[发明专利]多模光纤及其形成方法

说明书

                   相关申请的相互参考

本申请这里主张1999年2月22日提交的美国专利申请号60/121,169和2000年1月6日提交的美国专利申请号60/174,722的优先权，这两项专利申请的内容在此全部引作参考，根据35U.S.C.§120这里主张优先权的利益。

                        发明背景

1.技术领域

本发明一般涉及用于低数据率的电信系统以及高数据率的系统的多模光纤和方法，尤其涉及为现代激光光源以及常见发光二极管光源设计的应用最佳化的多模光纤和方法。

虽然本发明具有宽范围的应用，但是它尤其适合用于以等于或超过1Gbit/sec速率发送数据的电信系统。

2.技术背景

电信工业的目标一般是在更短的时间周期内在更长的距离上发送更大的信息量。随着时间的推移，已经表明，这一目标是见不到终点的活动目标。随着系统用户数目和系统使用的频率的增大，对系统资源的需求随之也增大。

时至今日，数据网络通常一直由采用相对较低数据率的局域网(LAN)提供服务。对此，发光二极管(LED)一直是并将继续是这些应用中的最常见光源。然而，随着数据率开始增大超过LED的调制能力，系统协议正在从LED向激光光源变迁。这一变迁得到最近向能够以等于或超过1Gbit/sec速率传递信息的系统的转移的证实。

虽然这样的传输率将大大增强LAN的能力，但是对于系统拥有者，它会带来直接的利害关系。当前在电信系统中使用的多模光纤主要是针对使用LED光源而设计的，对于使用激光器一般不是最佳的，所述激光器设想在为以等于或大于1Gbit/sec速率发送信息而设计的系统中工作。与LED光源相比，激光光源对多模光纤质量和设计提出不同要求。从历史角度看，在多模光纤的纤芯处的折射率分布已经转向用LED光源产生高带宽，这趋向于对纤芯过注入。来自LED光源输入脉冲的光强分布和光纤的折射率分布的组合产生过注入模式加权，这导致输出脉冲具有相对平滑的上升沿和下降沿。尽管会出现由理想的近抛物线折射率分布的小偏差产生的峰或平顶，它们的幅度并不影响低数据率下的系统性能。然而，在基于激光器的系统中，光源的强度分布将其功率集中在多模光纤的中心附近。因此，光纤分布的小偏差会产生脉冲上升沿和下降沿的明显扰动，这又会对系统性能带来大的影响。这一效应本身会表明正如过高时间抖动一样，具有过低带宽的形式，或者二者。尽管通过改变光源的发光条件，如偏置发射模式调节连接软线或激光束扩束器，能够在一定程度上校正这些缺陷，但是这一般不是系统拥有者的实际解决办法。

LAN系统的典型校园布局是为满足特定链路长度而设计的。校园主干(在建筑物之间传输)的标准通常具有长达约2km的链路长度。建筑物主干或立管(在建筑物底层之间传输)通常具有长达约500米的链路长度。水平链路长度(在建筑物底层上的办公室之间传输)通常具有长达约100米的链路长度。早期的和当前的LAN技术，如10兆比特以太网用标准等级多模光纤能够实现2km长度传输。然而，具有Gbit/sec和更高传输率能力的下一代系统用目前提供使用的标准多模光纤不能实现所有这些链路长度。在850nm窗口中，标准多模光纤限制在链路长度约为220米。在1300nm窗口中，标准等级光纤限制在链路长度仅仅约550米。于是，目前的技术至多仅能覆盖三种校园链路长度中的两种。为了使LAN完全具有Gbit/sec传输率，需要能够在三种链路长度的每一种上发送信息的多模光纤。

正如这里使用的，过注入(OFL)带宽定义为利用EIA/TIA 455-51 FOTP-51A，“多模玻璃光纤信息传输容量的脉冲畸变测量”中描述的标准测量技术的带宽，发射条件由EIA/TIA 455-54A FOTP-54，“过注入发射条件对多模光纤的模式扰频器要求”定义。