渐变折射率多模光纤及其制造方法

专利名称：渐变折射率多模光纤及其制造方法
技术领域：
本发明涉及渐变折射率多模光纤(graded-index multimode fiber)以及涉及其制造方法。更具体地，本发明涉及在中央波长周围的区域中具有宽传输带宽的渐变折射率多模光纤以及涉及其制造方法。
背景技术：
渐变折射率多模光纤(在此后被称为“GI多模光纤”)是一种类型的多模光纤，其具有大的数值孔径并且已经被用作光学局域网(LAN)的传输线。受到更快速的光学LAN需求的驱动，精确地控制GI多模光纤折射率分布的技术已经得到改进。
然而，GI多模光纤性能上的进一步改进目前看起来几乎是不可能的，并且需要波分复用(WDM)以增加GI多模光纤的传输带宽。
然而，在具有含锗芯的传统GI多模光纤中，最佳的折射率分布极大地取决于通过光纤传播的光信号的波长而变化(见，例如R.Olshansky，“Propagation in glass optical waveguides”，Review ofModern Physics，Vol.51，No.2，April 1979)。因而，由于具有在某一波长得到优化的折射率分布的光纤在其它波长提供了非常小的传输带宽，所以它不可能用于波分复用(WDM)。
为了取得宽的传输带宽并且将在不同模之间的传播速度差异减至最小，制造出GI光纤以便于这些光纤的分布(折射率分布)具有渐变折射率分布。这样的GI多模光纤具有较大的数值孔径，并且已经被广泛地用在各种应用，例如光学LAN的传输线中。
概括地，GI光纤的折射率分布可以由下述公式I来定义
其中F是表示分布形状的函数，“a”是芯的半径，“n1”是在芯中心处的折射率，以及“r”是在芯内任何给定位置与芯中心之间的距离。
传统的GI光纤基本上由石英玻璃制成并且被掺杂相当数量的一种或多种掺杂剂，例如锗(Ge)。一种或多种掺杂剂，例如锗的浓度在横断面方向上发生变化。
当单一掺杂剂被使用时，掺杂剂的分布F的形状可以由下述公式II进行定义F(r)=2Δ(ra)α···(II)]]>其中Δ是芯的中心处相对于包层的相对折射率差，以及α是折射率指数参数。
由于提供高传输带宽的最佳值αopt是波长相关的，所以仅在某一波长取得最大的传输带宽。被掺杂有单一掺杂剂(例如，锗)的传统GI光纤在某一波长被优化，由于这样光纤的分布的最佳形状取决于波长而变化。
被掺杂有单一掺杂剂，例如锗(Ge)的传统GI多模光纤得到非常精确的控制，并且目前看起来几乎不可能在性能上做进一步改进。最近，对于较快速光学LAN的要求产生了对多模光纤，例如具有比目前可得到的那些光纤具有较宽传输带宽的GI光纤的需求；因此，波分复用(WDM)的使用已经得到研究。
但是，由于被掺杂有单一掺杂剂，例如锗(Ge)的GI多模光纤如前面所提到针对某一波长被优化，所以这样光纤的传输带宽在除了最佳波长以外的波长处显著地变小。因此，这样的光纤不适合于波长复用。

发明内容
本发明的第一范例方面是鉴于上述而获得，并且其目的是提供一种渐变折射率多模光纤，所述光纤在各种波长处提供最大的传输带宽并且免除了对信号光波长的任何相关性。
为了解决上述提到的问题，本发明的第一范例方面提供了一种渐变折射率多模光纤，其包括由石英玻璃(silica glass)制成并且包括中央区域和外部外围区域的芯，以及在芯的外部外围所提供的包层。芯的中央区域包含锗和磷之一，以及芯的外部外围区域包含氟。
根据本发明第一范例方面的渐变折射率多模光纤是对在E.A.J.Marcatili，“Modal dispersion in optical fibers with arbitrarynumerical aperture and profile dispersion”，The Bell System TechnicalJournal，Vol.65，No.1，pp.44-63，1977中所说明的方法的改进，并且优选地具有满足下述公式(1)-(4)的折射率分布
n12[1-2Δ2(a0a)α2]=n02···(3)]]>n12[1-2Δ1]=n02···(4)]]>其中n(r)是光纤在距芯中心的距离r处的折射率，n1是在芯中心处的折射率，Δ1是被包含在芯中央区域中的锗和磷之一相对于包层的最大相对折射率差，Δx是被包含在芯中央区域中的氟相对于包层的最大相对折射率差，“a”是芯的半径，α1是被包含在芯中央区域中的锗和磷之一的折射率分布指数参数，α2是被包含在芯的外部外围区域中的氟的折射率分布指数参数，a0是芯的中央和外部外围区域之间的距离，以及n0是纯石英的折射率。
在根据本发明第一范例方面的渐变折射率多模光纤中，在公式(2)和(3)中的每个折射率分布指数参数α1和α2分别地可具有在操作波长区域处将传输带宽最大化的最佳值。
在根据本发明第一范例方面的渐变折射率多模光纤中，锗可被包含在芯的中央区域中，氟可被包含在芯的外部外围区域中，芯的直径可是50μm，包层的直径可是125μm，并且在0.8μm和1.1μm之间操作波长处的传输带宽可大于3GHz.km。
在根据本发明第一范例方面的渐变折射率多模光纤中，锗可被包含在芯的中央区域中，氟可被包含在芯的外部外围区域中，芯的直径可是62.5μm，包层的直径可是125μm，并且在0.85μm和1.1μm之间波长处的传输带宽可大于2GHz.km。
在根据本发明第一范例方面的渐变折射率多模光纤中，磷可被包含在芯的中央区域中，氟可被包含在芯的外部外围区域中，芯的直径可是50μm，包层的直径可是125μm，并且在0.8μm和1.3μm之间波长处的传输带宽可大于3GHz.km。
在根据本发明第一范例方面的渐变折射率多模光纤中，磷可被包含在芯的中央区域中，氟可被包含在芯的外部外围区域中，芯的直径可是62.5μm，包层的直径可是125μm，并且在0.8μm和1.2μm之间波长处的传输带宽可大于2GHz.km。
在根据本发明第一范例方面的渐变折射率多模光纤中，磷可被包含在芯的中央区域中，氟可被包含在芯的外部外围区域中，并且在0.8μm和1.3μm之间波长处的传输损耗可为2dB/km或更小。
本发明第二范例方面的目的是提供一种在相对宽的带宽范围处维持高传输带宽的GI光纤，以及其制造方法。
