具有减少的泄漏模影响的抗弯多模光纤的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光纤传输，并且，更确切地说，涉及一种具有减少的泄漏模数目的抗弯 多模光纤。
【背景技术】
[0002] 光纤常规地由传输光学信号的光芯体及将光学信号限制在光芯体内的光包层构 成。为此，芯体的折射率η。大于包层的折射率ng。光纤大体上的特征在于将光纤的折射率 η与光纤的半径r相关联的折射率分布：相对于光纤中心的距离r展示在X轴上且半径r处 的折射率与光包层的折射率之间的差值Δη展示在y轴上。
[0003] 现如今，存在两种主要类别的光纤：多模光纤及单模光纤。在多模光纤中，对于给 定波长，若干光学模式沿着光纤同时传播，而在单模光纤中，高阶模式被切断或大幅衰减。
[0004] 多模光纤通常用于需要高带宽的短距离应用（诸如局域网（LAN)及多住户单元 (MDU))，更一般来说称为室内网络。多模光纤的芯体通常具有50μm或62. 5μm的直径及 α渐变折射率分布。在此类应用中，常规的光纤可能经受非故意的弯曲，所述非故意的弯曲 可引起固有损耗且因此改动模式功率分布及其带宽。
[0005] 确保多千兆位以太网通信中的多模光纤的良好性能的重要参数为弯曲损耗抗性 及带宽。
[0006] 已知的提高多模光纤的弯曲损耗抗性的解决方案在于在渐变折射率芯体与包层 之间添加低折射率部分（depressed-indexportion)。通常被称作低折射率管槽的此低折 射率部分具有相对于光纤包层的负折射率差值，且其位置及尺寸经设计以便避免带宽的退 化。
[0007] 然而，虽然低折射率管槽的存在提高了导光模式的弯曲损耗抗性，但其也会产生 被称作"泄漏模"的额外的寄生模式从而与导光模式共同传播。光射线正在低折射率管槽介 面处部分地反射时，与来自折射率分布自身的导光模式相比，泄漏模展现额外的损耗（通 常被称作"泄漏损耗"）。
[0008] 常规的多模光纤内（也就是，不具有弯曲损耗抗性装置的多模光纤）也有泄漏模， 但泄漏模实际上几乎不存在，这是因为其泄漏损耗的程度极其高。另一方面，在已知的光 纤的管槽辅助设计的情况下，泄漏模的泄漏损耗如此地被减少，以致于泄漏模传播若干米 甚至更远，此对于与常规的多模光纤的兼容性至关重要。在满溢启动（〇FL，Over Filled Launch)条件下，确实发现泄漏模的出现会妨碍特征测量、芯体尺寸（a)及数值孔径（ΝΑ)测 量使其被特别高估。这是有问题的，因为光纤之间的互连需要紧密的公差。
[0009] 因此，高效的做法是提供一种多模光纤，所述多模光纤具有泄漏模对光学特征 (比如芯体尺寸及数值孔径）的有限影响，且仍然提供弯曲损耗抗性，同时允许宽的模态带 宽。
[0010] 举例来说，US2009/0154888、US2008/0166094、JP2006/47719、US 2011/0123161、US2010/0067858的专利文件涉及在包层内具有用于减少弯曲损耗的低折 射率管槽的渐变折射率光纤。然而，这些文件中无一揭示解决泄漏模对光学特征产生影响 的问题的解决方案。
[0011] US2011/058781的专利文件也涉及管槽辅助多模光纤。此文件提出通过将低折射 率管槽的体积界定为包括于-40μm与-30μm之间而增强光纤的弯曲损耗抗性。该发明给 出限制泄漏模对数值孔径（也就是，对光纤输出的光点的发散）的有害影响的规则，但并未 提供任何用于将对其他光学特征（例如，比如光芯体尺寸）产生的影响减到最小的解决方 案。实际上，泄漏模在特征测量期间导致人工芯体尺寸放大（芯体看起来比实际大）。因 此，此已知的解决方案并不是最佳的。
