[发明专利]具有高带宽的多模光纤及相应的多模光学系统

说明书

本发明涉及一种多模光纤，其具有α值在1.96和2.05之间并且定义为N＝(R₁/λ)²(n₁²‑n₀²)的N值在7和52之间的α分布渐变折射率纤芯，其中R₁是多模纤芯半径，n₁是多模纤芯的最大折射率，n₀是渐变折射率纤芯的外边缘处的最小折射率。根据本发明，凹形区域直接包围渐变折射率纤芯并满足标准：‑2.20<Dn₂<0，以及220Ln(N)‑1100<V₂<220Ln(N)‑865，其中Dn₂是凹形区域与外包层的折射率差，并且V₂是凹形区域的体积。这种多模光纤在950nm和1310nm之间的工作波长处显示出增加到超过10000MHz.km的OFL带宽。

技术领域

本发明涉及光纤传输领域，并且更具体地，涉及相对较长距离和高比特率的系统中所使用的多模光纤。更具体地，本发明涉及被设计为满足下一代400GbE系统的高比特率要求的多模光纤。

背景技术

多模光纤连同通常使用横向多模的垂直腔面发射激光器(更简称为VCSEL)的高速源一起成功地用在高速数据网络中。以850nm和1300nm工作的多模光纤是众所周知的。

由于以下事实，多模光纤受模间色散影响：在多模光纤中，对于特定波长，多个光模式在承载相同信息的情况下沿着光纤同时传播，但以不同的传播速度行进。模式色散是以差分模式延迟(Differential Mode Delay，DMD)的形式表示的，其中该差分模式延迟(DMD)是穿过光纤的最快模式和最慢模式之间的脉冲延迟差(ps/m)的度量。

通常，光纤应当具有最宽的带宽，以用于高带宽应用。对于给定波长，带宽可以以多种不同的方式表征。通常，所谓的过满注入条件(overfilled launch，OFL)带宽和所谓的有效模式带宽条件(EMB)之间有所区分。OFL带宽的获取对针对光纤的整个径向表面呈现均匀激发的光源的使用(激光二极管或发光二极管(LED)的使用)进行调节。已经开发了根据DMD测量得出的计算有效模式带宽(EMBc)，以估计50μm芯径的光纤如在使用以850nm工作的垂直腔表面发射激光器(VCSEL)源的情况下那样在非均匀激发下针对该光纤的径向表面的最小有效模式带宽。

测量DMD和计算有效模式带宽的方法的实施例可以在FOTP 220标准中找到，而在IEC 66793-1-41(TIA-FOTP-204)中描述了针对过满注入条件而测量的带宽。

为了使模式色散最小化，数据通信中所使用的多模光纤通常包括呈现如下的折射率的通常掺杂了锗的纤芯，其中该折射率从光纤中心向光纤中心与包层的接合部逐渐减小。通常，如下所述，通过已知为“α分布”的关系来给出折射率分布：

其中r≤a

其中：

n₁是光纤的光轴上的折射率；

r是相对于所述光轴的距离；

a是所述光纤的纤芯的半径；

Δ是表示光纤的纤芯和包层之间的折射率差的无量纲参数；以及

α是表示折射率分布的形状的无量纲参数。

在光信号在具有渐变折射率的这种纤芯中传播的情况下，不同的模式经历不同的传播介质，从而对这些模式的传播速度产生不同的影响。通过调整参数α的值，由此可以从理论上获得对于所有模式而言实际上均相等的组速度，并且由此可以从理论上获得针对特定波长的有所减小的模间色散。