为了解决上述提到的问题，本发明的第二范例方面提供用于制造如此渐变折射率多模光纤的方法，所述光纤包括芯和包层并且基本上由石英玻璃制成。所述方法包括将锗(Ge)和氟(F)而不是在R.Olshansky，“Multiple-α index profile”，Appl.Opt.，Vol.18，pp.683-689，1979中所讨论的锗和硼(B)掺杂进光纤，以便于由下述公式所表达的随渐变折射率多模光纤的波长改变的αi的变化变成零F(r)=Σi=122Δi(ra)αi···(5-1)]]>其中Δi是针对每个折射率分布，芯中心处相对于包层的相对折射率差，αi是由下述公式(5-2)所定义的折射率分布指数参数αi=2-2n1N1λΔidΔidλ-125Δ···(5-2)]]>其中n1是在芯中心处的折射率，N1是在芯中心处的群折射率(group index)，λ是波长，而Δ＝Δ1+Δ2是针对每个分布的芯中心相对于包层的相对折射率差，“a”是芯直径，以及i＝1或者2，代表锗或者氟。
本发明第二范例方面提供一种由上述提到的制造方法所制造的渐变折射率多模光纤，并且其具有不小于0.005且不大于0.025的相对折射率差Δ，以及不小于10μm且不大于35μm的芯半径“a”。
本发明的第二范例方面提供一种渐变折射率多模光纤，其满足上述提到的条件，并且具有为0.019或更大的相对折射率差Δ以及在0.8μm和1.4μm之间波长λ处大于1.5GHz.km的传输带宽。
此外，本发明的第二范例方面提供一种渐变折射率的多模光纤，其具有不小于0.005且不大于0.025的Δ，以及不小于10μm且不大于35μm的“a”，并且具有为0.009或更大的相对折射率差Δ以及在0.8μm和1.3μm之间波长λ处大于3GHz.km的传输带宽。
本发明的第二范例方面提供了一种渐变折射率多模光纤，其满足上述所提到的条件，并且被用于波分复用。


参考不应该以任何方式被阅读为对本发明加以限制的下述说明、所附的权利要求以及所附加的附图，本发明的这些和其它特征、方面和优点将得到更好的理解，其中图1是示例在两个不同区域中被掺杂有不同掺杂剂的光纤的折射率分布图；图2是示例在定义三个GI多模光纤的折射率分布的公式(1)-(4)中折射率分布指数参数α的最佳值αopt的波长相关性图形，其中每个光纤具有被分别掺杂有锗或磷或氟的芯；图3是示例GI多模光纤传输带宽的波长相关性的图形；图4是示例当ΔGe＝Δin与ΔF＝Δout的比值变化时在芯处的相对折射率差Δ的分布图；图5是示例当ΔGe＝Δin与ΔF＝Δout的比值变化时在芯处的相对折射率差Δ的分布图；图6是示例当ΔGe＝Δin与ΔF＝Δout的比值变化时在芯处的相对折射率差Δ的分布图；图7是示例当ΔGe＝Δin与ΔF＝Δout的比值变化时在芯处的相对折射率差Δ的分布图；图8是示例当ΔGe＝Δin与ΔF＝Δout的比值变化时在芯处的相对折射率差Δ的分布图；图9是示例GI多模光纤传输带宽的波长相关性的图形；图10是示例当改变ΔGe＝Δin与ΔF＝Δout的比值时在芯处的相对折射率差Δ的分布图；图11是示例当改变ΔGe＝Δin与ΔF＝Δout的比值时在芯处的相对折射率差Δ的分布图；图12是示例当改变ΔGe＝Δin与ΔF＝Δout的比值时在芯处的相对折射率差Δ的分布图；图13是示例当改变ΔGe＝Δin与ΔF＝Δout的比值时在芯处的相对折射率差Δ的分布图；图14是示例当改变ΔGe＝Δin与ΔF＝Δout的比值时在芯处的相对折射率差Δ的分布图；图15是示例GI多模光纤传输带宽的波长相关性的图形；图16是示例GI多模光纤传输带宽的波长相关性的图形；图17是当ΔGe＝ΔF＝0.005，a＝25μm且λ0在0.75μm和0.95μm之间时α1相对波长的图形；图18是当ΔGe＝ΔF＝0.005，a＝25μm且λ0在0.75μm和0.95μm之间时α2相对波长的图形；图19是示例针对λ0＝0.75μm(ΔGe＝ΔF＝0.005)而被优化的具有锗和氟的本发明GI光纤，以及仅被掺杂有氟和锗任何之一的GI光纤的相对折射率差Δ的图形；图20是示例针对λ0＝0.80μm(ΔGe＝ΔF＝0.005)而被优化的具有锗和氟的本发明GI光纤，以及仅被掺杂有氟和锗任何之一的GI光纤的相对折射率差Δ的图形；图21是示例针对λ0＝0.85μm(ΔGe＝ΔF＝0.005)而被优化的具有锗和氟的本发明GI光纤，以及仅被掺杂有氟和锗任何之一的GI光纤的相对折射率差Δ的图形；
图22是示例针对λ0＝0.90μm(ΔGe＝ΔF＝0.005)而被优化的具有锗和氟的本发明GI光纤，以及仅被掺杂有氟和锗任何之一的GI光纤的相对折射率差Δ的图形；图23是示例针对λ0＝0.95μm(ΔGe＝ΔF＝0.005)而被优化的具有锗和氟的本发明GI光纤，以及仅被掺杂有氟和锗任何之一的GI光纤的相对折射率差Δ的图形；图24是传输带宽相对针对各种波长而设计的本发明GI光纤(ΔGe＝ΔF＝0.005)的波长的图形；图25是示例针对λ0＝0.85μm(ΔGe＝ΔF＝0.005)而被优化的具有锗和氟的本发明GI光纤，以及仅被掺杂有氟和锗任何之一的GI光纤的传输带宽的图形；图26是当ΔGe+ΔF＝0.01，a＝25μm且λ0＝0.85μm且与此同时变化ΔGe＝Δin与ΔF＝Δout的比值时α1相对波长的图形；图27是当ΔGe+ΔF＝0.01，a＝25μm且λ0＝0.85μm且与此同时变化ΔGe＝Δin与ΔF＝Δout的比值时α2相对波长的图形；图28是示例针对λ0＝0.85μm(ΔGe＝0.002且ΔF＝0.008)而被优化的具有锗和氟的本发明GI光纤，以及仅被掺杂有氟和锗任何之一的GI光纤的相对折射率差Δ的图形；图29是示例针对λ0＝0.85μm(ΔGe＝0.004且ΔF＝0.006)而被优化的具有锗和氟的本发明GI光纤，以及仅被掺杂有氟和锗任何之一的GI光纤的相对折射率差Δ的图形；图30是示例针对λ0＝0.85μm(ΔGe＝0.006且ΔF＝0.004)而被优化的具有锗和氟的本发明GI光纤，以及仅被掺杂有氟和锗任何之一的GI光纤的相对折射率差Δ的图形；图31是示例针对λ0＝0.85μm(ΔGe＝0.008且ΔF＝0.002)而被优化的具有锗和氟的本发明GI光纤，以及仅被掺杂有氟和锗任何之一的GI光纤的相对折射率差Δ的图形；图32是当ΔGe+ΔF＝0.01，a＝25μm且λ0＝0.85μm且同时变化ΔGe＝Δin与ΔF＝Δout的比值时传输带宽相对本发明GI光纤波长的图形；图33是当ΔGe＝ΔF＝0.01，a＝31.25μm且λ0在0.75μm和0.95μm之间时α1相对波长的图形；
