专利名称：具有至少两个包层的多模光纤的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及光纤，具体是渐变折射率多模光纤。
背景技术：
多模光纤的带宽(MMF)大部分受限于模间色散。为了降低模间色散，将MMF设计 为渐变折射率α分布。对于最优的带宽，参数α约为2。但是，抛开理想α分布，一个实 际的MMF具有一个包层。对有效折射率与包层的相近、靠近截止频率的高阶模式来说，其时 间延迟与无限α分布的时间延迟不同。在过去，由于例如弯曲和包层吸收等干扰的结果， 导致它们的损耗很高，这些模式是无关紧要的。但是，随着光纤玻璃和包层技术的改进，由微小弯曲和包层吸收造成的损耗已经 被极大降低。因此，在实际应用过程中，一些高阶模式能够依然存在，而这限制了多模光纤 的带宽。发明概述本发明的一方面是一种渐变折射率多模光纤。该光纤包括一纤芯区域，其从中心 线向外径向延伸至半径队并具有正相对折射率的百分比分布 ㈩。该纤芯区域具有最 大相对折射率百分比为δ1μαχ。该光纤还包括第一环形包层区域，其围绕并直接邻近纤芯区 域并且延伸至半径&，具有宽度W2为I-R115第一环形包层区域具有相对折射率百分比分布 Δ2(Ι·)，最小相对折射率百分比Δ2ΜΙΝ。另外，该光纤还包括第二环形包层区域，其围绕第一 环形包层区域且具有相对折射率百分比分布Δ 3(r)，最大相对折射率百分比为Δ3ΜΑΧ，其中 Δ3μαχ^0. 05%。另一方面，本发明涉及一种渐变折射率多模光纤。该光纤包括一纤芯区域，从中心 线向外径向延伸至半径R1并具有正相对折射率的百分比分布Ajr)。该纤芯区域具有最 大相对折射率百分比Δ1ΜΑΧ。该光纤还包括第一环形包层区域，其围绕并直接邻近纤芯区域 并且延伸至半径&，具有宽度W2为Ii2-R1，其中W2大于5 μ m。第一环形包层区域具有相对折 射率百分比分布Δ 2(r)，最小相对折射率百分比Δ2ΜΙΝ。另外，该光纤还包括第二环形包层 区域，围绕第一环形包层区域且具有相对折射率百分比分布Δ 3(r)，最大相对折射率百分 比为 Δ3ΜΑΧ，其中(Δ ^x-Aara)彡 0.05%。在上述方面中，纤芯区域优选alpha( α)介于1.8和2. 5之间。在上述方面中，光 纤优选为在850nm波长处能传播至少两个模式群，其中在850nm波长处最快的和最慢的传 播的模式群的最大差分延迟小于5ns/km。将在以下详细描述中阐述本发明的附加特征和优点，这些特征和优点部分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本发明可认识到。应当理解的是，以上概述和以下详细描述两者给出本发明的实施方式，并且它们 旨在提供用于理解所要求保护的本发明的本质和特性的概观或框架。所包括的附图用于提 供对本发明的进一步理解，且被结合到本说明书中并构成其一部分。附图示出本发明的各 个实施方式，并与本描述一起用于说明本发明的原理和操作。
图1示意性地示出了依照本文所公开的一个实施方式的光波导光纤横截面；图2示意性地示出了与具有恒定折射率包层的光波导光纤对应的折射率分布；图3表示图2中的光纤分布的微分模延迟时间与模数的关系；图4示意性地示出了与一种光波导光纤对应的折射率分布，该光波导光纤具有来 