[发明专利]用于经改良多模带宽的光纤端结构以及相关系统和方法

说明书

技术领域

本发明的技术涉及多模光纤链路以及多模光纤链路的带宽。

背景技术

光纤可在各种应用中用于传输和处理光。实例包括：将光传送给形成在衬底上的集成光学组件或装置或从所述组件或装置接收光，在波分复用光学通信装置和系统中传输信息通道，形成光纤开关矩阵装置或光纤阵列到阵列连接器，以及产生用于光学放大或激光振荡的光增益。光纤实质上作为“光管”操作以将光限制在光纤边界内且将光从一点传送到另一点。

光学系统可包括将光传输到用于光信号传送的光纤上且从所述光纤接收光的光学元件。相对于光纤对准所述光学元件使得光学元件与光纤之间的光信号传送最优化。可能在许多光子学应用中希望将光纤与发射或接收光的光学元件精密对准。这种光学元件的实例包括光学组件，例如(但不限于)半导体激光源、检测器、透镜、滤光片、隔离器或其他光纤。就这一点来说，光纤的端部定位且对准于衬底上的光学元件之上。

对准可以是主动或被动的。主动对准通常使用昂贵的设备以生成并监视光信号以辅助或确认适当对准。被动对准涉及通过机械手段将光学元件对准以及将元件固定到位。不管使用的是主动对准还是被动对准，多模光纤使得光学组件和光纤芯之间的对准容差能够放松。由多模光纤支持的各个光模式沿着光纤芯以相对于光纤轴的特定发射角传播。与较大发射角相关的模式一般具有较长路径长度，并且因此与较大发射角相关的模式比与较小发射角相关的模式更加缓慢地沿着光纤传播。然而，当将例如脉冲的波形发射到多模光纤中时，光分布于一组模式中。由于不同模式通常以不同速度传播，所以脉冲会因为模式色散而变得扭曲。如果依次发射多个脉冲，那么在长光链路或者脉冲以较高工作频率生成且因此脉冲是短的并紧密间隔的情况下，相邻脉冲可能最终彼此混合。为了减轻多模光纤中的模式色散，可能需要减少发射到多模光纤中的波形的时钟频率。然而，减少波形的时钟频率减少了链路传输数据的速率。

发明内容

详细描述所揭示的实施例包括多模光纤设备、多模光纤以及用于改良光纤链路带宽的相关方法。一或多个端结构可以安置在多模光纤的光纤端，以通过减少和/或消除模式色散来改良链路带宽。模式色散可由光纤中的由接收光激发的高阶模式或模式群组造成。当具有差异较大的群组延迟的模式群组由同一信号激发时，可发生模式色散。模式色散仍然可限制光纤链路的带宽。进一步地，当光纤的长度增加时，模式色散也增加。在某些实施例中，揭示了用于减小在光纤中光的发射角度范围的用于多模光纤的端结构，以减少所激发模式群组的数量并且因此减少模式色散。在其他实施例中，揭示了用于减少或消除由在光纤的两个不同平面中的接收光的放大所导致的耦合散光的用于多模光纤的端结构。在其他实施例中，揭示了用于导向高阶模式或群组使所述高阶模式或群组远离光检测器以减少或消除模式色散的用于多模光纤的端结构。

在一个实施例中，揭示了光纤设备，且所述光纤设备包含多模光纤，所述多模光纤具有用于接收光的源端。棱镜结构安置在多模光纤的源端。本实施例中的棱镜结构旨在减少或消除耦合散光以减少或消除模式色散。在另一实施例中，揭示了包含具有用于接收光的源端的多模光纤的光纤设备。凸形剖面透镜安置在多模光纤的源端、检测器端或同时在源端和检测器端。凸形剖面透镜旨在抵消对进入光纤的接收光的放大以减小发射角，从而减少或消除高阶模式或模式群组。凸形剖面透镜还可以安置在多模光纤的检测器端，以导向高阶模式或模式群组使所述高阶模式或模式群组远离光检测器以减少或消除模式色散。可以通过例如在光纤的光纤端中安置多个倾斜刻面来提供本文所揭示的凸形剖面透镜。可以使用激光切割工序来安置凸形剖面和/或倾斜刻面以在光纤端中形成凸形剖面。

将在以下详细描述中阐述其他特征及优点，且特征及优点将部分地易于由所属领域的技术人员根据描述显而易见，或通过实践如本文所述的实施例而了解，本文所述的实施例包括以下详细描述、权利要求书以及附随图式。

应了解，前述总体描述及以下详细描述呈现实施例，且意在提供用于了解本发明的性质及特性的综述或框架。包括附随图式以提供进一步了解，且附随图式被併入且构成本说明书的一部分。图式说明多种实施例，且与描述一起用于解释所揭示概念的原理及操作。

附图说明

图1是由光纤组成的示范性多模光纤链路，所述光纤安置在发射光到光纤的源端中的光学光源与在光纤的检测器端检测发射光的光检测器之间；

图2A是图1的多模光纤的源端的侧视图；

图2B是图1的多模光纤的顶视图；

图3是图1的多模光纤的近侧视图；