图34是当ΔGe＝ΔF＝0.01，a＝31.25μm且λ0在0.75μm和0.95μm之间时α2相对波长的图形；图35是示例针对λ0＝0.75μm(ΔGe＝ΔF＝0.01)而被优化的具有锗和氟的本发明GI光纤，以及仅被掺杂有氟和锗任何之一的GI光纤的相对折射率差Δ的图形；图36是示例针对λ0＝0.80μm(ΔGe＝ΔF＝0.01)而被优化的具有锗和氟的本发明GI光纤，以及仅被掺杂有氟和锗任何之一的GI光纤的相对折射率差Δ的图形；图37是示例针对λ0＝0.85μm(ΔGe＝ΔF＝0.01)而被优化的具有锗和氟的本发明GI光纤，以及仅被掺杂有氟和锗任何之一的GI光纤的相对折射率差Δ的图形；图38是示例针对λ0＝0.90μm(ΔGe＝ΔF＝0.01)而被优化的具有锗和氟的本发明GI光纤，以及仅被掺杂有氟和锗任何之一的GI光纤的相对折射率差Δ的图形；图39是示例针对λ0＝0.95μm(ΔGe＝ΔF＝0.01)而被优化的具有锗和氟的本发明GI光纤，以及仅被掺杂有氟和锗任何之一的GI光纤的相对折射率差Δ的图形；图40是当ΔGe＝ΔF＝0.01，a＝31.25μm且λ0在0.75μm和0.95μm之间时传输带宽相对本发明GI光纤波长的图形；图41是示例具有ΔGe＝ΔF＝0.01，a＝31.25μm及λ0＝0.85μm的本发明GI光纤，以及仅被掺杂有氟和锗任何之一的GI光纤的传输带宽的图形；图42是当ΔGe+ΔF＝0.02，a＝31.25μm及λ0＝0.85μm且同时变化ΔGe＝Δin与ΔF＝Δout的比值时α1相对波长的图形；图43是当ΔGe+ΔF＝0.02，a＝31.25μm及λ0＝0.85μm且与此同时变化ΔGe＝Δin与ΔF＝Δout的比值时α2相对波长的图形；图44是示例针对λ0＝0.85μm(ΔGe＝0.004且ΔF＝0.016)而被优化的具有锗和氟的本发明GI光纤，以及仅被掺杂有氟和锗任何之一的GI光纤的相对折射率差Δ的图形；图45是示例针对λ0＝0.85μm(ΔGe＝0.008且ΔF＝0.012)而被优化的具有锗和氟的本发明GI光纤，以及仅被掺杂有氟和锗任何之一的GI光纤的相对折射率差Δ的图形；图46是示例针对λ0＝0.85μm(ΔGe＝0.012且ΔF＝0.008)而被优化的具有锗和氟的本发明GI光纤，以及仅被掺杂有氟和锗任何之一的GI光纤的相对折射率差Δ的图形；图47是示例针对λ0＝0.85μm(ΔGe＝0.016且ΔF＝0.004)而被优化的具有锗和氟的本发明GI光纤，以及仅被掺杂有氟和锗任何之一的GI光纤的相对折射率差Δ的图形；图48是当ΔGe+ΔF＝0.02，a＝31.25μm及λ0＝0.85μm且同时变化ΔGe＝Δin与ΔF＝Δout的比值时传输带宽相对本发明GI光纤波长的图形；图49是示出根据本发明第一范例实施例的GI多模光纤实例的示意性横断面视图；以及图50是示出根据本发明第二范例实施例的GI多模光纤实例的示意性横断面视图。
具体实施例方式
第一范例实施例本发明的第一范例实施例将被详细地加以说明。
图49是示出根据本发明第一范例实施例的GI多模光纤10实例的示意性横断面视图。然而，并不旨在地是这个图示出本发明第一范例实施例的GI多模光纤的实际尺寸。根据本发明第一范例实施例的GI多模光纤10是这样的光纤，其包括由石英玻璃制成的芯12，以及同心地环绕芯12而被提供的包层20，其中所述芯12包含在中央区域16中的锗(Ge)或磷(P)并且包含在外部外围区域18中的氟(F)。
芯12的中央区域16是芯12的内部区域，其同心地围绕着芯14的中心。中央区域16包含锗或磷，并且从芯的中心径向地延伸到芯半径的约70％。芯12的外部外围区域18是芯12的剩余部分，其同心地围绕着中央区域16。
此外，根据本发明第一范例实施例的GI多模光纤10是具有满足下述公式(1)-(4)的折射率分布的光纤
n12[1-2Δ2(a0a)α2]=n02···(3)]]>n12[1-2Δ1]=n02···(4)]]>其中n(r)是光纤10在距芯14中心的距离“r”处的折射率，n1是在芯14中心处的折射率，Δ是芯12相对于包层20的最大相对折射率差，“a”是芯的半径，α1是被包含在芯中央区域中的锗和磷之一的折射率分布的指数参数，α2是被包含在芯的外部外围区域中的氟的折射率分布指数参数，a0是芯12的中央和外部外围区域18之间的距离，以及n0是纯石英的折射率。
虽然折射率分布指数参数α(即α1和α2)被调节到在所要求波长处提供最大传输带宽的值，但是α1和α2的最佳值αout取决于被掺杂进石英玻璃中的掺杂剂(例如锗，磷，氟)而变化。
使由公式(1)-(4)所表示的本发明GI多模光纤10的折射率分布被如此成形，以便于一旦折射率分布在芯14的中心处最高，则随着距中心的距离增加则它逐渐减少。因此，以较低阶模通过GI多模光纤10传播的信号光行进较短的距离但却处于较慢的速率。相对照，以较高阶模传播的信号光行进较长的距离但却在其中折射率较小的芯12和包层20之间的边界附近处于较高的速率。
因而，通过改变确定分布形状的α的值，则可以将在不同模下传播通过GI多模光纤10的光信号到达输出端口的到达时间差减至最小。假设在信号光波长下的最大传输带宽，则在被适当地加以选择的α下，模态色散(modal dispersion)变成理论的最小值，以信号光提供最大的传输带宽。另一方面，α的最佳值αopt取决于所采用的波长而变化。此外，这个变化受到被掺杂进芯12的一个或更多个掺杂剂以及一个或更多种掺杂剂的浓度的影响。