【发明内容】
[0012] 在至少一个实施例中，本发明尤其是针对克服现有技术的这些不同缺点。
[0013] 更确切地说，本发明的至少一个实施例的目的是提供一种多模光纤，其具有泄漏 模对光学特征的有限影响，同时提供高弯曲损耗抗性及供多模传输的宽的模态带宽。
[0014] 至少一个实施例的另一目的是提供一种在泄漏损耗与弯曲损耗之间确保比现有 技术光纤中的一者更好的平衡的多模光纤。
[0015] 至少一个实施例的另一目的是提供一种制造简单且花费极少的多模光纤。
[0016] 在本发明的一个特定实施例中，提出包括光芯体的多模光纤及环绕所述光芯体的 光学包层，所述光芯体具有渐变折射率分布，所述光学包层包括：
[0017]-环绕所述光芯体的内层，
[0018]-环绕所述内层被称作"低折射率管槽"的中间层，
[0019]-环绕所述低折射率管槽且具有恒定折射率的外层，
[0020] 所述低折射率管槽具有宽度W及相对于所述外层的负折射率差值Δnt。
[0021] 根据本发明的低折射率管槽经布置以便符合以下不等式：
[0022] 0. 585677-114. 681XS+13. 7287XS2+18. 7343XSXW-4. 61112XSXΔnt. 103-〇. 913789XWXΔnt. 103|+2XWXΔnt. 103< -30
[0023] 其中：
[0024]S为内包层的宽度，其包括于0.6μπι与1.6μπι之间；
[0025] Ant包括于-11. 10 3与-4. 10 3之间；
[0026]WXΔnt. 103小于-25μm。
[0027] 大体原理是提出一种在光学包层内包括低折射率管槽的多模光纤，所述多模光纤 具有经优化以用于限制泄漏模对光学特征的影响的折射率分布，同时具有高弯曲损耗抗 性。为此，内包层宽度S的值、管槽宽度W的值及管槽折射率差值△1^也被称为"管槽深 度"）将被充分选择以便符合上文描述的不等式与条件两者。
[0028] 首先，为了限制泄漏模的影响，内包层宽度S、管槽宽度W及管槽深度Ant应符合 所述不等式：其对应于代表泄漏模对光纤的光学特征的影响程度的验收标准。接着，内包层 宽度S的条件被用于使得多模光纤能够实现高模态带宽。管槽参数Ant的条件被用于光 纤的大规模生产及实施。最后，乘积WXAnt. 103的条件被用于使弯曲损耗尽可能低。
[0029] 此类低折射率管槽辅助光纤的巧妙的实施方案在泄漏模的负面影响与弯曲损耗 之间产生比现有技术光纤中的一者好的平衡，同时保持宽的模态带宽。
[0030] 减少在光纤内传播的泄漏模数目意味着减小对多模光纤的特征测量的干扰。结果 特别地是相对于现有技术光纤的光芯体尺寸的测量的更精确估计（现有技术光纤大体上 被高估光芯体尺寸）。因此，根据本发明的管槽辅助多模光纤保证与常规多模光纤（不含低 折射率管槽）的更好的兼容性。
[0031] 另外，根据本发明的光纤制造简单且花费极少，这是因为只需要根据低折射率管 槽的期望折射率分布来调整光学包层的不同部分的掺杂。
[0032] 有利的是，内层的宽度S包括于0.8μπι与1.2μπι之间。
[0033] 此取值范围提供短距离应用必需的具有高模态带宽的多模光纤。
[0034] 根据一个有利的特征，相对于外层的负折射率差值包括于-8. 10 3与-4. 10 3之间。
[0035] 此取值范围使得弯曲损耗进一步减少。此用于抗弯性提高与泄漏模抗性之间的最 佳平衡。
[0036] 在一例示性实施例中，内层具有基本上等于外层的折射率的恒定折射率。
