[发明专利]抗弯曲的多模光纤和光学系统

说明书

技术领域

本发明涉及光纤传输领域，尤其涉及弯曲损耗降低了的多模光纤。

背景技术

传统上，光纤(即，通常由一个或多个包覆层包住的玻璃纤维)包括传输和/或放大光信号的光纤芯以及将光信号限制在纤芯内的光包层。因此，纤芯的折射率n_c通常大于光包层的折射率n_g(即，n_c＞n_g)。

多模光纤通常用于诸如本地网络或LAN(局域网)等要求宽带宽的短距离应用。多模光纤的纤芯的直径通常约为50微米～62.5微米，而单模光纤的纤芯的直径通常约为6微米～9微米。在多模光纤中，对于给定波长，几种光模式沿着光纤同时传播。

多模光纤已经成为ITU-T G.651.1推荐下的国际标准的主题，其中，ITU-T G.651.1推荐特别定义与光纤兼容性要求有关的标准(例如，带宽、数值孔径和纤芯直径)。ITU-T G.651.1推荐(2007年7月)通过引用而被全部包含于此。

可以通过以下等式来近似光纤的数值孔径(NA)。

NA=nc2-ng2]]>

其中，n_c是中央纤芯的折射率，并且n_g是外包层(例如，外光包层)的折射率。

对于光纤，通常根据将折射率和光纤半径相关联的函数的图形外观来分类折射率分布。传统上，在x轴上示出相对于光纤中心的距离r，并且在y轴上示出(半径r处的)折射率和光纤的外包层(例如，外光包层)的折射率之间的差。对于具有阶梯、梯形、抛物线或三角形的各种形状的图形，折射率分布被称为“阶梯”分布、“梯形”分布、“抛物线”分布或“三角形”分布。这些曲线通常代表光纤的理论分布或设定分布。然而，制造光纤时的限制可能导致略微不同的实际分布。

对于同一传播介质(即，在阶梯折射率多模光纤中)，不同模式的组延迟时间不同。组延迟时间不同导致在沿着光纤的不同径向偏移传播的脉冲之间产生时滞(即，延迟)。该延迟导致由此产生的光脉冲变宽。光脉冲变宽使该脉冲叠加在尾随脉冲上的风险增大，这导致光纤所支持的带宽(即，数据速率)减小。因此，带宽与在光纤的多模纤芯中传播的光模式的组延迟时间相关联。因而，为了确保宽带宽，期望所有模式的组延迟时间均相同。换句话说，对于给定波长，模间色散(intermodal dispersion)应当为0，或者至少应当使模间色散最小。

为了减少模间色散，远程通信时用多模光纤的纤芯的折射率通常从光纤中心向着纤芯与包层的界面逐渐减小(即，纤芯“α(alpha)”分布)。这种光纤已经使用了很多年，并且在D.Gloge等人发表的“Multimode Theory of Graded-Core Fibers”，Bell system Technical Journal 1973，pp.1563-1578中描述了这种光纤的特性，并且在G.Yabre发表的“Comprehensive Theory of Dispersion in Graded-Index Optical Fibers”，Journal of Lightwave Technology，February 2000，Vol.18，No.2，pp.166-177中概括了这种光纤的特性。上述所引用的各文章均通过引用而被全部包含于此。

可以根据以下等式，通过折射率值n和相对于光纤中心的距离r之间的关系来说明渐变折射率分布(即，α折射率分布)。

n=n11-2Δ(ra)α]]>(等式1)