根据本发明的第一范例实施例，被包含在芯12中央区域16中的锗或磷的折射率分布指数参数α1以及被包含在芯12外部外围区域18中的氟的折射率分布指数参数α2可以被分别加以控制，以便于在操作波长区域处的传输带宽被最大化，而不管其实际值。因此，折射率分布指数参数α1和α2分别确定芯12的中央和外部外围区域18的折射率分布，如分别于图1中所示，而不管其实际值。
因被包含在芯12的中央区域16中的掺杂剂(即锗或磷)而导致的芯12的中央区域16(r＜a0)相对于包层20的最大相对折射率差Δin由下述公式(6)加以表达，并且因被包含在芯12的外部外围区域18中的掺杂剂(即氟)而导致的芯12的外部外围区域18(r＞a0)相对于包层20的最大相对折射率差Δout由下述公式(7)加以表达Δin=n12-n022n12···(6)]]>Δout=n02-n222n02···(7)]]>其中n1和n2具有由下述公式(8)所定义的关系n22=n12[1-Δ2]···(8)]]>因而，整个芯12相对于包层20的最大相对折射率差Δ可以由下述公式(9)加以定义Δ＝Δin+Δout-2ΔinΔout…(9)
在满足所有公式(1)-(4)和(6)-(9)的折射率分布下，当折射率分布指数参数α1和α2两者分别被优化时，则获得最大的传输带宽。α1的最佳值是这样的α值，当假设仅被包含在芯中央区域内的掺杂剂贡献于α阶折射率分布，即由公式(1)-(4)所定义的折射率分布时，其提供最大的传输带宽。α2的最佳值是这样的α值，当假设仅被包含在芯的外部外围区域内的掺杂剂贡献于α阶折射率分布时，其提供最大的传输带宽。
图2是示例GI多模光纤的折射率分布指数参数α最佳值αopt的波长相关性的图形，在定义其中每个分别被掺有锗，磷或氟的三个GI多模光纤的折射率分布的公式(1)-(4)中，所述GI多模光纤具有为0.01的芯相对于包层的最大相对折射率差Δ。
虽然锗和磷增加了折射率，但是氟同等地降低了折射率。此外，图2指示出在包括含有锗的芯12的GI多模光纤10中随波长变化最佳值αopt偏离最多，其展示出传输带宽的最大波长相关性。
图2还示出较具有含锗的芯12的GI多模光纤，在具有含磷或氟的芯12的GI多模光纤中最佳值αopt随波长的变化较小。因此，在这些GI多模光纤中传输带宽的波长相关性较小。
此外，根据本发明第一范例实施例通过将锗和氟、或磷和氟掺杂进GI多模光纤10，展示出大传输带宽的波长范围可以被进一步扩展。
然而，在生产中通过将多种掺杂剂共同掺杂进芯12来制造光纤是困难的。此外，当利用MCVD(经修改的等离子化学蒸气沉积)制造GI多模光纤时，通过仅掺杂氟不可能获得大的最大相对折射率差Δ。
因而，通过将锗或磷掺杂进渐变折射率多模光纤10的芯12的中央区域16，以及将氟掺杂进芯12的外部外围区域18，与通过仅掺杂单一掺杂剂而获得的GI多模光纤相比较，在本发明的第一范例实施例中可以获得较大的最大相对折射率差Δ。
如图2中所示，锗或磷的最佳值αopt总体上随着波长的增加而单调性地减少，而氟的最佳值αopt总体上随着波长的增加而单调性地增加。因此，通过以合适的比率掺杂这些掺杂剂可以获得在宽的波长范围中展示出宽的传输带宽的GI多模光纤。
将锗掺杂进芯12的中央区域16以及将氟掺杂时芯12的外部外围区域18的GI多模光纤10将作为实例被加以说明。
在这个GI多模光纤10中，假设被包含在芯12中央区域16中的锗的折射率分布指数参数α1和被包含在芯12外部外围区域18中的氟的折射率分布指数参数α2针对0.85μm的波长被优化。该GI多模光纤10具有在0.85μm具有最大传输带宽，因为光纤10针对这个波长进行了优化。
在大于0.85μm的波长处，由于折射率分布指数参数α1变得大于其最佳值，所以较高阶的模要比较低阶的模传播得慢。相对照，由于折射率分布指数参数α2变得大于其最佳值，所以较高阶的模比较低阶的模传播要较快。因此，在大于0.85μm的波长处维持宽的传输带宽，因为两个效果彼此抵消。
在根据本发明第一范例实施例的渐变折射率多模光纤10中，如果锗被包含在芯12的中央区域16中，氟被包含在芯12的外部外围区域18中，芯12的直径是50μm，并且包层20的直径是125μm，则在0.8μm和1.1μm之间波长处的传输带宽变得大于3GHz.km。传输带宽被定义为可能的传输速率与光纤长度的乘积，其表示光纤的传输能力。
因此，根据本发明第一范例实施例的GI多模光纤10在0.8μm和1.1μm之间波长处具有高的传输速率；因此，光纤10适合用于波分复用传输。
在根据本发明第一范例实施例的渐变折射率多模光纤10中，如果锗被包含在芯12的中央区域16，氟被包含在芯12的外部外围区域18，芯12的直径是62.5μm，并且包层20的直径是125μm，则在0.8μm和1.1μm之间波长处的传输带宽变得大于2GHz.km。
因此，根据本发明第一范例实施例的GI多模光纤10在0.8μm和1.1μm之间波长处具有高的传输速率；因此，光纤10适合用于波分复用传输。
在根据本发明第一范例实施例的渐变折射率多模光纤10中，如果磷被包含在芯12的中央区域16，氟被包含在芯12的外部外围区域18，芯12的直径是50μm，并且包层20的直径是125μm，则在0.8μm和1.3μm之间波长处的传输带宽变得大于3GHz.km。
因此，根据本发明第一范例实施例的GI多模光纤10在0.8μm和1.3μm之间波长处具有高的传输速率；因此，光纤10适合用于波分复用传输。
在根据本发明第一范例实施例的渐变折射率多模光纤10中，如果磷被包含在芯12的中央区域16，氟被包含在芯12的外部外围区域18，芯12的直径是62.5μm，并且包层20的直径是125μm，则在0.8μm和1.2μm之间波长处的传输带宽变得大于2GHz.km。
因此，根据本发明第一范例实施例的GI多模光纤10在0.8μm和1.2μm之间波长处具有高的传输速率；因此，光纤10适合用于波分复用传输。
在根据本发明第一范例实施例的渐变折射率多模光纤10中，如果磷被包含在芯12的中央区域16，氟被包含在芯12的外部外围区域18，则在0.8μm和1.3μm之间波长处的传输损耗变为2dB/km或更低。