[0037] 在一替代例示性实施例中，更有利的是，内层具有相对于外层的折射率差值，所 述折射率差值包括于大约-0.40x10 3与2. 00x10 3之间，且更精确地大约-0.27x10 3与 1. 19x10 3之间，且甚至更精确地在-0. 10x10 3与0. 60x10 3之间。
[0038] 此允许较高带宽的多模光纤。
[0039] 有利的是，光芯体的渐变折射率分布为α渐变折射率分布，其可被如下界定：
[0041]其中：
[0042]a为光芯体的半径；
[0043]η。为光芯体的最大折射率（其大体上对应于光芯体中心的折射率值，也就是r= 〇);
[0044] 1. 9 <α< 2. 2,α为界定光芯体的渐变折射率分布形状的无量纲参数；
[0045]
Α为归一化的折射率差值且ηι为光芯体的最小折射率值（其大体 上对应于外包层的折射率值）。
[0046] 光芯体的α折射率分布允许减小模间分散。参数（α)经选择以便在目标操作波 长处提供最大带宽，例如，最大带宽诸如850nm或1300nm。
[0047] 根据一个有利的特征，光芯体具有相对于外层的最大折射率差值△n。，所述折射 率差值包括于大约11x10 3与18x10 3之间，更精确地大约13x10 3与16x10 3之间。
[0048] 有利的是，所述低折射率管槽的外端与光纤的中心分离，所述光纤的半径rt小于 32μm，且更精确地小于30μm。
[0049] 优选地，多模光纤具有包括于0. 185与0. 215之间的数值孔径，且光芯体具有包括 于大约22μm与27μm之间的半径a。下文被称作NA的数值孔径为表征光纤可接受或发出 光点的角度范围的无量纲数值。其可由以下等式界定
[0050] 在另一个实施例中，本发明涉及包括上文中在多模光纤的不同实施例中的任一个 中所描述的至少一个多模光纤的光学系统。此多模光学系统可为光学家庭网络，例如，诸如 局域网（LAN)及/或多住户单元（MDU)。
【附图说明】
[0051] 通过以下描述将体现本发明的实施例的其他特征及优点，所述描述是借助于示意 性且非穷举的实例并且通过附图提供的，在所述附图中：
[0052]-图1以图形方式提供根据本发明的一个实施例的光纤的折射率分布；
[0053]-图2展示在本发明的低折射率辅助光纤与上文参照【背景技术】描述的现有技术的 低折射率辅助光纤之间、根据本发明的线性模型计算出的比较。
[0054]-图3以图形方式描绘根据本发明的光纤的随光纤的管槽体积而变的弯曲敏感 度，所述弯曲敏感度是在IEC60793-1-47标准中所界定的启动条件下在850nm的波长处被 测量。
【具体实施方式】
[0055] 本发明的大体原理是提出一种多模光纤，其包括管槽辅助设计，从而允许限制泄 漏模对光学特征（特别是（但非排他地）对光芯体尺寸）产生的负面作用，同时提供抗弯 性及高模态带宽的实现。
[0056]图1描绘根据本发明的一个实施例的光纤的折射率分布n(r)。其描述折射率值η 与离光纤中心的距离r之间的关系。
[0057] 相对于光纤中心的距离r展示在X轴上，且半径r处的折射率与外包层的折射率 之间的差值n(r)-]^展示在y轴上。
[0058] 本发明的纤维是具有光芯体（0 <r<a)及环绕所述光芯体的光学包层（a<r) 的多模光纤。
[0059] 光学包层从光纤的中心到外围尤其包括下列几者：环绕光芯体的内层（下文被称 作"内包层"）、环绕内包层的中间层（下文被称作"低折射率管槽"）、环绕低折射率管槽的 外层（下文被称作"外包层"）。
[0060] 内包层直接环绕光芯体。内包层的末端位于离