[发明专利]一种小芯径渐变折射率光纤

说明书

本发明涉及一种小芯径渐变折射率光纤，包括有芯层和包层，所述的包层由内到外依次为内包层、下陷包层和外包层，其特征在于芯层折射率剖面呈抛物线形，分布指数α为1.9～2.1，芯层的半径R1为10～21μm，芯层中心最大相对折射率差Δ1max为0.7％～1.7％，所述的内包层为纯二氧化硅层或掺F的二氧化硅玻璃层，单边宽度(R2‑R1)为0.5～5μm，相对折射率差Δ2为‑0.4％～0％，所述的下陷包层单边宽度(R3‑R2)为2～10μm，相对折射率差Δ3为‑0.8％～‑0.2％，所述的外包层为纯二氧化硅玻璃层。本发明光纤不仅能与现有OM3/OM4多模光纤兼容，还能支持850nm～950nm波长范围内的波分复用技术；光纤的基模LP₀₁的MFD与单模光纤进行匹配，能与单模光纤兼容，支持1310nm和1550nm的单模传输。

技术领域

本发明涉及一种小芯径渐变折射率光纤，属于光通信技术领域。

背景技术

多模光纤和VCSEL多模收发器、单模光纤和单模收发器均可用于数据中心。其中，在新兴的超大型数据中心中，单模传输系统的使用率更高，以满足数据中心对更长的传输距离的需求。受益于VCSEL光模块较低的成本和功耗，多模传输系统在100m以内的传输中仍占主导地位。由于模间色散的原因，多模光纤的带宽距离的乘积较小。随着数据中心对带宽和传输距离要求的不断提升，多模的应用将进一步受限。

多模收发器的功耗和价格相较单模收发器而言都低得多，因此在当前的状况下，使用多模光纤和便宜的VCSEL光源进行局域网建设是合理的。但如果网络需要进一步提速升级至1310nm波长时，就需要重新铺设单模光纤，这显然是不合算的；或者铺设单模、多模光纤混合缆，同样增加了投入。因此向市场提供一种满意的、具有应用发展前景的新型光纤产品，已成当务之急。

现有多模光纤不能适应网络高速率、远距离传输，单模光纤能满足高速率、远距离传输却需要昂贵的发射接收系统。为了解决上述问题，设计一种可以同时支持多模和单模传输的光纤是可行性较高的方法。这种光纤不仅能满足高速率、远距离传输，而且可以降低光纤的生产成本和降低网络的运营和升级费用。因此需要设计出一种同时支持多模传输和单模传输的光纤，以满足通信网络低成本传输的需求。

发明内容

为方便介绍本发明内容，定义部分术语：

芯棒：含有芯层和部分包层的预制件。

半径：该层外边界与中心点之间的距离。

折射率剖面：光纤或光纤预制棒(包括芯棒)玻璃折射率与其半径之间的关系。

氟(F)的贡献量：掺氟(F)石英玻璃相对于纯石英玻璃的相对折射率差值(ΔF)，以此来表示掺氟(F)量。

锗(Ge)的贡献量：掺锗(Ge)石英玻璃相对于纯石英玻璃的相对折射率差值(ΔGe)，以此来表示掺锗(Ge)量。

磷(P)的贡献量：掺磷(P)石英玻璃相对于纯石英玻璃的相对折射率差值(ΔP)，以此来表示掺锗(P)量。

多模光纤中存在的模间色散使其所能支持的传输距离受到大大限制，为降低光纤模间色散，需要将多模光纤的芯层折射率剖面设计成中心至边缘连续逐渐降低的折射率分布，通常我们称其为“α剖面”。即满足如下幂指数函数的折射率分布：

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为纤芯中心相对包层的折射率。

相对折射率差即Δ_i：

Δ_i％＝[(n_i²-n₀²)/2n_i²]×100％，