因此，根据本发明第一范例实施例的GI多模光纤10在0.8μm和1.3μm之间波长处具有高的传输速率；因此，光纤10适合用于波分复用传输。
现在将说明根据本发明第一范例实施例的GI多模光纤10的制造。
通过使用PCVD(等离子化学汽相淀积)或MCVD(经修改的等离子化学汽相淀积)方法将两种掺杂剂掺杂进芯12的外部外围区域18且随后掺杂进芯12的中央区域16，并且精确地控制掺杂剂的量以便于获得所要求的折射率分布，则制造出根据本发明第一范例实施例的GI多模光纤10的预型件。通过在高温条件下拉拔所获得的预型件而形成GI多模光纤10。
现在将通过实例更详细地说明本发明的第一范例实施例。然而，并不旨在本发明被局限于所说明的实例。
实例1GI多模光纤10被加以制造，其包括由石英玻璃所制成的在中央区域16包含锗且在外部外围区域18包含氟的芯12，以及由石英玻璃制成的同心地围绕芯12的包层20。
GI多模光纤10在0.85μm的波长处被优化，并且光纤在芯14的中心处相对于包层20的相对折射率差Δ被调节到0.01。此外，芯12的直径被调节到50μm(25μm的芯半径“a”)，并且包层20的直径被调节到125μm。
Δ被设置成ΔGe+ΔF而同时改变ΔGe＝Δin与ΔF＝Δout的比值。
最终所形成GI多模光纤10的传输带宽的波长相关性被加以检查。结果被示于图3中。
图3中所示的结果确认包括在中央区域16含有锗及在外部外围区域18含有氟的芯12的GI多模光纤10较包括仅含有锗的芯12的GI多模光纤在较宽的波长范围中具有大的传输带宽。此外，通过增加氟的量可以获得具有宽传输带宽的光纤，因为氟的折射率分布指数参数α的最佳值αout展示出对波长的较小相关性。
图4-8示出当ΔGe＝Δin与ΔF＝Δout的比值发生变化时芯12的相对折射率差分布。图4-8示出针对ΔGe/ΔF分别为0.001/0.009，0.002/0.008，0.003/0.007，0.004/0.006及0.005/0.005的相对折射率差分布。
实例2GI多模光纤10被加以制造，其包括由石英玻璃所制成的在中央区域16包含锗且在外部外围区域18包含氟的芯12，以及由石英玻璃制成的同心地围绕芯12的包层20。
GI多模光纤10在0.85μm的波长处被优化，并且在芯14的中心处光纤10相对于包层20的相对折射率差Δ被调节到0.02。芯直径被设置到62.5μm(31.25μm的芯半径“a”)，并且包层20的直径被设置到125μm。
Δ被设置成ΔGe+ΔF而与此同时改变ΔGe＝Δin与ΔF＝Δout的比值。
最终所形成GI多模光纤10的传输带宽的波长相关性被加以检查。结果被示于图9中。
图9中所示的结果显示包括在中央区域16含有锗及在外部外围区域18含有氟的芯12的GI多模光纤10较包括仅含有锗的芯12的GI多模光纤在较宽的波长范围中具有大的传输带宽。此外，具有ΔGe为0.004和ΔF为0.016的光纤展示出最佳的性能。
图10-14示出当ΔGe＝Δin与ΔF＝Δout的比值发生变化时，芯12的相对折射率差分布。图10-14示出针对ΔGe/ΔF分别为0.002/0.018，0.004/0.016，0.006/0.014，0.008/0.012及0.010/0.010的相对折射率差分布。
实例3GI多模光纤10被加以制造，其包括由石英玻璃所制成的芯12，在中央区域16含有磷以及在外部外围区域18包含氟，以及由石英玻璃制成的同心地围绕芯12的包层20。
GI多模光纤10在0.85μm的波长处被优化，并且在芯14的中心处光纤相对于包层20的相对折射率差Δ被调节到0.01。此外，芯12的直径被设置到50μm(25μm的芯半径“a”)，并且包层20的直径被设置到125μm。
Δ被设置成Δp+ΔF而与此同时改变ΔP＝Δin与ΔF＝Δout的比值。
最终所形成GI多模光纤10的传输带宽的波长相关性被加以检查。结果被示于图15中。
图15中所示的结果显示包括被掺杂有磷和氟的芯12的GI多模光纤10较包括仅被掺杂有任一磷的芯12的GI多模光纤在较宽的波长范围中具有大的传输带宽。此外，经确认具有ΔP为0.002和ΔF为0.008的光纤展示出最佳的性能。
此外，将少量磷掺杂进芯12降低了瑞利散射率(Rayleigh scatteringindex)，其在短波长处特别有效。此外，芯12的中央区域16具有低的熔化粘性，因为它是由含有磷的石英玻璃制成。因此，通过PCVD或MCVD方法可以容易地制造出光纤预型件，因为多孔的预型件可以容易地倒塌(collapse)。
实例4GI多模光纤10被加以制造，其包括由石英玻璃所制成的在中央区域16包含磷且在外部外围区域18包含氟的芯12，以及由石英玻璃制成的同心地围绕芯12的包层20。
GI多模光纤10在0.85μm的波长处被优化，并且在芯14的中心处相对于包层20的光纤相对折射率差Δ被调节到0.02。芯直径被设置到62.5μm(31.25μm的芯半径“a”)，并且包层20的直径被设置到125μm。
Δ被设置成ΔP+ΔF而与此同时改变ΔP＝Δin与ΔF＝Δout的比值。
最终所形成GI多模光纤10的传输带宽的波长相关性被加以检查。结果被示于图16中。
图16中所示的结果显示包括在中央区域16含有磷及在外部外围区域18含有氟的芯12的GI多模光纤10较包括仅含有磷的芯12的GI多模光纤在较宽的波长范围中具有大的传输带宽。
由于根据本发明第一范例实施例的渐变折射率多模光纤在芯12的中央区域16包含锗或磷两者之一，并且在芯12的外部外围区域18包含氟，所以GI多模光纤是在宽波长范围内具有大传输带宽的光纤；因此，光纤10适合于波分复用传输。
此外，由于根据本发明第一范例实施例的渐变折射率多模光纤在芯12的两个不同区域中包含不同的掺杂剂，所以可以容易地控制掺杂剂的浓度分布和芯12的折射率分布。因此，制造这种光纤比制造在芯12的同一区域中包含两类掺杂剂的光纤要容易。
根据本发明第一范例实施例的GI多模光纤可以在0.85μm或小于其的波长下被采用。