自理想alpha分布的畸变和恒定折射率包层；图5表示图4中的光纤分布的微分模延迟时间与模数的关系；图6示意性地示出了与本发明所公开的一种光波导光纤对应的折射率分布；图7表示图6中的光纤分布的微分模延迟时间与模数的关系；图8示意性地示出了与本发明所公开的一种光波导光纤对应的折射率分布；图9表示图8中的光纤分布的微分模延迟时间与模数的关系；图10示意性地示出了与本发明所公开的一种光波导光纤对应的折射率分布；图11表示图10中的光纤分布的微分模延迟时间与模数的关系；图12示意性地示出了与本发明所公开的一种光波导光纤对应的折射率分布；图13表示图12中的光纤分布的微分模延迟时间与模数的关系；图14示意性地示出了与本发明所公开的一种光波导光纤对应的折射率分布；图15表示图14中的光纤分布的微分模延迟时间与模数的关系；图16示意性地示出了与本发明所公开的一种光波导光纤对应的折射率分布；图17表示图16中的光纤分布的微分模延迟时间与模数的关系；图18表示图2中的光纤分布和图12中的光纤分布的带宽与波长的关系；图19表示图12中的光纤分布和修正版本的图6中的光纤分布的带宽与波长的关 系。
具体实施例方式将详细说明本发明的优选实施方式，即附图所示的例子。只要可能，对于相同或相 似的部件，在全部附图中将使用相同的附图标记。“折射率分布”是折射率或相对折射率与波导光纤半径之间的关系。“相对折射率百分比”或“ Δ ”被定义为Δ%=100χ(Κ -,其中Ili是区域i 中的最大折射率，除非另有说明，并且ns是纯净未掺杂的石英玻璃的平均折射率。除非另 有说明，本文中使用的折射率都用△来表示，其值以“％”为单位给出。除非另有说明，相 对折射率百分比是在SOOnm下测得的。如果某个区域的折射率小于纯净未掺杂的石英玻璃 的平均折射率，那么相对折射率为负，被称为具有下陷区域或下陷折射率，而且除非另有说明，是在相对折射率负值最大的点处计算得出的。如果某个区域的折射率大于未掺杂的纯 石英玻璃的平均折射率，那么相对折射率为正，并且该区域可以被说成升高的或是具有正 的折射率。本文中的“上掺杂剂”被视为相对于纯净未掺杂的SiO2而言能够提高折射率的 掺杂剂。本文中的“下掺杂剂”被视为相对于纯净未掺杂的SW2而言能够降低折射率的掺 杂剂。当伴有一种或多种非上掺杂剂的其它掺杂剂时，上掺杂剂便可以存在于具有负相对 折射率的光纤区域中。同样，一种或多种非上掺杂剂的其它掺杂剂可以存在于具有正相对 折射率的光纤区域中。当伴有一种或多种非下掺杂剂的其它掺杂剂时，下掺杂剂可以存在 于具有正相对折射率的光纤区域中。同样，一种或多种非下掺杂剂的其它掺杂剂可以存在 于具有负相对折射率的光纤区域中。因此，由一个给定区域的一种特定掺杂剂对相对折射率百分比或Δ的贡献可得
到详细说明。例如，GeO2对于相对折射率百分比的贡献可以被定义为
权利要求
1.一种渐变折射率多模光纤，包括纤芯区域，其从中心线向外径向延伸至半径R1,并具有一正相对折射率百分比分布 Δ工(r)，其中，所述纤芯区域具有最大相对折射率百分比Δ 1ΜΑΧ ；第一环形包层区域，其围绕并直接邻近纤芯区域并且延伸至半径&，其宽度W2为I-R1, 并具有相对折射率百分比分布Δ2(Γ)，最小相对折射率百分比为Δ2ΜΙΝ;第二环形包层区域，其围绕第一环形包层区域且具有相对折射率百分比分布Δ3(γ)， 其最大相对折射率百分比为δ3ΜΧ;其中，Δ3ΜΑΧ是彡0.05%。
2.如权利要求1所述的光纤，其中，W2大于5μ m。
3.如权利要求1所述的光纤，其中，Δ1ΜΑΧ大于1.00%。
4.如权利要求1所述的光纤，其中，0.50%彡Δ1ΜΑΧ彡1.00%。
5.如权利要求1所述的光纤，其中，所述纤芯区域具有介于1.8和2.5之间的 alpha ( α )。
