模之间在1550nm窗内在一个或多个波长下存在大的延迟差。这些大的延迟差使得使用MIMO在时域下多路分解光信号变得困难。因此，需要具有低损耗和小的差分群延迟(DGD)的少模光纤的替代设计。
技术实现思路
本公开的一个方面是包括玻璃纤芯和直接围绕纤芯的玻璃包层的少模光纤。玻璃纤芯具有范围从大约8μm至大约14μm的半径R1、在1550nm的波长处α值大于或等于约2.3且小于约2.7的渐变折射率分布、相对于玻璃包层在大约0.3%至大约0.6%的范围内的最大相对折射率Δ1MAX以及在1550nm处大于约90μm2并小于约160μm2的有效面积。玻璃包层包括最大相对折射率Δ4MAX以使Δ1MAX>Δ4MAX；该光纤在大于1500nm的波长处仅支持LP01和LP11的传播和传输，其中两个模之间的群延迟在1550nm的波长处小于约0.5ns/km。本公开的另一方面是包括玻璃纤芯和围绕玻璃纤芯的玻璃包层的少模光纤。该玻璃纤芯具有从大约8μm至大约14μm的半径R1、在1550nm的波长处α值大于或等于约1.9和小于约2.7的渐变折射率分布、相对于玻璃包层在大约0.3%至大约0.6%的最大相对折射率Δ1MAX以及在1550nm处大于约90μm2并小于约160μm2的有效面积。玻璃包层具有围住纤芯的低折射率环。低折射率环具有最小相对折射率Δ2MIN<0。玻璃包层也具有外包层，该外包层围住低折射率环并具有最大相对折射率Δ4MAX，以使Δ1MAX>Δ4MAX>Δ2MIN。玻璃纤芯和玻璃包层在大于1500nm的波长处仅支持LP01和LP11的传播和传输。本公开的另一方面是包括由玻璃包层围绕的玻璃纤芯的少模光纤。该玻璃纤芯具有从大约8μm至大约14μm的范围内的半径R1、在1550nm的波长处α值大于或等于约1.9和小于约2.7的渐变折射率分布、相对于玻璃包层在大约0.3%至大约0.6%的最大相对折射率Δ1MAX以及在大约1550nm处大于约90μm2并小于约160μm2的有效面积。玻璃包层具有围绕玻璃纤芯但通过具有相对折射率Δ3的内包层与之间隔开的低折射率环。低折射率环具有最小相对折射率Δ2MIN<0。玻璃包层也具有外包层，该外包层围住低折射率环并具有最大相对折射率Δ4MAX，以使Δ1MAX>Δ4MAX>Δ2MIN且Δ3>Δ2MIN。玻璃纤芯和玻璃包层在大于1500nm的波长处仅支持LP01和LP11的传播和传输。将在下面详细描述中阐述本公开的附加特征和优势，这些特征和优点在某种程度上对于本领域的技术人员来说根据该描述将是显而易见的，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图的本文所述的实施例来认识到。权利要求书被纳入于此并构成如下面描述的详细说明。应当理解的是，以上
技术实现思路
和以下具体实施方式两者描述各个实施例，且旨在提供用于理解所要求保护的主题的本质和特性的概观或框架。所包括的附图用于提供对各实施例的进一步理解，且被结合到本说明书中并构成其一部分。附图示出本专利技术所描述的各个实施例，并与本描述一起用于说明所要求保护的主题的原理和操作。附图简述图1是根据本文描述的实施例的少模光纤的一段的侧视图；图2A是沿剖切线A-A得到的图1的少模光纤的横截面图并示出本文披露的少模光纤的第一主示例实施例的配置；图2B绘出图2A的少模光纤的相对折射率分布；图3A是沿剖切线A-A得到的图1的少模光纤的横截面图并示出本文披露的少模光纤的第二主示例实施例的配置；图3B绘出图3A的光纤的相对折射率分布；图4A是沿剖切线A-A得到的图1的少模光纤的横截面图并示出本文披露的少模光纤的第二主示例实施例的配置；图4B绘出图4A的少模光纤的相对折射率分布；图4C类似于图4B，除了相对折射率分布包括具有比内包层更高的相对折射率之外；图4D绘出对具有最佳值α的最大纤芯相对折射率Δ1MAX(在图例中表示为Δ)的不同值的脉冲展宽(ns/km)相对于波长(μm)的关系；图5是使用本文披露的少模光纤的示例性MDM光传输系统的示意图；图6是光学地连接图5的MDM光传输系统中的发射机和接收器的示例性光纤链路的示意图，其中光纤链路具有由光学放大器连接的少模光纤的多个跨距；以及图7示出替代的少模光纤实施例的折射率分布。具体实施方式现在将详细参照用作长距离传输光纤的光纤的各个实施例，在附图中示出了各个实施例的示例。在可能时，将在所有附图中使用相同的附图标记来指示相同或类似的部分。术语本文将使用下面的术语来描述光纤，其中一些参数结合各示例性实施例被介绍和定义如下：在本文中，术语“折射率分布”是指折射率或相对折射率与光纤的半径之间的关系。术语“相对折射率”，如本文中使用地，被定义为：△(r)%=100x[n(r)2–nREF2)]/2n(r)2,除非另有所指，否则n(r)是在半径r处的折射率。除非另外指明，相对折射率被定义在1550nm处。在一个方面，参考折射率nREF是二氧化硅玻璃。在另一个方面，nREF是包层的最大折射率。