本发明专利技术涉及一种纤芯包层界面优化和包层效应降低的甚宽带宽多模光纤。一种包括由外光包层所包围的纤芯的多模光纤，纤芯从中心到外围：具有半径（ｒ１）和相对于外光包层的阿尔法折射率分布的中心纤芯；位于中心纤芯的外围的、具有宽度（ｗｔ）以及相对于外光包层的折射率差（Δｎｔ）的凹陷沟槽，其中中心纤芯的直径具有５０±３μｍ的值，凹陷沟槽的宽度（ｗｔ）在０．５μｍ和２μｍ之间，并且凹陷沟槽相对于外光包层的折射率差（Δｎｔ）在－４×１０－３和－１×１０－３之间。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通过光纤传输的领域，并且更加具体地，涉及用于高带宽应用的多模 光纤。
技术介绍
光纤常规地由具有传输和可选地放大光信号的功能的纤芯，以及具有将光信号限 制在纤芯内的功能的光包层所组成。为此，纤芯的折射率η。与包层的折射率~的关系为η。 > ng。折射率分布表示将光纤的折射率与其半径相关联的函数的标绘图。到光纤中心的 距离常规地在X轴上示出，而在此特定的距离上的折射率与光纤包层的折射率之间的差在 y轴上示出。一般地，折射率分布依据其外观而分类。因而对于具有梯级、梯形、三角形，或 者渐变形状的标绘图，折射率分布相应地按照“梯级”、“梯形”、“三角形”，或者“阿尔法”来 描述。这些曲线代表光纤的理论或设置分布，而光纤的生产限制可造成略微不同的分布。存在两种主要类型的光纤，S卩，多模光纤与单模光纤。在多模光纤中，对于给定的 波长，数个光模式沿光纤同时传播，而在单模光纤中，更高阶的模式被强烈地衰减。单模或 多模光纤的典型直径为125 μ m。多模光纤的纤芯通常具有50 μ m或者62. 5 μ m的直径，而 单模光纤的纤芯一般具有大约6 μ m到9 μ m的直径。由于源、连接器以及维护具有较低的 成本，因而多模系统比单模系统便宜。多模光纤多用于需要宽带宽的短距离应用，比如本地网络或LAN(局域网)。多模 光纤成为了在ITU-T G. 651. 1标准下的国际标准化的主题，该标准为了光纤间的兼容性而 定义带宽、数值孔径(定义为纤芯折射率分布的最大折射率的平方与包层的折射率的平方 之间的差值的平方根)以及纤芯直径的特定准则。此外，0M3标准被采用以满足在长距离 上(即，高于300m的距离)的高带宽应用(即，数据速率高于IGbE)。随着高带宽应用的发 展，多模光纤的平均纤芯直径已从62. 5 μ m降低到50 μ m。光纤必须具有尽可能宽的带宽以使得它可用于高带宽应用中。对于给定的波长， 光纤的带宽以将在随后解释的多种不同的方式表征。对所谓OFL或“过满注入”条件中的 带宽和所谓EMB或“有效模态带宽”条件中的带宽加以区别。OFL带宽的获得假设使用在光 纤的整个径向表面上表现出均勻的激发的光源，比如激光二极管或LED(发光二极管)。然 而，最近开发出的在高带宽应用中使用的光源，比如VCSEL(垂直腔面发射激光器)，在光纤 的径向表面上表现出不均勻的激发。对于这种类型的光源，OFL带宽较不适合，并且在这种 情况下使用有效模态带宽或EMB条件是优选的。计算的有效模态带宽或EMBc，独立于所使 用的VCSEL类型估算多模光纤的最小EMB。EMBc以广为人知的方式获取自DMD (分散模式 延迟)测量。图1示出依据F0TP-220标准如在它的2002年11月22日的TIASCF0-6. 6版本中 发布的准则的DMD测量的示意图。图1示出作为由光包层所包围的纤芯的光纤的一部分 的示意图。DMD标绘图通过将具有给定波长λ ^的光脉冲连续地注入多模光纤中并在每个连续脉冲之间具有径向偏移，并且通过测量光纤的给定长度L之后的每个脉冲的延迟而获 得。具有相对于多模光纤的纤芯的中心的不同径向偏移地注入相同光脉冲。具有特定径向 偏移的注入光脉冲在图1中被描绘为在光纤的纤芯上的黑点。为了表征具有50μπι直径的 光纤，F0TP-220标准需要进行24个单独的测量，每一个都针对不同径向偏移。从这些测量 中，可以以广为人知的方式推断出模态分散DMD以及计算的有效模态带宽EMBc。TIA-492AAAC-A标准对于具有50 μ m直径的多模光纤规定在长距离上的以太网高 带宽传输网络应用所需的性能。标准0M3确保EMB在850nm上高于或等于2000MHz -km,以 获得对于在达300m的距离上的lOGb/s (IOGbE)的数据速率的无差错传输。