6.如权利要求1所述的光纤，其中，0.15%彡Δ3ΜΑΧ彡0. 5%。
7.如权利要求1所述的光纤，其中，所述第一环形包层区域具有至少为0%的最小相对折射率百分比δ2ΜΙΝ。
8.如权利要求1所述的光纤，其中，所述光纤在850nm波长处传输至少两种模式群，其 中在850nm波长处最快的和最慢的传输的模式群之间的最大差分延迟小于5ns/km。
9.如权利要求1所述的光纤，其中，所述光纤在约850nm波长处的带宽大于2GHz-km。
10.如权利要求1所述的光纤，其中，Δ3(Γ)在至少一个高相对折射率的区域和至少一 个低相对折射率的区域之间交替，其中在至少一个高相对折射率的区域处，Δ3(γ)具有最 大相对折射率百分比Δ 3ΜΑΧ，并且在至少一个低相对折射率的区域处，Δ3(γ)具有约为0的 最小相对折射率百分比Δ3ΜΙΝ，并且其中至少一个高相对折射率的区域和至少一个低相对 折射率的区域分别独立具有至少为5 μ m的径向宽度。
11.一种渐变折射率多模光纤，包括纤芯区域，其从中心线向外径向延伸至半径R1,并具有一正相对折射率百分比分布 Δ工(r)，其中，所述纤芯区域具有最大相对折射率百分比Δ 1ΜΑΧ ；第一环形包层区域，其围绕并直接邻近纤芯区域并且延伸至半径&，宽W2为I-R1，并具 有相对折射率百分比分布Δ2(Γ)，其最小相对折射率百分比为Δ2ΜΙΝ;第二环形包层区域，其围绕第一环形包层区域且具有相对折射率百分比分布Δ3(γ)， 其最大相对折射率百分比为δ3ΜΧ;其中，(Δ3ΜΑΧ-Δ2ΜΙΝ)彡 0.05%，且12 大于 5μπι。
12.如权利要求11所述的光纤，其中，Δ1ΜΑΧ大于1.00%。
13.如权利要求11所述的光纤，其中，0.50%彡Δ1ΜΑΧ彡1.00%。
14.如权利要求11所述的光纤，其中，W2大于7.5 μ m。
15.如权利要求11所述的光纤，其中，所述纤芯区域具有介于1.8和2. 5之间的 alpha ( α )。
16.如权利要求11所述的光纤，其中，0·15%彡(Δ3ΜΑΧ-Δ2ΜΙΝ)彡0.5%。
17.如权利要求11所述的光纤，其中，-0.05%彡Δ2ΜΙΝΧ.5%。
18.如权利要求11所述的光纤，其中，所述光纤在850nm波长处传输至少两种模式群， 其中在850nm波长处最快的和最慢的传输的模式群之间的最大差分延迟小于5ns/km。
19.如权利要求11所述的光纤，其中，所述光纤在约850nm的波长处的带宽大于 2GHz-km。
20.如权利要求17所述的光纤，其中，所述第一环形包层区域包括氟，且所述纤芯区域 包括锗和氟。
全文摘要
本发明的一方面是一种渐变折射率多模光纤。该光纤包括一纤芯区域，其从中心线向外径向延伸至半径R1并具有正相对折射率的百分比分布Δi(r)。该纤芯区域具有最大相对折射率百分比为ΔMAX。该光纤还包括第一环形包层区域，其围绕并直接邻近纤芯区域并且延伸至半径R2，具有宽度W2为R2-R1。第一环形包层区域具有相对折射率百分比分布Δ3(r)，最小相对折射率百分比为Δ2MIN。另外，该光纤还包括第二环形包层区域，其围绕第一环形包层区域且具有相对折射率百分比分布Δ3(r)，最大相对折射率百分比为Δ3MAX，其中Δ3MAX≥0.05％。
文档编号G02B6/02GK102124385SQ200980131522
公开日2011年7月13日 申请日期2009年8月12日 优先权日2008年8月13日
发明者D·A·诺兰, M·-J·李, X·陈 申请人:康宁股份有限公司