[发明专利]一种宽带折射率渐变的多模光纤

说明书

技术领域

本发明涉及一种光通信技术领域，特别涉及一种宽带折射率渐变的多模光纤。

背景技术

在光纤通信系统中，光纤作为光波的传输介质，其特性对光信号的传输有非常重要的影响。多模光纤芯径粗，数值孔径大，不仅能够从光源耦合更多的光功率，而且与其配套的元件较便宜，操作简单方便。目前，多模光纤以其低廉的系统成本优势，已在中短距离光纤网络系统中得到广泛应用。

高带宽多模光纤(如OM3、OM4)，在850nm多模激光光源作用下，单根OM3多模光纤能够支持10Gb/s的速率传输距离长达300米，单根OM4多模光纤能够支持10Gb/s的速率传输距离长达550米。根据IEEE802.3ba标准，基于原有已成熟的多模光纤10Gb/s的数据传输流技术，使用8芯多模光纤进行传输40Gb/s速率的信号，使用20芯多模光纤进行传输100Gb/s速率的信号。然而，随着200Gb/s、400Gb/s以及更高速率需要的提出，传统的多模光纤在芯数上成为阻碍未来发展的瓶颈。宽带(宽波长范围)多模光纤(WBMMF)技术借鉴了单模光纤的波分复用(WDM)技术，扩展了网络传输时的可用波长范围，能够在一芯多模光纤上支持多个波长，把需要的光纤芯数大大降低。为多模光纤传输容量的提升确定了新方向。

TIA-492AAAE标准规定的宽带多模光纤(OM5)设计旨在支持850nm～950nm范围内的至少四个低成本波长，从而能够优化支持新兴的短波分复用(SDWM)应用，将平行光纤数量减少至少四倍。然而，多模光纤的最佳剖面折射率分布参数α_opt与波长和材料组分有关，其中α_opt随传输波长变化非常明显。对于传统多模光纤，α_opt对波长变化的敏感性非常高，当α_opt一定时，其带宽性能通常在特定的工作波长下达到最优，当工作波长变大或变小，其带宽性能都会明显下降。因此，目前该传统多模光纤难以满足OM5技术的应用要求。

为了解决市场对光纤带宽容量不断提升的需求，非常有必要在高带宽且满足多模光纤标准的前提下降低最优α_opt与波长之间的敏感性，优化带宽的多波长特性，设计出能够满足多波长范围的宽带多模光纤。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种避免上述问题的宽带(宽波长范围)折射率渐变的多模光纤。

一种多模光纤，包括芯层和包覆于所述芯层上的包层，所述芯层的折射率剖面呈抛物线，所述多模光纤的径向折射率n(r)可表示为：

其中Δ为相对折射率差，

r为所述多模光纤中某个点距离芯层中心轴的径向距离，R₀为芯层半径，R₁为包层半径，n₀和n_b分别为芯层中心和芯层边界的折射率，n_c为包层折射率，α为剖面折射率分布参数。芯层中心与包层之间的折射率差为Δn₀，芯层边界与所述包层之间的折射率差为Δn_b。所述芯层为GeO₂以及其它掺杂物质共掺的一种玻璃层，所述掺杂物的摩尔浓度随半径变化，并按如下函数分布:

所述M(r)为所述掺杂物在距离所述芯层中心轴的径向距离r处的摩尔浓度，M₀为掺杂物在芯层中心的摩尔浓度，M_b为所述掺杂物在芯层边界的摩尔浓度，β为所述掺杂物的浓度分布参数。

进一步地，所述掺杂物为F，所述F在所述芯层边界的摩尔浓度范围为1～6％，在所述芯层中心的摩尔浓度范围为0～0.5％；所述多模光纤在850nm～950nm波长的最佳剖面折射率分布参数差值Δα_opt范围为0.020～0.026，在850nm～1300nm波长的最佳剖面折射率分布参数差值Δα_opt范围为0.067～0.098。

进一步地，所述掺杂物为F，所述F的浓度分布参数β_F取值范围为1.5～7。

进一步地，所述掺杂物为F，所述F的浓度分布参数β_F取值范围为3～5。