第二范例实施例图50是示出根据本发明第二范例实施例而制造的GI多模光纤30的实例的示意性横断面视图。然而，并不旨在这个图示出本发明第二范例实施例的GI多模光纤的实际尺寸。本发明的第二范例实施例提供一种用于制造包括芯32和包层40且基本上由石英玻璃制成的渐变折射率多模光纤30的方法。渐变折射率多模光纤30被掺杂有锗和氟。
渐变折射率多模光纤具有由下述公式(1)所表达的折射率分布，并且所述方法包括形成渐变折射率多模光纤的步骤，其中锗和氟被掺杂以便于随波长改变的αi变化变为零
F是由下述公式(5-1)所定义的光纤形状函数，F(r)=Σi=122Δi(ra)αi···(5-1)]]>αi是针对由下述公式(5-2)所定义的每个分布的折射率分布指数参数αi=2-2n1N1λΔidΔidλ-125Δ···(5-2)]]>其中Δ是Δ1+Δ2，n1是在芯中心的折射率，N1是在芯中心的群折射率，λ是波长，Δi是针对每个折射率分布芯中心处相对于包层的相对折射率差，“a”是芯半径，i是1或者2，代表锗或者氟。
根据本发明的第二范例实施例，通过使用多个掺杂剂并且优化掺杂剂的分布，可以获得在宽波长范围中具有宽传输带度的GI光纤30。
例如，当使用两个掺杂剂时，含有两个掺杂剂的GI光纤的折射率分布形状函数可以由下述公式(10)来加以定义F(r)=Σi=122Δi(ra)αi···(10)]]>正如从公式(10)中可以看出，含有多个掺杂剂的GI光纤的折射率分布是多α折射率分布(multiple-αindex profile)。此外，芯的中心处相对于包层的相对折射率差Δ由下述公式(11)来定义
Δ＝Δ1+Δ2…(11)此外，为了获得由公式(11)所定义的折射率分布的最佳分布，每个分布指数必须满足下述公式(12)αi=2-2n1N1λΔidΔidλ-125Δ,(i=1,2)···(12)]]>其中n1是在芯中心处的折射率，且N1是芯中心的群折射率，其由下述公式(13)来定义N1=n1-λdn1dλ···(13)]]>在包含单一掺杂剂的传统GI光纤的制造方法中，在某一波长λ0处的αopt被唯一性地加以确定。相对照，当多个掺杂剂被使用时，形成α1分布折射率(profile index of αI)的每个掺杂剂的浓度分布以一些程度的自由度被加以确定。
此外，通过添加由下述公式(14)所定义的条件，可以获得具有在λ＝λ0处基本上为零的αiopt变化的传输带宽性能dαidλ|λ=λ0=0,(i=1,2)···(14)]]>含有锗和氟作为掺杂剂的GI多模光纤30将被加以说明。锗和氟两者已经被单独地用作掺杂剂，并且它们被公知为提供优良传输损耗性能的掺杂剂。通过使用锗和氟作为示范性掺杂剂，公式(12)中的Δ1和Δ2将被详细地加以解释。
假设光纤30被如此制造以便于Δ1和Δ2满足由下述公式(15)所定义的关系2n12Δ1=δG(1-XG)+δFXF,]]>2n12Δ2=δGXG+δF(1-XF)···(15)]]>其中XG和XF分别是锗和氟和掺杂参数，以及δG和δF由下述公式(16)来加以定义δG=n12-nS2,]]>δF=nS2-n22···(16)]]>在公式(16)中，ns是纯石英的折射率，n1是芯34中心处的折射率，以及n2是在半径“r”＝a处的折射率。
为了获得其中在λ＝λ0处αiopt变化基本上为零的条件，公式(10)和(15)的两边被替换进公式(14)以获得由下述公式(17)所定义的解XG=AFG+AFF+SS,]]>XF=AFG+AGG+SS···(17)]]>其中S和每个指数(index)由下述公式(19)和(20)来定义S=AFG2-AFFAGG···(18)]]>Aij=δi′δj′-δiδj′′+δjδi′′2+υ(2δiδj-δiδj′+δjδi′2),]]>i，j＝G，F，以随机顺序(random order)…(19)
在公式(19)中，符号(prime mark)(’)指示λ(d/dλ)的微分运算并且υ由下述公式(20)来定义v=z2-wz-2,]]>z=λn12dn12dλ,]]>w=λn12ddλ(dn12dλ)···(20)]]>被掺杂有锗和氟的GI光纤30的折射率分布可以由下述公式(21)来定义n2(r)=nG2(r)+nF2(r)-nS2···(21)]]>其中n2G(r)和n2F(r)是因锗和氟而分别导致的折射率分布，其由下述公式(22)来加以定义nG2=n12-δG[(1-XG)(ra)α1+XG(ra)α2],]]>nF2=nS2-δF[XF(ra)α1+(1-XF)(ra)α2]···(22)]]>满足上述所提条件的GI光纤30在λ＝λ0处具有基本上为零的αiopt变化；因此，在中心波长周围的区域中维持宽的传输带宽。
优选地，相对折射率差Δ不小于0.005且不大于0.025，以及芯半径“a”不小于10μm且不大于35μm。如果Δ小于0.005，则光纤的NA(数值孔径)变得较小。如果Δ大于0.025，则产生太多的模并且传输带宽得到降低。如果“a”小于10μm，则它变得难以耦合光纤及光源。如果“a”大于35μm，则产生太多的模并且传输带宽得到降低。此外，在本发明的第二实施例中λ0优选地为0.95μm或更短。长于0.95μm的λ0增加了α2，从而引起在掺杂剂浓度的急剧增加。
除了锗和氟，磷和氟可用于掺杂剂。类似于锗，磷是提供优良的传输损耗性能的掺杂剂。
实例5被掺杂有具有下述参数的锗及氟两者的GI光纤30被设计成0.005的ΔGe和ΔF，25μm的芯半径“a”，以及在0.75μm和0.95μm之间的中心波长λ0。
ΔGe和ΔF由下述公式(23)加以定义ΔGe=n12-nS22n12,]]>ΔF=nS2-n222nS2···(23)]]>首先，ΔGe＝ΔF＝0.005被赋予给下述公式(24)以获得δG和δF。
δG=n12-nS2,]]>δF=nS2-n22···(24)]]>然后，δG和δF被赋予给下述公式(25)以获得AFG，AFF和AGG以及S。
Aij=δi′δj′-δiδj′′+δjδi′′2+υ(2δiδj-δiδj′+δjδi′2),]]>i，j＝G，F，以随机顺序…(25)S=AFG2-AFFAGG···(26)]]>其中
υ=z2-wz-2,]]>z=λn12dn12dλ,]]>w=λn12ddλ(λdn12dλ)···(27)]]>其次，AFG，AFF，AGG以及S的值被替换进下述公式(28)以获得XG和XF。
