[發明專利]一種芯區優化的多模光纖

有效

• 申請號: 201510348556.4
• 申請日: 2015-06-23
• 公開（公告）號: CN104865636B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 張心賁;徐進;李德武;雷高清;鄭偉
• 申請（專利權）人: 長飛光纖光纜股份有限公司
• 主分類號: G02B6/028
• 分類號: G02B6/028;G02B6/036
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 嚴彥

技術領域

本發明涉及光通信技術領域中的一種多模光纖，尤其涉及一種傳輸系統中要求寬帶寬的多模光纖。

背景技術

多模光纖(MMF)在大數據量的短距離通信中如數據中心和中心機房有著廣泛的應用。目前，多模光纖纖芯的折射率剖面一般采用纖芯的“α”型的折射率分布來減小模式間的延時差，提高帶寬。這種分布通常可以用徑向距離的函數表示：

其中參數α一般在1.9～2.2之間，r₀為光纖纖芯區域到光纖中心徑向距離的最大值，r為光纖中某點到光纖中心的徑向距離，n_co為纖芯折射率最大值，一般在光纖的中心，Δ為相對折射率。

其中n_cl為纖芯最小折射率，通常出現在纖芯和包層交界點處。

針對上述剖面的優化一般局限在參數α上，如文獻J.W.Fleming,“Dispersion in GeO₂-SiO₂glasses,”Applied Optics,Vol.23,No.24,15 Dec 1984中，根據GeO₂-SiO₂混合體的色散表達式推導出α的優化值在850nm處約為2.04。但至少這一修正沒有考慮包層對外圍光模式的影響。

專利US 2010/0154478及相關系列專利，從制造的角度提出纖芯剖面的靠近中心部分遵循“α”分布，但遠離纖芯的部分有微小的折射率偏離，但其提出的改進劣化了差模延時(DMD)和有效模式帶寬(EMB)。

專利US 8391661B2及相關系列專利，提出了一種α隨徑向距離變化的折射率剖面，典型的是將折射率分為兩段，但其針對的是較大Δ(如1.9％)MMF，對常規Δ(如0.10％)MMF的改進十分有限。

此外，抗彎多模光纖的概念需要光纖具有優良的彎曲不敏感性，目前廣泛地借用抗彎單模光纖中采用的靠近纖芯的折射率凹陷(Trench)來實現。包層中凹陷的兩個負面影響是：1)降低泄漏模的損耗，從而影響纖芯大小和數值孔徑的測量；2)對導模形成微擾，影響帶寬。較淺的凹陷折射率深度可以減少泄漏模的數量，離纖芯較近可以削弱泄漏模在在纖芯和凹陷之間的存在，這都可以改善凹陷對纖芯大小和數值孔徑測量的影響。專利CN 102736169A及相關專利中對凹陷的位置和折射率深度進行了深入的研究。而凹陷較淺時會降低光纖的彎曲性能，因此需要將凹陷設計的離纖芯比較近。目前技術人員對抗彎多模的凹陷有了大量研究，而對影響光纖帶寬的源頭——纖芯的折射率剖面，沒有做更細致的研究。

發明內容

本發明的目的是針對上述技術問題，提供了一種對多模光纖常規“α”折射率分布的修正方法以增加其帶寬。

本發明的技術方案提供一種芯區優化的多模光纖，包括纖芯和包層，纖芯被包層所圍繞，設光纖纖芯半徑為r₀，在光纖纖芯半徑r₀的范圍內，纖芯中某點的折射率剖面n(r)用關于該點到光纖纖芯中心的距離r的函數表示如下，

其中，α為預設的參數，Δ為相對折射率，n_co為所述纖芯最大折射率，n_cl為所述纖芯最小折射率；f(.)為關于距離r的修正函數，所述修正函數f(.)包括一個或多個關于距離r的冪函數。

而且，所述修正函數f(.)包括兩個關于距離r的冪函數，相應折射率剖面n(r)表示如下，

其中，[k₁,m₁]和[k₂,m₂]分別為兩個冪函數的系數，0≤m₁/α<3，3≤m₂/α<6，-2<k₁/(2Δ)^m1/α<10，-100<k₂/(2Δ)^m2/α<50。

而且，系數k₁、k₂滿足以下條件，

[160(α-τ)+0.4]Δ²＜k₁＜[220(α-τ)+0.4]Δ²

-60Δk₁-40Δ³＜k₂＜-40Δk₁+120Δ³