[发明专利]供激光器和LED光源和使用上述器件的系统之用的经激光优化的多模光纤及方法

说明书

相关的专利申请

根据U.S.C.§120，本申请请求美国专利申请60/121,169(申请日：1999年2月22日)的60/174,722(申请日：2000年1月6日)的优先权。

发明背景

1.发明领域

本发明总的涉及一种多模光纤以及可供采用低数据速率的通信系统以及采用高数据速率的电信系统使用的方法，尤其涉及一种多模光纤以及为现代激光光源，以及为普通发光二极管光源设计应用的最佳方法。

尽管本发明能有广阔的应用范围，但是它在以速率等于和超过1千兆比特/秒的传输数据来设计的电信系统中尤其有用。

2.技术背景

电信系统的目的一般是要在较长的距离，较短的时间内传输较大量的信息。过去已经证明，这个目标是一个看不到有明显的尽头的移动目标。当系统用户的数目和系统使用的频率增加时，系统资源的需求也随之增加。

直至最近，数据网通常已经由采用相对较低的数据速率的局域网(LANs)来提供服务。因此，在这些应用中，发光二极管(LEDs)必须是并且继续是最常用的光源。但是，当数据速度开始增加到LED的调制能力之外时，系统协议从LED移出至激光光源。这种变迁由最近移向可能在速率等于和超过1千兆比特/秒的传送信息的系统所证明。

尽管这种传输速度将大大加强LANs的能力，但是它不会对系统所有者产生即时的关心。在电信系统中目前所采用的多模光纤主要是设计用来供LED光源使用的，并且通常在设计用来在等于或大于1千兆比特/秒的速率下发送信息的系统中，是无法使激光器的使用最佳化的。与LED光源相比，激光光源对多模光纤质量和设计有不同的需求。历史上，用LED光源把在多模光纤的纤芯处的折射率分布已调谐到产生高的带宽，其中LED光源往往会导致过量充满纤芯。来自LED光源输出脉冲的光强度分布和光纤的折射率分布的组合产生过量充满的常见加权，它会在输出脉冲中导致具有相对平滑的上升和下降。虽然会有与理想的近抛物线的折射率分布的微小偏差而引起的峰顶或平顶，但它们的幅度大小不会影响在低数据速率的系统性能。但是，在激光系统中，光源的强度分布把它的能量集中在靠近多模光纤的中心处。因此，在光纤外形中的微小偏差可在脉冲的上升与下降中产生显著的干扰，它对系统的性能可能有较大的影响。这效应能以过分低的带宽，过分高的暂时不稳定性，或者两者都有的形式出现。虽然，由改变光源的激励条件，诸如补偿激励模式调整的连接光缆或激光光束扩展器，在一定程度上来修正这些缺陷是可能的，但是，通常这不是一个为系统所有者实用的解决办法。

对于LAN系统其典型的场地配置被设计成能满足某种特定的连接长度。至于场地支柱(它在大楼之间通过)的标准一般是具有一长达约2千米的连接长度。大楼支柱或升降机(它在大楼的楼层间通过)一般是具有一长达约500米的连接长度。水平的连接长度(它在大楼一个层面上的办公室之间通过)一般是具有一长达约100米的连接长度。较老式的或近代的LAN技术，诸如10兆比特以大网，用标准级的多模光纤可以获得2千米的连接段传输。但是，能有千兆比特/秒和更高的传输速率的新一代系统，用目前能买到的标准多模光纤不可能实现所有这些连接段。在850nm的窗口中，标准多模光纤仅限于约为220米的连接段。在1300nm窗口中，标准级光纤仅限于约为550米的连接段。因此，目前的技术至多仅能覆盖三个场地连接段中的二个。要全部启动一具有千兆比特/秒传输速率的LAN，就需能在每三个连接段上传输信息的多模光纤。

在这里所用的过量填满(OFL)带宽被定义为带宽，它采用标准测量技术，见EIA/TIA 455-51 FOTP-51A，“多模玻璃光纤信息传输容量的脉冲失真测量”中的描述，而激励条件则见EIA/TIA 455-54A FOTP-54：“用于对多模光纤的过量激励条件的模式振动器的规定”的描述。