XG=AFG+AFF+S2,]]>XF=AFG+AGG+S2···(28)]]>接下来，XG和XF的值被替换进下述公式(29)以获得Δ1和Δ2。
2n12Δ1=δG(1-XG)+δFXF,]]>2n12Δ2=δGXG+δF(1-XF)···(29)]]>从Δ1，Δ2以及公式(30)获得α1和α2。
αi=2-2n1N1λΔidΔidλ-125Δ]]>Δ=Δ1+Δ2···(30)]]>表1示出在不同中心波长处的α1、α2、XG和XF值。图17和18示例α1和α2分别相对于波长的关系。
表1

在图18中，当λ0为0.95μm时的α2曲线被忽略，因为波长的值极大。图17和18确认对于每个所设计的中心波长λ0，α1和α2的变化是零。
然后，ΔGe、ΔF、XG和XF的值被赋予进下述公式(31)以获得光纤30的折射率分布。
n2(r)=nG2(r)+nF2(r)-nS2]]>nG2=n12-δG[(1-XG)(ra)α1+XG(ra)α2],]]>nF2=nS2-δF[XF(ra)α1+(1-XF)(ra)α2]···(31)]]>图19-23示例在λ0分别为0.75μm，0.80μm，0.85μm，0.90μm和0.95μm处的相对折射率差(Δ)。此外，被掺杂有锗或氟并且被优化用于各种波长的比较实例GI光纤被制造。比较实例的GI光纤的相对折射率差也被加以确定。结果被示于图19-23。在图19-23中，相对于被掺杂有氟的包层的折射率的相对折射率差被加以确定。
根据IEC 60793-1-49标准通过使用在图19-23中所示的相对折射率差，被优化用于各种波长的GI光纤的传输带宽被加以确定。传输带宽被定义为传输速率与光纤长度的乘积，其为传输能力的表示。结果被示于图24中。
具有λ0为0.85μm的本发明GI光纤与被掺杂有锗或氟任何一个且被优化用于同一波长的GI光纤的传输带宽性能进行比较。图25示出结果。
在图24中，传输带宽的峰值移向相对于λ0较长的波长区域，尽管事实是所设计的中心波长为λ0。这是因为随着波长的增加色散在减少。
图24指示具有λ0为0.95μm的GI光纤在最宽的波长范围具有最宽的传输带宽图25指示本发明的GI光纤30较被掺杂有锗或氟任何一个且被优化用于同一波长的GI光纤具有更好的传输带宽性能。
实例6类似于实例5，光纤30在下述条件下被加以设计，即ΔGe+ΔF＝0.01以及λ0＝0.85μm而与此同时改变ΔGe与ΔF的比值。在这个实例中ΔGe、ΔF、α1、α2、XG和XF的值被列在表2中。图26和27示出α1和α2分别相对于波长的关系。
表2

表2及图26和27指示即使当ΔGe与ΔF的比值变化时α1和α2随波长的变化很小。在所设计的中心波长λ0处α1和α2两者的变化为零。
类似于实例5，通过使用ΔGe、ΔF、XG和XF的值，光纤30的相对折射率差被加以确定。图28-31示例当分别地ΔGe＝0.002 且ΔF＝0.008，ΔGe＝0.004且ΔF＝0.006，ΔGe＝0.006且ΔF＝0.004，和ΔGe＝0.008且ΔF＝0.002时的相对折射率差。此外，被掺杂有锗或氟任何一个且被优化用于各种波长的比较实例的GI光纤被加以制造。比较实例的GI光纤的相对折射率差被加以确定。结果示于图19-23。相对于被掺杂有氟的包层的折射率的相对折射率差被确定。
根据IEC 60793-1-49标准，通过使用在图28-31中所示的相对折射率差，被优化用于各种波长的GI光纤的传输带宽被加以确定。结果被示于图32中。
图32示出即使当ΔGe与ΔFt的比值变化时传输带宽随着波长的变化很小。这意味着通过使用根据本发明的GI光纤的制造方法，在制造期间可以选择可被控制的锗和氟的量而没有招致传输带宽性能的恶化。
实例7类似于实例5，具有下述参数的被掺杂有锗及氟两者的GI光纤30被设计成0.01的ΔGe和ΔF，31.25μm的芯半径“a”，以及在0.75μm和0.95μm之间的中心波长λ0。表3示出α1、α2、XG和XF的值。图33和34示例α1和α2分别相对于波长的关系。
表3

在图34中，当λ0为0.95μm时的α2曲线被忽略，因为波长的值极大。图33和34确认对于每个所设计的中心波长λ0，α1和α2的变化是零。
类似于实例5，通过使用ΔGe、ΔF、XG和XF的值光纤的折射率分布被加以确定。
图35-39示例在λ0分别为0.75μm，0.80μm，0.85μm，0.90μm和0.95μm处的相对折射率差。此外，被掺杂有锗或氟任何一个并且被优化用于各种波长λ0的比较实例GI光纤的相对折射率差被加以确定。结果被示于附图中。在图35-39中，相对于被掺杂有氟的包层的折射率的相对折射率差被加以确定。
根据IEC 60793-1-49标准通过使用在图35-39中所示的相对折射率差，被优化用于各种波长λ0的GI光纤的传输带宽被加以确定。结果被示于图40中。图41比较具有λ0为0.85μm的本发明GI光纤30与被掺杂有锗或氟任何一个且被优化用于同一波长的GI光纤的传输带宽性能。
在图40中，虽然所设计的中心波长λ0，是零，但是传输带宽的峰值移向相对于λ0较长的波长区域的原因在于随着波长的增加色散在增加，类似于实例5。
图41指示虽然本发明的GI光纤30比被掺杂有锗或氟任何一个且被优化用于同一波长的GI光纤具有更短的传输带宽，但是本发明的光纤在长的波长范围内可以维持相对较宽的传输带宽。
实例8类似于实例5，光纤30在下述条件下被加以设计，即ΔGe+ΔF＝0.02以及λ0＝0.85μm而与此同时改变ΔGe与ΔF的比值。在这个实例中ΔGe、ΔF、α1、α2、XG和XF的值被列在表4中。α1和α2分别相对于波长的关系被示于图42和43中。
表4

表4及图42和43指示即使当ΔGe与ΔF的比值变化时α1和α2随波长的变化很小。在λ0为0.85μm的每个所设计的中心波长λ0处α1和α2两者的变化为零。
