[发明专利]对弯曲损耗不敏感的多模光纤

说明书

技术领域

本发明涉及光纤传输领域，尤其涉及对弯曲损耗不敏感的多模光纤。

背景技术

传统上，光纤包括：具有传输和可选地放大光信号的功能的光纤芯；以及具有将光信号限制在纤芯内的功能的光包层。为此，纤芯的折射率n_c和包层的折射率n_g具有如下关系：n_c＞n_g。

术语“折射率分布”指示了将折射率和光纤半径相关联的函数的图形。传统上，沿着横轴标绘相对于光纤中心的距离，并且沿着纵轴标绘光纤纤芯的折射率和光纤光包层的折射率之间的差。通常将折射率分布描述为该分布的形状的函数。因而，对于呈现分别作为阶梯形、梯形、三角形或渐变形的各个形状的图形，使用术语“阶梯”、“梯形”、“三角形”或“α(alpha)”来描述折射率分布。这些曲线代表光纤的理论分布或设计分布，并且光纤的制造约束可能导致略微不同的分布。

主要存在多模光纤和单模光纤这两类光纤。在多模光纤中，对于给定波长，多个光模式沿着光纤同时传播，而在单模光纤中，高阶模式被大幅衰减。单模光纤或多模光纤的直径通常为125微米(μm)。多模光纤的纤芯的直径通常为50μm或62.5μm，而单模光纤的纤芯的直径通常约为6μm～9μm。由于源、连接器和维护较为便宜，因此多模系统比单模系统便宜。

多模光纤通常用于诸如本地网络等的要求带宽宽的短距离应用。多模光纤成为ITU-T标准G.651.1下的国际标准的主题，其中，ITU-T标准G.651.1针对光纤之间的兼容性要求特别定义与带宽、数值孔径和纤芯直径有关的标准。已采用OM3标准来进行长距离(即，长达300米(m))内的宽带应用(通常为10千兆位/秒(Gb/s))。随着宽带应用的发展，平均纤芯直径已从62.5μm缩减至50μm。

为了可用于宽带应用，光纤必须呈现尽可能宽的带宽。对于给定波长，带宽的特征表现在于以下几个方面。因而，在已知为“过满注入(overfilled launch)”(OFL)的饱和注入条件下的带宽和“有效模式带宽(effective modal bandwidth)”(EMB)之间进行区别。获取OFL带宽假定使用例如激光二极管或发光二极管(LED)等在光纤的整个径向面上呈现均匀激发的光源。然而，最近研发的已知为垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser，VC SEL)的宽带应用中使用的光源在光纤的径向面上呈现不均匀(不均一)激发。利用该类光源，OFL带宽不太恰当，并且优选使用有效模式带宽EMB，这是因为其允许该光源的不均匀激发。

无论所使用的源如何，所计算出的有效模式带宽EMBc都估计多模光纤的最小EMB。通过色散模式延迟(dispersion mode delay，DMD)的测量以已知方式来获得该EMBc。

图1示出使用FOTP-220标准的如于2002年11月22日在TIA SCFO-6.6版本中公开的标准的DMD测量的原理。已使用这些标准执行了本发明的DMD测量。通过向光纤20连续注入在各连续脉冲之间存在径向偏移的给定波长λ₀的光脉冲21、并且通过测量各脉冲在光纤的给定长度L内的延迟，来获得DMD图。注入相对于多模光纤的纤芯的中心22具有不同径向偏移24的相同光脉冲21。为了表现直径为50μm的光纤的特征，FOTP-220标准要求执行各自采用不同的径向偏移的二十六(26)次单独测量。基于这些测量，可以以已知方式推知DMD的映射23(DMD图形)和计算出的有效模式带宽EMBc。

标准TIA-492AAAC-A标准化了宽带以太网(Ethernet)传输网络应用中在长距离内所使用的直径为50μm的多模光纤所需的性能。OM3标准在波长850纳米时保证了大于或等于2000兆赫-千米的EMB(在波长850nm时为2000MHz.km)，从而获得长达300米、速率为10Gb/s(例如，10千兆位以太网(GbE))的无差错传输。OM4标准在波长850nm时保证了大于或等于4700MHz.km的EMB，从而获得长达550米、速率为10Gb/s(10GbE)的无差错传输。

然而，在多模光纤中，带宽是由于各个模式之间沿着光纤的传播时间差或群延时而产生的。特别地，对于给定传播介质(在阶梯折射率多模光纤中)，各种模式的群延时不同。

这导致在沿着光纤传播的脉冲之间产生时间偏移。例如，在图1中，在各个脉冲之间可以看到时间偏移。