制造多模光纤的方法
【专利摘要】一种多模光纤从光纤预制棒被拉制，并且在所述拉制步骤中，沿所述光纤的长度向光纤引入一系列的扰动，所述扰动表现出非恒定的幅度或重复周期。
【专利说明】制造多模光纤的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请根据美国35 U.S.C.§ 120要求于2011年8月22日提交的美国申请N0.13/214554的优先权，该申请的内容作为依据并且通过引用整体结合于此。
技术背景
[0003]本公开涉及多模光纤及其制造方法，尤其涉及向多模光纤以及所得光纤引入扰动的方法。
[0004]高带宽多模光纤对于数据中心应用引人注目。为了获得高带宽，多模光纤的折射率分布通常被设计为表现出α在约1.7和2.3之间的α分布形状。然而，光纤带宽可能对制造过程中不可避免出现的折射率分布的波动和误差敏感。这些分布波动和误差可以分为两种类型:α误差和非α误差。α误差是从理想α分布的整体分布偏离。非α误差是理想分布附近相对小的折射率波动，诸如中心线缺陷、分布扩散尾、以及随机折射率波动，诸如折射率分布中发生的小尖峰或倾斜。据信非α误差可能趋向于分裂每个模式群中的模式，从而提高所有模式群之间的时延扩展。在实际光纤制造过程中，这样的α误差很难完全避免。修复非α误差的一个方法是在光纤制造过程中改进分布控制。然而，很难将所有小折射率波动减少到能够实现高带宽(例如3-4 GHzKm或更高)的程度。
【发明内容】
[0005]一个方面涉及制造多模光纤方法，该方法包括从光纤预制棒拉制所述光纤，并且在所述拉制步骤中，沿光纤的长度引入一系列扰动，所述扰动表现出沿光纤长度变化的重复周期。如在此所使用的，扰动是光纤芯或包层中足以影响光沿光纤的传播的折射率变化。
[0006]另一个方面涉及光纤，该光纤包括梯度折射率芯，所述光纤包括沿光纤长度的一系列扰动，所述扰动表现出沿光纤长度变化的重复周期。
[0007]通过采用沿多模光纤长度的受控折射率扰动，每个模式群中都可能引起模式耦合。在一个实施例中，光纤纵轴在光纤上留下旋转，其中在光纤的至少一部分上，留在光纤上的旋转是顺时针与逆时针交替的，在光纤内的旋转重复距离为至少5cm并小于100cm，且沿该多模光纤长度存在多个不同的旋转反转距离，其中多个不同旋转反转距离包括最小旋转反转距离以及最大旋转反转距离。然而，在所有在此公开的示例和实施例中，可以使用替换方法引入扰动，例如将光纤与空气射流接触以在制造过程中局部冷却光纤，或将光纤与激光接触以在制造过程中局部加热光纤。在此采用的调频旋转分布可以是表现出非恒定幅度或重复周期的任何形状的扰动。
[0008]优选的，用于引入调频旋转的旋转分布是非恒定周期形状，其中光纤首先被顺时针旋转之后被逆时针旋转。此外，不是改变扰动周期，而是可以沿光纤长度改变扰动幅度以实现同样的模内I禹合。
[0009]在一些实施例中，旋转函数并非大体上的正弦，并且它们具有足够的变化性以在光纤带宽内提供实质性增长( 例如30%至50%的改进)。具体的旋转函数是否是“大体上的正弦”可以通过对旋转函数执行复数傅立叶分析并比较由此确定的函数不同分量的系数大小而确定。该复数傅立叶分析采用领域内技术人员所周知的传统方法执行。当旋转函数的一个振动分量(基本分量)的系数大小比所有其他振动分量(次级分量)的系数大小以及任何恒定分量的系数大小占主导时，该函数是大体上的正弦。从定量角度，当基本分量的系数大小是每个次级分量系数大小及恒定分量的系数大小的至少约三倍时，出现主导。在一些实施例中，沿光纤长度执行频率调制和幅度调制以实现最佳的带宽增加。当这样变化后，这种旋转对于各种模式实现了模间能量转移(模式耦合)。这样的能量转移在改进多模光纤带宽方面非常有效。
[0010]折射率扰动周期优选的在约5cm至IOOcm的范围内，更优的在IOcm至60cm范围内，且频率优选的在约I至20m-1范围内，更优的在约1.7至IOnT1范围内。所提出的方法通过在每个模式群内引入受控模式耦合、或模内耦合，使原本由于多模光纤的每个模式群的非α误差而产生的最小化时延，从而增大光纤带宽。该解决方案比改进光纤预制棒的制造过程来去除所有可能的非α误差更易实现，得到低成本的MMF。
[0011]额外特性及优势将在下面的【具体实施方式】中陈述，并且通过描述而对于本领域技术人员变得显而易见，或者通 过实践本文(包括下述的【具体实施方式】、权利要求、以及附图)所描述的实施例而认识到。
