渐变折射率多模光纤制造技术

一种渐变折射率多模光纤，其包括：由石英玻璃制成的纤芯和位于所述纤芯外周的包层，其中所述纤芯中含有磷和氟。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种渐变折射率多模光纤。
技术介绍
渐变折射率多模光纤是多模光纤的一种，通过在纤芯中掺入至少一种如锗(Ge)之类的掺杂物而制成，使得掺杂后的纤芯具有具有比纯石英更高的折射率。此类渐变折射率多模光纤的折射率分布(refractive index profiles)具备如下特征折射率在纤芯中心处最高，并随着与所述纤芯中心距离的增大，而向纤芯和包层的边界连续递减。这种渐变折射率多模光纤具有这样一种构造由于光线在光纤外部区域的传播速度要快于在中心区域的传播速度，因此不同模态的传播速度差异可以减至最小，籍此降低模色散(modal dispersion)并增大传输带宽(transmission bandwidth)。这类渐变折射率多模光纤具有大的数值孔径(numerical aperture)，广泛应用于光局域网的传输线。为满足更高速光局域网的需求，研究了控制渐变折射率多模光纤的所述折射率分布的技术。不过就目前情况而言，几乎不可能进一步改善渐变折射率多模光纤的性能。要想提高变折射率多模光纤的传输带宽，必须使用波分多路复用(wavelength divisionmultiplexing，WDM)技术。对于传统的纤芯含锗的渐变折射率多模光纤，其最优折射率的分布会随光纤中传导的光信号波长的不同而变化。因为光纤的折射率分布是在特定波长下优化的，在其他波长下的传输带宽很小，所以不能用于波分多路复用(WDM)，已经有文献对此进行了论述，如R.Olshansky所著的“Propagation in glass optical waveguides”，(Reviewsof Modern Physics，Vol.51，No.2，pp.341-367，1979)。另外，在远离零色散波长的波长区域，例如，波长为0.85μm的区域，由锗带来的色散十分显著，使得传输带宽很小。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的实施例给出一种渐变折射率多模光纤，所述光纤包括一由石英玻璃制的纤芯和一位于所述纤芯外周的包层。所述纤芯中含有磷和氟。在本专利技术的实施例的渐变折射率多模光纤的一个方面，其折射率分布可以满足等式(1)n(r)=n11/2(0≤r≤/a)n11/2(r>a)---(1)]]>其中，n(r)为距纤芯中心r处的折射率；n1为纤芯中心的折射率；Δ为纤芯与包层最大相对折射率差；a为纤芯半径；α为折射率分布指数。在本专利技术的第三实施例的渐变折射率多模光纤的第二个方面，其纤芯相对于所述包层的最大相对折射率差Δ可以用下面的等式(2)表达Δ＝ΔP+ΔF(2)其中，ΔP为磷相对于包层的相对折射率差，ΔF为氟相对于与光线包层的相对折射率差。在本专利技术的实施例的渐变折射率多模光纤的第三个方面，最大相对折射率差Δ可以为不小于约0.005且不大于约0.025，ΔP可以不小于0且不大于最大相对折射率差Δ，ΔF可以不小于0且不大于最大相对折射率差Δ。在本专利技术的实施例的渐变折射率多模光纤的第四个方面，其最大相对折射率差Δ可以为不小于约0.005且不大于约0.025，并且所述纤芯半径a可以为不小于10μm且不大于35μm。在本专利技术的实施例的渐变折射率多模光纤的第五个方面所述折射率最大差值Δ可以大约为0.009或更大，数值孔径可以大约为0.185或更大，并且波长介于约0.8μm与1.4μm之间时的传输带宽可以为大于2GHz·km。在本专利技术的实施例的渐变折射率多模光纤的第六个方面，所述折射率最大差值Δ可以大约为0.019或更大，数值孔径可以大约为0.26或更大，并且波长介于0.8μm与1.4μm之间时的传输带宽大于1.5GHz·km。