[发明专利]具有高带宽性能的多模光纤

说明书

技术领域

本发明涉及一种在较宽波长范围具有高带宽性能的多模光纤，属于光通信技术领域。

背景技术

多模光纤以其较低廉的系统成本优势，和易于接续的特点，在短距离传输网络中广泛使用，如LAN局域网中。随着用户对网络容量需求的不断增长，高性能传输网络对多模光纤的带宽提出更高的要求。

随着科学技术的不断发展，人们已经进入了光纤宽带和多业务融合的信息高速发展时代。融合后的电信网、广电网和互联网都可以承载多种信息化业务，都可以为用户提供电话通信、上网和看电视等多种服务。尤其是近年来云计算和物联网等概念的提出，都给现有网络带来了海啸般的数据冲击。这必将加快如数据中心、企业机房、存储区域网络(SAN)、网络附加存储(NAS)和高性能计算中心等应用的建设和普及，并对其中的网络基础设施的高带宽和灵活性提出更高的要求，以便能够支持更高性能的连接。弯曲不敏感多模光纤是广泛应用于数据中心和企业机房中的网络传输媒介，高性能传输网络的建设对弯曲不敏感多模光纤提出了更多苛刻的要求，其中以光纤的带宽性能和抗弯曲特性为最重要的两项参数。

多模光纤在数据中心、企业机房、SAN、NAS等应用场景中往往是铺设在狭窄的机柜、配线箱等集成系统中，光纤会经受很小的弯曲半径。常规多模光纤进行小角度弯曲时，靠近纤芯边缘传输的高阶模很容易泄漏出去，从而造成信号损失。降低光纤弯曲附加损耗的一个有效方法是在光纤包层增加低折射率区域来限制高阶模的泄漏，使信号损失最小化。如专利US8428410B2，在多模光纤折射率剖面的芯层外部引入单边3～5μm宽度的下陷包层结构，从而获得了显著降低的宏弯损耗。

为了获得具有良好稳定性的高带宽多模光纤，光纤芯层必须具有精细的alpha型抛物线折射率剖面。同时，光纤芯层掺杂元素的种类和含量会影响光纤的材料色散，从而影响光纤带宽对波长的敏感性。通常，多模光纤芯层通过掺杂一定量的锗元素来实现alpha型抛物线折射率剖面。掺杂有锗元素的SiO2具有较高的材料色散，因此现有掺锗量较高的多模光纤具备高带宽性能所对应的波长范围都很窄，光源波长的小幅改变会带来带宽性能的急剧下降。然而，在波分复用系统中应用的多模光纤需要在较宽的波长范围内维持高带宽性能，常规掺锗量较高的多模光纤在波分复用系统中的传输距离往往受限。此外，降低掺锗量也有利于光纤衰减的降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足提供一种结构设计优化，带宽波长敏感性较小的高带宽多模光纤。

为方便介绍本发明内容，定义部分术语：

渐变型多模光纤的芯层折射率剖面满足如下幂指数函数分布：

其中，n₁为光纤轴心的折射率；r为离开光纤轴心的距离；a为光纤芯半径；α为分布指数；Δ₀为纤芯中心相对纯二氧化硅玻璃的相对折射率差。

相对折射率差即Δ_i：

其中，n_i为距离纤芯中心i位置的折射率；n₀为纯二氧化硅玻璃的折射率。

上掺杂剂：指相对于纯二氧化硅，能够提高玻璃折射率的掺杂物质，如锗、氯、磷、铝、钛等。

下掺杂剂：指相对于纯二氧化硅，能够降低玻璃折射率的掺杂物质，如氟、硼等。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括芯层和围绕芯层的包层，其特征在于所述的芯层折射率剖面呈抛物线形，分布指数α为1.9～2.2，芯层的半径R1为23～27μm，芯层中心位最大相对折射率差Δ1为0.5～1.0％，所述的包层由内到外依次为内包层、下陷包层和外包层，所述的内包层的半径为R2，单边径向宽度(R2-R1)为1～3μm，相对折射率差Δ2为-0.5～-0.1％，所述的下陷包层的半径为R3，单边径向宽度(R3-R2)为4～8μm，相对折射率差Δ3为-1.0～-0.45％，所述的外包层为纯二氧化硅玻璃层。

按上述方案，所述的芯层为掺有上掺杂剂的二氧化硅玻璃层，所述的内包层为掺有下掺杂剂的二氧化硅玻璃层，且芯层相对折射率差Δ1≤0.9％，内包层相对折射率差Δ2≤-0.1％。

按上述方案，所述的芯层为锗氟共掺的二氧化硅玻璃层，所述的内包层为掺氟的二氧化硅玻璃层，且芯层相对折射率差Δ1≤0.8％，内包层相对折射率差Δ2≤-0.2％。