类似于实例5，通过使用ΔGe、ΔF、XG和XF的值，光纤30的相对折射率差被加以确定。图44-47示例当分别地ΔGe＝0.004且ΔF＝0.016，ΔGe＝0.008且ΔF＝0.012，ΔGe＝0.012且ΔF＝0.008，和ΔGe＝0.016且ΔF＝0.004时的相对折射率差。此外，被掺杂有锗或氟任何一个且被优化用于各种波长的比较实例GI光纤被加以制造。比较实例的GI光纤的相对折射率差被加以确定。结果被示于图44-47。相对于被掺杂有氟的包层的折射率的相对折射率差被确定。
根据IEC 60793-1-49标准，通过使用在图44-47中所示的相对折射率差，被优化用于各种波长的GI光纤的传输带宽被加以确定。结果被示于图48中。
图48示出即使当ΔGe与ΔF的比值变化时传输带宽随着波长的变化很小。这意味着通过使用根据本发明的GI光纤的制造方法，可以选择在制造期间可加以控制的锗和氟的量而没有招致传输带宽性能的恶化。
由于根据本发明第二范例方面的GI光纤被共掺杂有提供优良传输损耗性能的锗和氟，以便于α1和α2在中心波长λ0处的变化变成零；因此，围绕λ0维持宽的传输带宽。
当选择Δ不小于0.005且不大于0.025，以及“a”不小于10μm且不大于35μm时，上述提到的效果被增强。根据本发明的GI光纤的制造方法提供了这样的GI光纤，其在波长λ不小于0.8μm且不大于1.4μm下具有0.019或以上的Δ以及1.5GHz.km或更高的传输带宽；根据本发明的GI光纤制造方法提供了GI光纤，在不小于0.8微米和不大于1.3微米的波长具有0.009或者更大的Δ以及3GHz.km或者更大的传输带宽，获得非常宽的传输带宽。这样的GI光纤适合用于波分复用。
虽然上面对本发明所优选的实施例加以说明和示例，但是应该理解为这些是本发明的实例且并不被视为限制性的。可以进行添加、忽略、替换及其它修改而不偏离本发明的实质或范围。因而，本发明并不被视为受到上述说明的限制，且它仅受所附权利要求的限制。
权利要求
1.一种渐变折射率多模光纤包括由石英玻璃制成的芯，所述芯包括中央区域和外部外围区域；以及在所述芯的外部外围处所提供的包层，其中所述芯的中央区域包含锗和磷之一，并且所述芯的外部外围区域包括氟。
2.根据权利要求1的渐变折射率多模光纤，其中所述渐变折射率多模光纤具有满足下述公式(1)至(4)的折射率分布 n12[1-2Δ2(a0a)a2]=n02]]>n12[1-2Δ1]=n02]]>其中n(r)是光纤在距芯中心的距离r处的折射率，n1是在芯中心处的折射率，Δ是芯相对于包层的最大相对折射率差，“a”是芯的半径，以及α1是被包含在芯中央区域中的锗和磷之一的折射率分布指数参数，α2是被包含在芯的外部外围区域中的氟的折射率分布指数参数，a0是芯的中央和外部外围区域之间的距离，以及n0是纯石英的折射率。
3.根据权利要求2的渐变折射率多模光纤，其中公式(2)-(4)中的每个折射率分布指数参数α1和α2具有在操作波长区域处将传输带宽最大化的值。
4.根据权利要求1的渐变折射率多模光纤，其中锗被包含在芯的中央区域中，氟被包含在芯的外部外围区域中，芯的直径是50μm，包层的直径是125μm，以及在0.8μm和1.1μm之间波长处的传输带宽大于3GHz.km。
5.根据权利要求1的渐变折射率多模光纤，其中锗被包含在芯的中央区域中，氟被包含在芯的外部外围区域中，芯的直径是62.5μm，包层的直径是125μm，并且在0.85μm和1.1μm之间波长处的传输带宽大于2GHz.km。
6.根据权利要求1的渐变折射率多模光纤，其中磷被包含在芯的中央区域中，氟被包含在芯的外部外围区域中，芯的直径是50μm，包层的直径是125μm，并且在0.8μm和1.3μm之间波长处的传输带宽大于3GHz.km。
7.根据权利要求1的渐变折射率多模光纤，其中磷被包含在芯的中央区域中，氟被包含在芯的外部外围区域中，芯的直径是62.5μm，包层的直径是125μm，并且在0.8μm和1.2μm之间波长处的传输带宽大于2GHz.km。
8.根据权利要求1的渐变折射率多模光纤，其中磷被包含在芯的中央区域中，氟被包含在芯的外部外围区域中，并且在0.8μm和1.3μm之间波长处的传输损耗为2dB/km或更小。
9.一种制造渐变折射率多模光纤的方法，所述渐变折射率多模光纤包括芯和包层并且基本上由石英玻璃制成，所述渐变折射率多模光纤被掺杂有锗和氟，所述渐变折射率多模光纤具有由下述公式(1)所表达的折射率分布，所述方法包括形成渐变折射率多模光纤的步骤，其中锗和氟被掺杂以便于随波长变化的αi的变化变为零 F是由下述公式(5-1)所定义的光纤形状函数，F(r)=Σi=122Δi(ra)αi]]>αi是由下述公式(5-2)所定义的每个分布的折射率分布指数参数αi=2-2n1N1λΔidΔidλ-125Δ]]>其中Δ为Δ1+Δ2，n1是在芯中心处的折射率，N1是在芯中心处的群折射率，λ是波长，Δi是针对每个折射率分布的芯中心相对于包层的相对折射率差，“a”是芯半径，且Ii＝1或者2，代表锗或者氟。
10.由根据权利要求9的方法所制造的渐变折射率多模光纤，其中所述渐变折射率多模光纤具有不小于0.005且不大于0.025的相对折射率差Δ，以及不小于10μm且不大于35μm的芯半径“a”。
11.根据权利要求10的渐变折射率多模光纤，其中相对折射率差Δ为0.019或更大，并且在0.8μm和1.4μm之间波长λ处传输带宽大于1.5GHz.km。
12.根据权利要求10的渐变折射率多模光纤，其中相对折射率差Δ为0.009或更大，并且在0.8μm和1.3μm之间波长λ处传输带宽大于3GHz.km。
13.一种借助于波分复用技术的通信方法，包括下述步骤提供根据权利要求10的渐变折射率多模光纤；以及借助于使用所述渐变折射率多模光纤的波分复用进行通信。
全文摘要
一种渐变折射率多模光纤包括由石英玻璃所制成的芯，以及在芯的外部外围处所提供的包层，所述芯具有中央区域和外部外围区域。所述中央区域包含锗和磷之一，以及所述外部外围区域包含氟。
文档编号G02B6/028GK1595213SQ20041007913
公开日2005年3月16日 申请日期2004年9月7日 优先权日2003年9月9日
发明者官宁, 竹永胜宏, 姬野邦治 申请人:株式会社藤仓