本专利技术实施例的渐变折射率多模光纤，由于在所述纤芯中掺入了磷和氟，从而在较大波长范围内具有大的传输带宽。这使得本专利技术的渐变折射率多模光纤适用于采用波分多路复用(WDM)技术进行的传输。附图说明通过参考附图可以对本专利技术的特征、优点有更深入的理解。所述的附图包括图1是对等式(1)中的折射率分布指数α经WKB方法计算获得的最优值与波长的函数关系图，所述折射率分布指数α代表分别掺有锗(GeO2)或氟(F)的示例1和对比例1的渐变折射率多模光纤的折射率分布情况。图2是示例2中所示渐变折射率多模光纤的传输带宽和等式(1)中折射率分布指数的最优值αopt的关系图，其中所述最优值αopt反映所述渐变折射率多模光纤的折射率分布情况。图3是对比例2中所述渐变折射率多模光纤的传输带宽和等式(1)中的折射率分布指数α的最优值αopt的关系图，其中所述最优值αopt反映所述渐变折射率多模光纤折射率分布情况。图4是示例3和对比例3中渐变折射率多模光纤的传输带宽与波长的关系图。图5是当波长为0.81μm时，示例4中渐变折射率多模光纤的DMD特性曲线图。图6是当波长为0.83μm时，示例4中渐变折射率多模光纤的DMD特性曲线图。图7是当波长为0.85μm时，示例4中渐变折射率多模光纤的DMD特性曲线图。图8是当波长为0.87μm时，示例4中渐变折射率多模光纤的DMD特性曲线图。图9是当波长为0.89μm时，示例4中渐变折射率多模光纤的DMD特性曲线图。图10是当波长为1.30μm时，示例4中渐变折射率多模光纤的DMD特性曲线图。图11是当波长为0.81μm时，对比例4中渐变折射率多模光纤的DMD特性曲线图。图12是当波长为0.83μm时，对比例4中渐变折射率多模光纤的DMD特性曲线图。图13是当波长为0.85μm时，对比例4中渐变折射率多模光纤的DMD特性曲线图。图14是当波长为0.87μm时，对比例4中渐变折射率多模光纤的DMD特性曲线图。图15是当波长为0.89μm时，对比例4中渐变折射率多模光纤的DMD特性曲线图。图16是当波长为1.30μm时，对比例4中渐变折射率多模光纤的DMD特性曲线图。图17是示例5中渐变折射率多模光纤的传输带宽与等式(1)中的折射率分布指数α的最优值αopt两者之间的关系图，所述最优值αopt代表为使在工作波长区域的传输带宽最大化而采用WKB方法优化后的渐变折射率多模光纤的折射率分布情况。图18是示例6中渐变折射率多模光纤的传输带宽与等式(1)中的折射率分布指数α的最优值αopt两者之间的关系图，所述最优值αopt代表为使在工作波长区域的传输带宽最大化而采用WKB方法优化后的渐变折射率多模光纤的折射率分布情况。图19是示例6中渐变折射率多模光纤中纤芯相对于包层的相对折射率差Δ的曲线图。图20是示例6中渐变折射率多模光纤的纤芯中锗或氟的浓度分布图。图21是示例7中渐变折射率多模光纤的传输带宽与波长关系图。图22是示例8中渐变折射率多模光纤的传输带宽与波长关系图。图23是示例9中渐变折射率多模光纤的传输带宽与等式(1)中的折射率分布指数α的最优值αopt两者之间的关系图，其中所述最优值αopt代表为使工作波长区域的传输带宽最大化而采用WKB方法优化后的所述渐变折射率多模光纤的折射率分布情况。图24是示例10中渐变折射率多模光纤的传输带宽与波长关系图。图25是示例11中渐变折射率多模光纤的传输带宽与波长关系图。图26是波长与等式(1)中的折射率分布指数α的最优值αopt两者之间的关系图，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种渐变折射率多模光纤，其包括：由石英玻璃制成的纤芯；和位于所述纤芯外周的包层，其中：所述纤芯中含有磷和氟。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：官宁，竹永胜宏，姬野邦治，
申请(专利权)人：株式会社藤仓，
类型：发明
国别省市：JP[日本]