一种宽带折射率渐变的多模光纤制造技术

一种多模光纤，包括芯层和包覆于所述半径为R

A multimode optical fiber with broad refractive index gradient

A multimode optical fiber includes a core layer and is clad in the radius of R

【技术实现步骤摘要】
一种宽带折射率渐变的多模光纤
本专利技术涉及一种光通信
，特别涉及一种宽带折射率渐变的多模光纤。
技术介绍
在光纤通信系统中，光纤作为光波的传输介质，其特性对光信号的传输有非常重要的影响。多模光纤芯径粗，数值孔径大，不仅能够从光源耦合更多的光功率，而且与其配套的元件较便宜，操作简单方便。目前，多模光纤以其低廉的系统成本优势，已在中短距离光纤网络系统中得到广泛应用。高带宽多模光纤(如OM3、OM4)，在850nm多模激光光源作用下，单根OM3多模光纤能够支持10Gb/s的速率传输距离长达300米，单根OM4多模光纤能够支持10Gb/s的速率传输距离长达550米。根据IEEE802.3ba标准，基于原有已成熟的多模光纤10Gb/s的数据传输流技术，使用8芯多模光纤进行传输40Gb/s速率的信号，使用20芯多模光纤进行传输100Gb/s速率的信号。然而，随着200Gb/s、400Gb/s以及更高速率需要的提出，传统的多模光纤在芯数上成为阻碍未来发展的瓶颈。宽带(宽波长范围)多模光纤(WBMMF)技术借鉴了单模光纤的波分复用(WDM)技术，扩展了网络传输时的可用波长范围，能够在一芯多模光纤上支持多个波长，把需要的光纤芯数大大降低。为多模光纤传输容量的提升确定了新方向。TIA-492AAAE标准规定的宽带多模光纤(OM5)设计旨在支持850nm～950nm范围内的至少四个低成本波长，从而能够优化支持新兴的短波分复用(SDWM)应用，将平行光纤数量减少至少四倍。然而，多模光纤的最佳剖面折射率分布参数αopt与波长和材料组分有关，其中αopt随传输波长变化非常明显。对于传统多模光纤，αopt对波长变化的敏感性非常高，当αopt一定时，其带宽性能通常在特定的工作波长下达到最优，当工作波长变大或变小，其带宽性能都会明显下降。因此，目前该传统多模光纤难以满足OM5技术的应用要求。为了解决市场对光纤带宽容量不断提升的需求，非常有必要在高带宽且满足多模光纤标准的前提下降低最优αopt与波长之间的敏感性，优化带宽的多波长特性，设计出能够满足多波长范围的宽带多模光纤。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种避免上述问题的宽带(宽波长范围)折射率渐变的多模光纤。一种多模光纤，包括芯层和包覆于所述芯层上的包层，所述芯层的折射率剖面呈抛物线，所述多模光纤的径向折射率n(r)可表示为：其中Δ为相对折射率差，r为所述多模光纤中某个点距离芯层中心轴的径向距离，R0为芯层半径，R1为包层半径，n0和nb分别为芯层中心和芯层边界的折射率，nc为包层折射率，α为剖面折射率分布参数。芯层中心与包层之间的折射率差为Δn0，芯层边界与所述包层之间的折射率差为Δnb。所述芯层为GeO2以及其它掺杂物质共掺的一种玻璃层，所述掺杂物的摩尔浓度随半径变化，并按如下函数分布:所述M(r)为所述掺杂物在距离所述芯层中心轴的径向距离r处的摩尔浓度，M0为掺杂物在芯层中心的摩尔浓度，Mb为所述掺杂物在芯层边界的摩尔浓度，β为所述掺杂物的浓度分布参数。进一步地，所述掺杂物为F，所述F在所述芯层边界的摩尔浓度范围为1～6％，在所述芯层中心的摩尔浓度范围为0～0.5％；所述多模光纤在850nm～950nm波长的最佳剖面折射率分布参数差值Δαopt范围为0.020～0.026，在850nm～1300nm波长的最佳剖面折射率分布参数差值Δαopt范围为0.067～0.098。进一步地，所述掺杂物为F，所述F的浓度分布参数βF取值范围为1.5～7。进一步地，所述掺杂物为F，所述F的浓度分布参数βF取值范围为3～5。进一步地，所述掺杂物为P2O5，所述P2O5在所述芯层中心的摩尔浓度范围为1～12％，在所述芯层边界的摩尔浓度范围为0～0.5％；所述多模光纤在850nm～950nm波长的最佳剖面折射率分布参数差值Δαopt范围为0.000～0.025，在850nm～1300nm波长的最佳剖面折射率分布参数差值Δαopt范围为0.000～0.092。进一步地，所述掺杂物为P2O5，所述P2O5的浓度分布参数βp取值范围为1～5。进一步地，所述掺杂物为P2O5，所述P2O5的浓度分布参数βp取值范围为1.5～3。进一步地，所述掺杂物为F及P2O5，所述F在所述芯层边界的摩尔浓度范围为1～3％，所述P2O5在所述芯层中心的摩尔浓度范围为1～3％；所述多模光纤在850nm～950nm波长的最佳剖面折射率分布参数差值Δαopt范围为0.016～0.023，在850nm～1300nm波长的最佳剖面折射率分布参数差值Δαopt范围为0.053～0.086。进一步地，所述掺杂物为F和P2O5，所述F的浓度分布参数βF取值范围为1.5～7，所述P2O5的浓度分布参数βP取值范围为1～5。进一步地，所述掺杂物为F和P2O5，所述F的浓度分布参数βF取值范围为3～5，所述P2O5的浓度分布参数βP取值范围为1.5～3。进一步地，所述芯层半径R0范围为23～27μm，所述包层半径范围为60.5～64.5μm。进一步地，所述多模光纤的数值孔径NA范围为0.185～0.215，该数值孔径的测试波长为850nm。进一步地，50/125μm，0.2NA多模光纤芯层中心与包层之间的折射率差Δn0变化范围为0.0135～0.0175，芯层边界与包层之间的折射率差Δnb变化范围为0.0000～0.0030。本专利技术提供的多模光纤，其通过改变芯层中的GeO2及其它掺杂物的摩尔浓度，使得所述多模光纤的渐变折射率剖面得到优化，降低αopt与波长之间的敏感性，实现宽带性能的优化。附图说明图1是本专利技术多模光纤折射率剖面示意图。图2是宽波长优化前后的多模光纤带宽与波长的关系。图3是P2O5和F在芯层的摩尔浓度随半径变化关系。图4是GeO2与F共掺的多模光纤αopt与波长之间的关系图。图5是GeO2与P2O5共掺的多模光纤αopt与波长之间的关系图。图6是GeO2、F及P2O5共掺的多模光纤αopt与波长之间的关系图。以下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本专利技术所述多模光纤包括芯层和包层两部分。所述包层包覆在所述芯层的外周表面上。光纤的折射率剖面请参阅图1，所述芯层的折射率剖面为抛物线，所述多模光纤的径向折射率n(r)可表示为：其中，r为所述多模光纤中某个点距离芯层中心轴的径向距离，R0为芯层半径，R1为包层半径，n0和nb分别为r＝0和r＝R0处的芯层折射率，nc为包层折射率，α为芯层剖面折射率分布参数，Δ为相对折射率差。所述芯层中心与所述包层之间的折射率差为Δn0，所述芯层边界与所述包层之间的折射率差本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多模光纤，包括芯层和包覆于所述芯层上的包层，所述芯层的折射率剖面呈抛物线，所述多模光纤的径向折射率n(r)可表示为：

