[发明专利]弯曲优化多模光纤的DMD性能的改进

说明书

相关申请

本申请要求2010年2月9日提交的申请号为61/302,696的美国临时申请和2010年2月22日提交的申请号为61/306，607的美国临时申请的优先权，这些申请的全部内容通过引用结合于此。本申请还涉及2009年8月17日提交的序号为12/583,212的美国专利申请和2010年2月16日提交的序号为12/658,804的美国专利申请，这些专利申请的全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本申请中所描述和要求权利的发明涉及针对不寻常的弯曲损耗和模式色散特性而设计的多模光纤。

背景技术

光纤在弯曲时会泄漏光能的趋势自从该技术的初期就已经被熟知。众所周知，光沿着直线路径传播，但是在某种程度上可以通过提供由低折射率材料包围的高折射率材料的路径，甚至是弯曲路径而被引导。然而，在实际中该原理是受限制的，并且光纤经常具有曲率超过光导包含全部光的能力的弯曲。

控制弯曲时的传输特性是几乎每个实际光纤设计中的问题。最初的方法，也是普遍的方法，是防止或最小化光纤中的物理弯曲。虽然这种方法可以在长距离时通过设计强健的线缆或短距离时通过在微管中安装光纤来很大程度上实现，但是在所有情况下光纤在每一端都必须被端接。因此即使在最好的条件下，在光纤端部也会遇到一定弯曲。

控制弯曲损耗还可以通过光纤本身的物理设计来解决。因此，在光纤折射率分布的边缘往往会有用以控制弯曲损耗的环形特征或沟槽特征或其组合。例如参见美国专利4,691,990和4,852,968，以及2009年8月17日提交的序号为12/583212的美国专利申请，所有这些都通过引用结合于此。

在传统的渐变折射率多模光纤中，当光纤弯曲时，高阶模式比低阶模式损耗更大。在弯曲优化多模光纤设计(BOMMF)中，沟槽位于渐变折射率芯部的外边缘以最小化高阶模式的弯曲损耗。如本领域众所周知的，沟槽是指位于包层区域中的具有低凹的折射率的环形区域，且其是包层区域的一部分。

与BOMMF设计相关的问题是，虽然沟槽减少了高阶模式的弯曲损耗，但是其也明显改变了高阶模式的传播性质。取决于BOMMF设计中的芯部和沟槽之间的间隔，较高阶模式比其它模式传播得要么更快要么更慢。因此，由于沟槽对传播模式的速度的不相等影响，较高阶模式的模式色散可能是严重畸变的。该模式色散经常用差分模式时延(DMD)测量值来表征。具有沟槽的BOMMF设计的挑战是在控制高阶模式的DMD的同时维持良好的弯曲损耗性能。理想地，光纤同时具有良好的弯曲损耗性能和良好的DMD性能。此外，制作这样的光纤的过程应当是稳健的并且易于控制。

在典型的用沟槽帮助控制弯曲损耗的光纤设计中，沟槽通过肩部(shoulder)而与芯部的α折射率分布的边缘间隔开。典型地，肩部是具有1.456折射率的二氧化硅，但是可以是掺杂型二氧化硅并且折射率比二氧化硅更高(正Δn)或更低(负Δn)。肩部的宽度可以是用于跟其它设计参数组合以改变光纤特性的设计变量。用于控制DMD和弯曲损耗性能的附加手段是截短(truncate)芯部的边缘。

发明内容

我们发现，在BOMMF中，用肩部将沟槽与轻微截短的芯部隔开会得到良好的DMD控制，并且，当凸台(ledge)被加到肩部时会得到更好的DMD控制。

附图说明

图1是示出标准多模光纤的折射率分布的图；

图2是示出典型的弯曲不敏感多模光纤的折射率分布的图；

图3是图1的光纤的差分模式时延(DMD)轨迹，示出了从0～25微米半径位置的模式时延；

图4示出了根据本发明的一个方面，具有截短的芯部的光纤的折射率分布；

图5是图3的光纤的差分模式时延(DMD)轨迹，示出了从0～25微米半径位置的模式时延；

图6示出了具有通过增加凸台而修改的截短的芯部的光纤的折射率分布；以及

图7是图6的光纤从0～25微米半径位置的DMD轨迹。

具体实施方式

弯曲损耗发生在单模和多模光纤两者中。多模光纤典型地用于短距离通信，例如在数据中心内、企业LAN、SAN等。多模光纤的优点一部分在于能够将这种光纤与简单且经济合算的光源耦合。在过去，这些光源主要是波长为大约850nm或1300nm的LED。在最近十年，低成本的具有垂直共振腔的垂直腔表面发射激光器(VCSEL)激光二极管已经变得在商业上普遍使用。这些激光器使得激光二极管和光纤之间能够有效耦合，并且还能够达到非常高的调制速率，例如，高达10.3125Gbps。