[0012]应当理解前述的总体描述以及下述的【具体实施方式】都仅是示例性的，并且意在为对权利要求的性质和特征的理解提供概述或框架。包括附图是为了提供进一步的理解，且附图被结合进并构成了本说明书的一部分。附图示出了一个或更多实施例，并连同描述用于解释各种实施例的原理和操作。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是示出能够实现本文所公开的方法的光纤制造过程的示意图。
【具体实施方式】
[0014]已发现，一种减少原本由非α折射率分布误差造成的时延扩展的方法是引入受控模式耦合。与关注会导致衰减惩罚的不同模式群之间的模式耦合不同，在此公开的方法引起每个模式群内的耦合，即模内耦合。如果每个模式群内的模式相互耦合，它们将以平均速度传播。其结果就是，在每个模式群中的模式间的时延将会达到平均，并且不同模式群之间的时延减小。
[0015]为了在两个模式间建立模式耦合，需要沿光纤的周期性折射率扰动以实现相位匹配。扰动周期可以通过两个模式间的相位匹配条件确定。如果两个模式之间的传播常数之差为Δ β且有效折射率之差为Δ Iff,扰动周期由下列方程确定:.2π λ( Λ
[0016]
【权利要求】
1.一种制造多模光纤的方法，包括:从光纤预制棒拉制所述光纤，并且在所述拉制步骤中，沿光纤的长度引入一系列的扰动，所述扰动表现出非恒定的幅度或重复周期。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述引入扰动的步骤包括向所述光纤引入旋转。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向所述光纤引入旋转包括以非恒定幅度旋转所述光纤。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述向述光纤引入旋转包括以非恒定重复周期旋转所述光纤。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述非恒定重复周期包括在5cm至Im之间的多个周期。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述扰动被引入所述光纤，并且扰动周期的幅度沿光纤的长度被调制。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述扰动被引入所述光纤，并且扰动周期的频率沿光纤的长度被调制。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述扰动被引入所述光纤，并且扰动周期的幅度沿光纤的长度被调制。
9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述扰动被引入所述光纤，并且扰动周期的频率沿光纤的长度被调制。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述引入扰动的步骤包括使所述光纤接触空气射流。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述引入扰动的步骤包括使所述光纤接触激光。
12.—种光纤，包括:梯度折射率芯，所述光纤包括沿光纤长度的一系列扰动，所述扰动表现出沿光纤长度变化的重复周期或幅度。
13.如权利要求9所述的光纤，其特征在于，所述光纤扰动包括被引入所述光纤的旋转。
14.如权利要求9所述的光纤，其特征在于，扰动周期的幅度沿光纤长度被调制。
15.如权利要求9所述的光纤，其特征在于，扰动周期的频率沿光纤长度被调制。
16.如权利要求10所述的光纤，其特征在于，扰动周期的幅度沿光纤长度被调制。
17.如权利要求10所述的光纤，其特征在于，扰动周期的频率沿光纤长度被调制。
【文档编号】G02B6/028GK103748490SQ201280040900
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2012年8月15日 优先权日:2011年8月22日
【发明者】李明军 申请人:康宁股份有限公司