[发明专利]一种带宽优化的多模光纤及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多模光纤及其制造方法，尤其涉及光纤通信领域万兆以太网用多模光纤及其制造方法。

背景技术

随着互联网业务的高速发展，信息社会对带宽的需求与日剧增。为了充分利用骨干网带宽，人们采用密集波分复用(DWDM)技术，但是接入网的低带宽连接使得网络中的瓶颈问题逐渐突出。因此，10Gbit/s以太网技术应运而生，它解决了低带宽接入、高带宽传输的瓶颈问题，兼容现有局域网技术，减少网络复杂性。同时，850nm波长的新型廉价激光器VCSEL(垂直腔面发射激光器)、以及光收发模块的开发和应用，大大降低网络的运行成本。采用多模光纤与廉价激光器组成的以太网宽带网络，其组网成本比单模光纤组网成本大大降低，因此，10Gbit/s以太网得到了飞速发展，最近出现40Gbit/s的传输试验。同时，FTTH的广泛应用促进了多模光纤市场的迅速增长，也加速了新型多模光纤的技术进步。

但是，在850nm和1300nm通信窗口，传统多模光纤传输1Gbps的光信号只能传输220米和550米，远远不能够满足10Gbit/s的高速网络的传输需求。更深层次的问题是，现有的多模光纤制造工艺技术无法制造出接近理想的折射率剖面分布的光纤预制棒。其主要原因在于：一方面，由于受到温度及压力等因素的影响，芯棒沉积的实际材料结构往往与设计的波导结构存在一定偏差，导致折射率剖面偏离理想剖面；另一方面，管内法制造芯棒还要经历熔缩工艺过程，即：将沉积完的空心石英玻璃管在高温下熔缩成实心的石英玻璃棒，在高温熔缩过程中材料的扩散与GeO₂的挥发，导致芯棒的中心折射率出现凹陷或者冒尖，导致芯棒的折射率剖面偏离理想剖面。因此，不同模式的光在光纤中通过不同的传输路径后不能够同时到达，形成模间色散与脉冲信号的延时，光纤的传输带宽大大急剧降低，不能够满足高速光网络的应用需求。

为了解决实际制造剖面与理想剖面的偏差，国内外光纤制造商都提出了不同的技术方案。美国专利US 4033667提出了一种改进多模光纤带宽的方法，该专利采用改进的化学气相沉积(MCVD)工艺制造光纤芯棒，采用POCl₃流量线性变化的方法调整折射率剖面，但是该方法不能够纠正折射率偏差，光纤带宽没有能够得到明显改善。美国专利US7315677B提出了一种多模光纤，该光纤的制造方法采用双折射率剖面参数的技术方案，即靠近中心部分的纤芯采用一种折射率剖面参数α1，以满足高速激光光源传输带宽的需求；靠近包层部分的纤芯采用另外一种折射率剖面参数α2，以满足普通发光二极管(LED)低速光源传输带宽的需求。该专利存在明显的缺点：在纤芯中存在两种折射率剖面分布必然导致不同位置的脉冲分裂成两组，其结果形成较大的时延；该专利报道其光纤在850nm波长200nm范围内可以实现0.02ps/m的时延，但是却没有有效模带宽数，难以支撑该专利的可信度。中国专利CN1341223A的提出一种激光优化的多模光纤，该光纤在850nm大于220MHz.km的第一激光带宽，在1300nm大于500MHz.km的第二激光带宽；在850nm至少为160MHz.km的第一满注入带宽，在1300nm至少为500MHz.km的第二满注入带宽。可以看出，该带宽性能远远不能够满足高速以太网的需求，只能够满足低速网络的应用。同时，该专利中呈现的预制棒折射率剖面中心明显不光滑，呈现毛刺现象，严重影响其脉冲时延，其差分模时延高达1ps/m，这也是该专利光纤带宽较小的最好证明。

综上所述，上述专利都没有很好地解决折射率剖面参数发生畸变的根本工艺技术问题，因此，本专利从源头上解决剖面畸变的根本问题，最大限度逼近理想剖面，减小模间色散与时延，极大地提高多模光纤的传输带宽，满足万兆高速宽带网络的应用要求。

发明内容

本发明解决的问题：针对现有多模光纤制造工艺中存在的问题，解决多模光纤实际折射率剖面参数与理想折射率剖面参数相差较大，折射率剖面中心出现冒尖或凹陷等工艺技术问题，减小多模光纤的模间色散与时延，提高多模光纤的传输带宽与高速网络的传输容量。

本发明第一个目的在于提供一种带宽优化的多模光纤的制造方法。

本发明第二个目的在于提供一种根据本发明提供的一种带宽优化的多模光纤的制造方法制造的多模光纤。

本发明提供的一种带宽优化的多模光纤的制造方法，包括如下步骤：