[发明专利]一种芯区优化的多模光纤

说明书

技术领域

本发明涉及光通信技术领域中的一种多模光纤，尤其涉及一种传输系统中要求宽带宽的多模光纤。

背景技术

多模光纤(MMF)在大数据量的短距离通信中如数据中心和中心机房有着广泛的应用。目前，多模光纤纤芯的折射率剖面一般采用纤芯的“α”型的折射率分布来减小模式间的延时差，提高带宽。这种分布通常可以用径向距离的函数表示：

其中参数α一般在1.9～2.2之间，r₀为光纤纤芯区域到光纤中心径向距离的最大值，r为光纤中某点到光纤中心的径向距离，n_co为纤芯折射率最大值，一般在光纤的中心，Δ为相对折射率。

其中n_cl为纤芯最小折射率，通常出现在纤芯和包层交界点处。

针对上述剖面的优化一般局限在参数α上，如文献J.W.Fleming,“Dispersion in GeO₂-SiO₂glasses,”Applied Optics,Vol.23,No.24,15 Dec 1984中，根据GeO₂-SiO₂混合体的色散表达式推导出α的优化值在850nm处约为2.04。但至少这一修正没有考虑包层对外围光模式的影响。

专利US 2010/0154478及相关系列专利，从制造的角度提出纤芯剖面的靠近中心部分遵循“α”分布，但远离纤芯的部分有微小的折射率偏离，但其提出的改进劣化了差模延时(DMD)和有效模式带宽(EMB)。

专利US 8391661B2及相关系列专利，提出了一种α随径向距离变化的折射率剖面，典型的是将折射率分为两段，但其针对的是较大Δ(如1.9％)MMF，对常规Δ(如0.10％)MMF的改进十分有限。

此外，抗弯多模光纤的概念需要光纤具有优良的弯曲不敏感性，目前广泛地借用抗弯单模光纤中采用的靠近纤芯的折射率凹陷(Trench)来实现。包层中凹陷的两个负面影响是：1)降低泄漏模的损耗，从而影响纤芯大小和数值孔径的测量；2)对导模形成微扰，影响带宽。较浅的凹陷折射率深度可以减少泄漏模的数量，离纤芯较近可以削弱泄漏模在在纤芯和凹陷之间的存在，这都可以改善凹陷对纤芯大小和数值孔径测量的影响。专利CN 102736169A及相关专利中对凹陷的位置和折射率深度进行了深入的研究。而凹陷较浅时会降低光纤的弯曲性能，因此需要将凹陷设计的离纤芯比较近。目前技术人员对抗弯多模的凹陷有了大量研究，而对影响光纤带宽的源头——纤芯的折射率剖面，没有做更细致的研究。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术问题，提供了一种对多模光纤常规“α”折射率分布的修正方法以增加其带宽。

本发明的技术方案提供一种芯区优化的多模光纤，包括纤芯和包层，纤芯被包层所围绕，设光纤纤芯半径为r₀，在光纤纤芯半径r₀的范围内，纤芯中某点的折射率剖面n(r)用关于该点到光纤纤芯中心的距离r的函数表示如下，

其中，α为预设的参数，Δ为相对折射率，n_co为所述纤芯最大折射率，n_cl为所述纤芯最小折射率；f(.)为关于距离r的修正函数，所述修正函数f(.)包括一个或多个关于距离r的幂函数。

而且，所述修正函数f(.)包括两个关于距离r的幂函数，相应折射率剖面n(r)表示如下，

其中，[k₁,m₁]和[k₂,m₂]分别为两个幂函数的系数，0≤m₁/α<3，3≤m₂/α<6，-2<k₁/(2Δ)^m1/α<10，-100<k₂/(2Δ)^m2/α<50。

而且，系数k₁、k₂满足以下条件，

[160(α-τ)+0.4]Δ²＜k₁＜[220(α-τ)+0.4]Δ²

-60Δk₁-40Δ³＜k₂＜-40Δk₁+120Δ³