[发明专利]一种弯曲不敏感高带宽多模光纤

说明书

本发明公开了一种弯曲不敏感高带宽多模光纤，包括由内至外依次设置的芯层、延伸层、内包层、下陷包层和外包层，芯层折射率剖面呈抛物线形，分布指数为1.9～2.2，芯层中心位最大相对折射率差为0.9％～1.2％，延伸层相对折射率差为‑0.03％～‑0.02％，内包层最高相对折射率差与最低相对折射率差之差为0.005％～0.03％，内包层单边径向宽度为0.5μm～4μm，下陷包层单边径向宽度为3μm～9μm，下陷包层相对折射率差为‑0.7％～‑0.4％。本发明中，通过合理设计波导结构和掺杂体系，优化了其光纤粘度，降低了光纤带宽对波长的敏感性，使光纤具备良好抗弯曲性能的同时拥有超高的带宽性能。

技术领域

本发明属于光通信技术领域，具体涉及一种弯曲不敏感高带宽多模光纤。

背景技术

依据TIA/EIA-492AAA标准，可以将多模光纤分为OM1、OM2、OM3、OM4四种类型。高带宽多模光纤(如OM3/OM4)因系统成本相对较低，在中短距离光纤网络系统中得到了广泛应用。多模光纤的应用场景往往是狭窄的机柜、配线箱等集成系统，光纤存在较多微小弯曲，而常规多模光纤存在小角度弯曲时，靠近纤芯边缘传输的高阶模很容易泄漏出去，从而造成信号丢包。在设计抗弯多模光纤折射率剖面时，一般采用在光纤包层增加低折射率区域的方法来限制高阶模的泄漏，使信号损失最小化。在弯曲不敏感多模光纤的剖面设计和工艺设计中，主要的难点是如何通过相关设计保证光纤的宏弯性能、DMD(Differential ModeDelay，差分模式时延)性能以及带宽性能，并取得最优值。

为了获得具有良好稳定性的高带宽多模光纤，光纤折射率剖面，尤其是芯层折射率剖面，必须与预期剖面精确匹配。通常在光纤预制棒的芯层设计掺入一定浓度的锗、氟、氯、磷等中的一种或几种来实现所期望的光纤芯层的折射率分布。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。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。

影响多模光纤带宽的不仅有材料色散，其模间色散也会对带宽性能造成影响，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，即如下幂指数函数的折射率分布：

r＜a

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的计算公式为：

其中，n_i为距离纤芯中心i位置的折射率；n₀为光纤芯层的最小折射率，通常也是光纤包层的折射率。

相关研究表明，对于弯曲不敏感多模光纤，掺杂量的多少、掺杂后的粘度以及芯层剖面折射率设计都会影响光纤DMD和带宽，因此，为了使多模光纤具有良好的弯曲不敏感性和高带宽性能，需要对多模光纤的掺杂体系、粘度配比和光纤剖面结构进行优化。

中国发明专利，公开号CN 106383379 A，公布了一种高带宽弯曲不敏感多模光纤，其在芯层氟锗共掺中掺氟量逐渐增大之后做了一个掺氟平台层，其在内包层也进行氟锗共掺，但其掺氟量与平台层非连续，易在芯层与下陷包层之间形成应力突变区，光纤的粘度也会发生较大变化，影响光纤带宽性能和衰减性能。