标准0M4将确保 EMB在850nm上高于或等于4700MHz 'km,以获得对于在达550m的距离上的10Gb/s (IOGbE) 的数据速率的无差错传输。在多模光纤中，带宽产生自沿光纤的多个模式的传播时间或群延迟时间之间的 差。特别是对于同一传播介质(即，梯级折射率类型的多模光纤)，不同的模式具有不同的 群延迟时间。这种在群延迟时间中的差造成沿光纤的不同径向方向传播的脉冲之间的时间 滞后。例如，在图1中，如在图1的右侧的图中可见，观察到单独的脉冲之间的时间滞后，其 中每条迹线为单独的脉冲，并且针对每个脉冲，以纳秒为单位的时间标绘在X轴上，以微米 为单位的径向偏移标绘在y轴上。可以看到，在峰中存在差异，其意味着单独的脉冲之间的 时间滞后。这种时间滞后导致产生的光脉冲的展宽。这种展宽造成使该脉冲被叠加到随后 的脉冲上的风险，并因此造成降低由光纤所支持的数据速率及由此的带宽的风险。带宽因 此直接联系到在光纤的多模纤芯中传播的光模式的群延迟时间。为了确保宽带宽，需要所 有的模式的群延迟时间一致，即，对于给定的波长，模态间分散为零，或者至少是最小化的。为了减小多模光纤中的模态间分散，已提出制造具有“阿尔法”纤芯分布的渐变 折射率光纤。这样的光纤已被使用了若干年并且它的特性特别地在“Multimode theory of graded—core fibres", D. Gloge 等人’ Bell system Technical Journal 1973, pp 1563-1578 中描述，并且在"Comprehensive theory of dispersion in graded-index optical fibers", G. Yabre, Journal of Lightwave Technology,2000 年 2 月，Vol.18, No. 2，pp 166-177 中概述。渐变折射率分布或者阿尔法折射率分布(这两个术语是等效的)可以由在一点上 的折射率值η作为从这点到光纤的中心的距离r的函数之间的关系，依据以下等式定义 其中α≥1 ；H1为多模纤芯的最大折射率；a为多模纤芯的半径；以及 其中no为多模纤芯的最小折射率，通常对应于包层(通常用二氧化硅制成)的折射率。具有渐变折射率的多模光纤因此具有旋转对称的纤芯分布从而使折射率的值从光纤的中心沿光纤的任意径向方向到它的外围连续降低。当多模光信号在这样的渐变折射 率纤芯中传播时，不同的光模式经历不同的传播介质(由于不同的折射率)，不同的传播介 质不同地影响它们的传播速度。通过调节参数α的值，可以获得对于全部模式几乎都相等 的群延迟时间并从而获得降低的或者甚至为零的模态间分散。然而，实际生产出的多模光纤的折射率分布包括由恒定折射率的外包层所包围的 渐变折射率中心纤芯。因而，多模光纤的纤芯不会对应于完美的阿尔法分布，因为纤芯(具 有阿尔法分布)与外包层(具有恒定折射率)的界面中断了这种阿尔法分布。这种外光 包层相对于低阶模式加速高阶模式。称为“包层效应”的这种现象，可见于在图2中展现的 DMD测量的图中。观察到，对于最高径向位置(即，高径向偏移，例如20微米以上)获取的 响应随后显现出多个脉冲。这些脉冲是由于这样的事实高阶模式在通过包层而不是通过 纤芯的时候会被加速，在这种情况下这些高阶模式将会在与低阶模式不同的时间本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种包括由外光包层所包围的纤芯的多模光纤，所述纤芯从中心到外围包括： 中心纤芯，其具有半径（ｒ↓［１］）和相对于所述外光包层的阿尔法折射率分布； 凹陷沟槽，其位于所述中心纤芯的外围，具有宽度（ｗ↓［ｔ］）以及相对于所述外光包层的折射率差（Δｎ↓［ｔ］）； 其中 所述中心纤芯的直径为ｒ１的２倍，具有５０±３μｍ的值； 所述凹陷沟槽的宽度（ｗ↓［ｔ］）在０．５微米（μｍ）和２微米（μｍ）之间；以及 所述凹陷沟槽相对于所述外光包层的折射率差（Δｎ↓［ｔ］）在－４×１０↑［－３］和－１×１０↑［－３］之间。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：D莫兰，K德容，P西亚尔，Y吕米内奥，
申请(专利权)人：德雷卡通信技术公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]
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