【技术特征摘要】
1.一种多模光纤，包括芯层和包覆于所述芯层上的包层，所述芯层的折射率剖面呈抛物线，所述多模光纤的径向折射率n(r)可表示为：其中Δ为相对折射率差，r为所述多模光纤中某个点距离芯层中心轴的径向距离，R0为芯层半径，n0和nb分别为芯层中心和芯层边界的折射率，nc为包层折射率，α为芯层剖面折射率分布参数，其特征在于：所述芯层为GeO2以及其它掺杂物质共掺的一种玻璃层，所述掺杂物的摩尔浓度随半径变化，并按如下函数分布：所述M(r)为所述掺杂物在距离所述芯层中心轴的径向距离r处的摩尔浓度，M0为所述掺杂物在所述芯层中心的摩尔浓度，Mb为所述掺杂物在所述芯层边界的摩尔浓度，β为所述掺杂物的浓度分布参数。2.如权利要求1所述的多模光纤，其特征在于：所述掺杂物为F，所述F在所述芯层边界的摩尔浓度范围为1～6％，在所述芯层中心的摩尔浓度范围为0～0.5％；所述多模光纤在850nm～950nm波长所能实现的最佳剖面折射率分布参数差值Δαopt范围为0.020～0.026，在850nm～1300nm波长所能实现的最佳剖面折射率分布参数差值Δαopt范围为0.067～0.098。3.如权利要求2所述的多模光纤，其特征在于：所述F的浓度分布参数βF取值范围为1.5～7。4.如权利要求3所述的多模光纤，其特征在于：所述F的浓度分布参数βF取值范围为3～5。5.如权利要求1所述的多模光纤，其特征在于：所述掺杂物为P2O5，所述P2O5在所述芯层中心的摩尔浓度范围为1～12％，在所述芯层边界的摩尔浓度范围为0～0.5％...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋新力，范艳层，李文涛，沈一春，
申请(专利权)人：中天科技精密材料有限公司，江苏中天科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32