如本文中使用的，相对折射率以△表示，而且它的值以“％”为单位给出，除非另外指明。在一区域的折射率小于参考折射率nREF的情况下，相对折射率为负且被称为具有下陷区域或下陷折射率，而且最小相对折射率是在相对折射率负得最大的点处计算得出的，除非另外指明。在区域的折射率大于基准折射率nREF的情形下，相对折射率为正，而且该区域可被认为是凸起的或具有正折射率。如本文中使用的，术语“上掺杂剂”是指相对于纯的、未掺杂的SiO2提升玻璃的折射率的掺杂剂。如本文中使用的，术语“下掺杂剂”是相对于纯的、未掺杂的SiO2倾向于使玻璃的折射率下降的掺杂剂。上掺杂剂在伴随有不是上掺杂剂的一种或多种其它掺杂剂时，可存在于具有负相对折射率的光纤区域中。类似地，不是上掺杂剂的一种或多种其它掺杂剂可存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种少模光纤，包括：玻璃纤芯，所述玻璃纤芯具有大约8μm至大约14μm的范围内的半径R1、在1550nm波长处其α值大于或等于约2.3且小于约2.7的渐变折射率分布、相对于玻璃包层在大约0.3%至大约0.6%的范围中的最大相对折射率Δ1MAX以及在1550nm处大于约90μm2且小于约160μm2的有效面积；直接围绕在所述玻璃纤芯周围并具有最大相对折射率Δ4MAX的玻璃包层，其中Δ1MAX>Δ4MAX；以及其中所述玻璃纤芯和玻璃包层在大于1500nm的一个或多个波长处仅支持LP01模和LP11模的传播和传输，其中所述LP01模和所述LP11模之间的群延迟大小在1550nm的波长处小于约0.5ns/km。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种少模光纤，包括：玻璃纤芯，所述玻璃纤芯具有从大约8μm至大约14μm的范围内的半径R1、在1550nm波长处其α值大于或等于约2.3且小于约2.7的渐变折射率分布、相对于玻璃包层在大约0.3％至大约0.6％的范围中的最大相对折射率Δ1MAX以及在1550nm处大于约90μm2且小于约160μm2的有效面积；直接围绕在所述玻璃纤芯周围并具有最大相对折射率Δ4MAX的玻璃包层，其中Δ1MAX>Δ4MAX；以及其中所述玻璃纤芯和玻璃包层在大于1500nm的一个或多个波长处仅支持LP01模和LP11模的传播和传输，其中所述LP01模和所述LP11模之间的群延迟大小在1550nm的波长处小于约0.5ns/km。2.如权利要求1所述的少模光纤，其特征在于，所述玻璃包层包括直接围绕所述玻璃纤芯并具有最小相对折射率Δ2MIN<Δ1MAX的低折射率环。3.如权利要求1所述的少模光纤，其特征在于，所述玻璃包层包括围绕所述纤芯并具有相对折射率Δ2MIN<Δ1MAX的低折射率环，其中环形内包层被设置在所述纤芯和所述低折射率环之间。4.如权利要求1-3中任一项所述的少模光纤，其特征在于，还包括在LP01模和所述LP11模之间的群延迟大小，所述群延迟大小在1550nm的波长下小于约0.3ns/km。5.如权利要求1-3中任一项所述的少模光纤，其特征在于，还包括在1550nm下小于或等于20dB的LP11模的引脚阵列弯曲损耗。6.如权利要求1-3中任一项所述的少模光纤，其特征在于，还包括：小于1800nm的LP02模的截止波长；以及大于2400nm的LP11模的截止波长。7.如权利要求2所述的少模光纤，其特征在于，所述低折射率环具有从大约2μm至大约15μm的范围内的径向厚度。8.如权利要求3所述的少模光纤，其特征在于，所述内包层具有小于或等于大约5μm的径向厚度。9.一种模分多路复用(MDM)光传输系统，包括：发射机，所述发射机被配置成分别在LP11模和LP01模中分别发送具有第一和第二波长的第一和第二导波光信号；接收器，所述接收器被配置成接收所述第一和第二光信号并对所述第一和第二光信号进行波长多路分解；以及如权利要求1、2或3所述的少模光纤，被配置成光连接所述发射机和所述接收器并支持所述第一和第二导波光信号从所述发射机至所述接收器的传输。10.一种少模光纤，包括：玻璃纤芯，所述玻璃纤芯包括从大约8μm至大约14μm的半径R1、在1550nm波长处其α值大于或等于约1.9并小于约2.7的渐变折射率分布、相对于玻璃包层从大约0.3％至大约0.6％的最大相对折射率Δ1MAX以及在1550nm处大于约90μm2并小于约160μm2的有效面积；所述玻璃包层包括围住所述玻璃纤芯并具有最小相对折射率Δ2MIN<0的低折射率环以及围住所述低折射率环并具有最大相对折射率Δ4MAX的外包层，以使Δ1MAX>Δ4MAX>Δ2MIN；以及其...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·R·别克汉姆，MJ·李，D·A·诺兰，J·王，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US