[发明专利]高数值孔径多模光纤

说明书

相关申请交叉参考

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2010年3月2日提交的美国临时申请系列第61/309660号的优先权。

技术领域

本发明一般涉及光纤，更具体地涉及多模光纤。

背景技术

康宁公司（Corning Incorporated）制造和销售InfiniCor62.5μm光纤和InfiniCor50μm光纤，前者是纤芯最大相对折射率差约为2%、纤芯直径为62.5μm的多模光纤，后者是纤芯最大相对折射率差约为1%、纤芯直径为50μm的多模光纤。康宁还制造100/140 CPC3多模光纤，它是纤芯直径为100μm、未掺杂二氧化硅包层直径为140μm、数值孔径为0.29的渐变折射率光纤。

发明内容

本文揭示了具有大纤芯直径和高数值孔径的多模光纤。本文所揭示的多模光纤包含纤芯半径大于30μm的渐变折射率纤芯区和包围所述纤芯区的包层区，所述包层区可包含凹陷折射率（depressed-index）环形包层区，该环形包层区相对于包层的另一部分而言是折射率凹陷的。凹陷折射率包层区可优选与纤芯直接相邻。掺杂氧化钛的包层区包围上述包层区。氧化钛的含量可大于5重量%，更优选大于8重量%，并且可大于10重量%。氧化钛掺杂区的宽度为1-5μm。光纤的总外直径优选小于120μm，850nm满溢带宽（overfilled bandwidth）可大于200MHz-km。

光纤纤芯优选为玻璃，凹陷折射率环形区和任何包层区也可以是玻璃。凹陷折射率环形包层区优选具有约小于-0.1的折射率差和至少1μm的宽度，更优选具有约小于-0.2的折射率差和至少2μm的宽度。凹陷折射率环形包层区优选与纤芯直接相邻。然而，凹陷折射率环形包层区可与纤芯隔开，例如隔开距离小于4μm，更优选1-4μm。本文所揭示的这种光纤能够表现出大于200MHz-km的850nm满溢带宽。本文所揭示的光纤优选具有小于120μm的最外层玻璃直径，更优选小于110μm。

较佳的是，纤芯的折射率分布具有抛物线形状或者基本上呈抛物线的形状。凹陷折射率环形部分可例如包含具有许多孔隙的玻璃，或者包含掺有负掺杂剂（downdopant）如氟、硼或其混合物的玻璃，或者包含掺有一种或多种这样的负掺杂剂并另掺有包含许多孔隙的玻璃的玻璃。在一些优选的实施方式中，凹陷折射率环形部分由掺氟二氧化硅玻璃组成。在一些实施方式中，凹陷折射率环形部分具有约小于-0.2%的折射率差和至少1μm的宽度，更优选具有约小于-0.3%的折射率差和至少2μm的宽度。

在一些包含具有孔隙的包层的实施方式中，所述孔隙在一些优选实施方式中以非周期性方式位于凹陷折射率环形部分内。我们说“以非周期性方式位于”的意思是，当从光纤上取一个截面（如垂直于纵轴的截面）时，非周期性排布的孔隙随机地或以非周期性方式分布在光纤的一部分中（例如位于凹陷折射率环形部分）。沿着光纤长度上不同的位置所取的类似截面将具有不同的随机分布截面空穴图案,即各截面具有不同的空穴图案，而孔隙的分布和孔隙的尺寸不完全一致。也就是说，所述孔隙是非周期性的，即它们在光纤结构内不是周期性排布的。这些孔隙沿着光纤的长度（即平行于纵轴）拉长（伸长）,但是对于传输光纤的常规长度来说，不会在整根光纤的整个长度上延伸。据信，孔隙沿光纤长度延伸的距离小于20m，更优选小于10m，甚至更优选小于5m，在一些实施方式中小于1m。

本文所揭示的多模光纤具有非常低的弯曲诱导衰减，特别是非常低的微弯诱导衰减。因此，所述多模光纤可包含：渐变折射率玻璃纤芯；以及第二包层，所述第二包层包含包围所述纤芯的凹陷折射率环形部分，所述凹陷折射率环形部分具有约小于-0.2%的折射率差和至少1μm的宽度，更优选具有约小于-0.3%的折射率差和至少2μm的宽度，其中所述光纤在850nm的0.5圈3mm直径心轴缠绕衰减增幅小于或等于0.5dB/圈，数值孔径大于0.24，更优选大于0.26，最优选大于0.28，满溢带宽在850nm大于200MHz-km，更优选在850nm大于500MHz-km，甚至更优选在850nm大于700MHz-km，最优选在850nm大于1000MHz-km。