[发明专利]利用多模光纤的波长多路复用光学系统

说明书

技术领域

本发明涉及光纤传输领域，更具体地，涉及需要大带宽的短距光 学传输系统所使用的多模光纤。

背景技术

多模光纤被用于短距应用和局域网络。与单模光纤约8～9μm的 纤芯直径相比，多模光纤的纤芯一般具有约50μm的直径。因而对于 特定波长，多个携带相同信息的光模可同时沿光纤传播。带宽与在光 纤多模芯内传播的光模态的群速度直接相关。为确保高带宽，需要所 有模的群速度都相等，换句话说，模态间色散即较低模与较高模之间 群速度的差应当为零，或者至少对特定波长被最小化。多模光纤已经 成为标准ITU-TG..651下国际标准的对象，标准ITU-TG..651具体定 义了带宽、数值孔径、纤芯直径的标准，这些标准与光纤间兼容性这 些要求有关。

为减小多模光纤内的模态间色散，从二十世纪七十年代以来已经 提出用抛物线纤芯分布来制造渐变折射率光纤。这样的光纤已经被使 用很多年，并且其性质已经具体描述在D.Gloge等人的“Multimode theoryofgraded-corefibers”，BellSystemTechnicalJournal1973，pp 1563-1578和G..Yabre的“Comprehensivetheoryofdispersionin graded-indexopticalfibers”，JournalofLightwaveTechnology，February 2000，Vol.18，N⁰2，pp166-177这些出版物中。

渐变折射率分布可以用某点距光纤中心的距离r与作为该距离r 的函数的该某点处的折射率n之间的关系来定义：

n=n11-2Δ(ra)α]]>

其中α＞0；(α→∞对应于阶跃折射率分布)；

n₁为该多模纤芯的最大折射率；

a为该多模纤芯的半径；以及

Δ=(n12-n02)2n12]]>

其中n₀是该多模纤芯的最小折射率，其通常对应于包层(最经常 地由二氧化硅制成)的折射率。

因此，具有渐变折射率的多模光纤具有旋转对称的纤芯分布，使 得沿任一径向方向，折射率的值都是从光纤中心向其外围连续减小。 这些曲线一般代表着光纤的理论分布或目标分布，然而光纤制造的局 限性可能导致稍微差异的分布。

当光信号在这种具有渐变折射率的纤芯内传播时，不同的模经历 不同的传播介质，而不同的传播介质会在不同程度上影响它们的传播 速度。通过调节参数α的数值，可以在理论上获得对所有模实际上相 等的群速度，从而对特定波长实现减小的模态间色散。介于1.8～2.2 之间的参数α的值一般地允许获得对模态色散令人满意的限制。

然而，参数α的优化值仅对特定波长有效。因此，多模光纤典型 地传输的是具有特定波长的单色(monochromatic)光信号，光纤的α 分布对该特定波长是优化的。