用于可調(diào)制的源的多模光纖的制作方法
【專利摘要】可調(diào)制的源用于生成信號。多模光纖用于傳播該信號。該光纖與光纖d*NA關聯(lián)，該光纖d*NA對應于光纖直徑（d）和光纖數(shù)值孔徑（NA）的積、基本位于1微米弧度至4微米弧度之間。接收器用于接收經(jīng)傳播的信號。
【專利說明】用于可調(diào)制的源的多模光纖
【背景技術】
[0001]光纖可以用于信號的通信。單模光纖(SMF)可以支持擴展的傳播距離，但是不支持多模信號，如由具有高調(diào)制速率的高速垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)生成的那些多模信號。多模光纖(MMF)能夠支持多模信號，但是由于色散限制傳播效應，當前的MMF不支持信號以高調(diào)制速率長距離地傳播。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0002]圖1是根據(jù)示例的多模光纖系統(tǒng)的框圖。
[0003]圖2是根據(jù)示例的包括源陣列、光纖陣列和光學組件的多模光纖系統(tǒng)的框圖。
[0004]圖3是根據(jù)示例的與多模光纖一起使用的空氣隙連接器的框圖。
[0005]圖4是根據(jù)示例的包括光學組件的多模光纖系統(tǒng)的框圖。
[0006]圖5是根據(jù)示例的光功率隨多模光纖的距離變化的圖。
[0007]圖6是根據(jù)示例的數(shù)值孔徑隨多模光纖的距離變化的圖。
[0008]圖7是根據(jù)示例的從包層起的折射率分布差隨多模光纖的距離變化的圖。
[0009]圖8是根據(jù)示例的折射率和模態(tài)功率隨多模光纖的距離變化的圖。
[0010]圖9是根據(jù)示例的基于使用多模光纖傳播信號的流程圖。
[0011]現(xiàn)在將參考附圖描述當前的示例。在附圖中，相同的附圖標記可以表示相同的或功能類似的元件。
【具體實施方式】
[0012]根據(jù)示例的多模光纖(MMF)可以針對長傳播距離的高速通信進行優(yōu)化。通信可以涉及包括激光器在內(nèi)的各種光源，如具有高調(diào)制速率并且以諸如780納米(nm)、850nm、980nm、1060nm、1300nm的波長以及與信號源關聯(lián)的其它波長生成信號的高速垂直腔面發(fā)射激光器(VSCEL)。本文描述的示例光纖系統(tǒng)可以提供超過其它MMFlO倍以上的信號傳播距離。根據(jù)示例的優(yōu)化MMF可以使能夠以高調(diào)制速率進行長距離的、低成本的基于VCSEL的通信，并且還允許降低與傳播和/或操縱信號關聯(lián)的光學組件的復雜度，光學組件包括接收器、解復用器、分離器、連接器、透鏡等等。
[0013]圖1是根據(jù)示例的多模光纖系統(tǒng)100的框圖。系統(tǒng)100可以包括源102，源102生成待由光纖104傳播和由接收器106接收的信號。
[0014]源102可以是可調(diào)制的，以調(diào)制待經(jīng)由所生成的信號108傳輸?shù)男畔?。源直?12和源數(shù)值孔徑114與源102關聯(lián)，并且可以與源d*NA，即源直徑112和源數(shù)值孔徑114之積關聯(lián)。所生成的信號108被光纖104接收。
[0015]源102可以包括激光器，如垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)、邊發(fā)射激光器、單模激光器和其它可調(diào)制的源。VCSEL是能夠支持高調(diào)制速率的空間多模源，并且與對單模光纖(SMF)使用的更昂貴的單模通信激光器相比是節(jié)省成本的。然而，由于SMF局限，VSCEL源并不十分適合于對SMF使用。[0016]根據(jù)已知的光纖標準，如關于通用電信線纜架設系統(tǒng)(結構化的線纜架設)的國際標準IS0/IEC11801和/或TIA-598C標準，SMF可以具有相對小的直徑，如5微米(具有例如0.1弧度的數(shù)值孔徑和階躍型折射率分布)。因此，SMF對于與VCSEL源一起使用不是理想的，部分因為其不能夠支持可能不被SMF完全傳播的VCSEL信號的空間多模特性。此外，SMF與更嚴格的準直公差要求關聯(lián)，這增加與SMF關聯(lián)的組件的成本和準直難度。
[0017]與SMF相比，多模光纖(MMF)可以支持由源生成的多個模態(tài)。示例MMF是具有50微米或62.5微米芯直徑(或更大)的漸變折射率光纖(GIF)，即50GIF或62.5GIFMMF。然而，在具有高調(diào)制速率的VCSEL源出現(xiàn)以前，50GIF和62.5GIFMMF被標準化為與具有較低調(diào)制速率的發(fā)光二極管源一起使用。因此，當與VCSEL源一起使用時，50GIF和62.5GIF MMF的能力受它們相對低的帶寬-長度(BW*L)之積限制。例如，50GIF 0M4光纖(0M4 在 TIA-492-AAAD “Detail specification for850-nm laser-optimized, 50 μ mcore diameter/125-μ mcladding diameter class Ia graded-1ndex multimode opticalfibers of 0M4performance (關于850nm激光器優(yōu)化的50 μ m芯直徑/125 μ m包層直徑的Ia類具有0M4性能的漸變折射率多模光纖的詳細規(guī)范)”中定義)可以具有大約4.7GHz*km的BW*L (帶寬-長度)之積。相應地，在25Gbps的調(diào)制速率和/或數(shù)據(jù)速率下，傳播距離被限制為小于200米。在50Gbp的數(shù)據(jù)速率下，50GIF 0M4光纖會進一步限制傳播距離。鑒于與62.5GIF關聯(lián)的更大芯直徑，62.5GIF MMF示出與50GIF相比進一步縮短的傳播距離。由VCSEL源生成的且與50GIF/62.5GIF MMF 一起使用的信號受色散和其它負面作用影響，這限制與50GIF/62.5GIF MMF 一起使用的VCSEL信號的距離和/或帶寬。
[0018]與SMF和50GIF或62.5GIF MMF相比，光纖104可以與適合于可調(diào)制的源102的特性關聯(lián)。因此，源102可以基于具有高調(diào)制速率(例如IOGbps和IOGbps以上的速率)的VCSEL源。光纖104的特性可以包括具有光纖直徑116和光纖數(shù)值孔徑118的MMF光纖。光纖直徑116和光纖數(shù)值孔徑118提供與傳播來自與源d*NA積關聯(lián)的源102的生成的信號108關聯(lián)的光纖d*NA積，甚至在該信號是以高速率調(diào)制的時。
[0019]可以將光纖d*NA積調(diào)整為允許光纖104使用低成本的VCSEL源，這些低成本的VCSEL源由于SMF中缺少多模支持而不與SMF —起使用。鑒于光纖d*NA積，光纖104可以支持延伸距離的高數(shù)據(jù)調(diào)制速率。例如，與在50Gbps下可能局限于大約94米的最大距離的0M450GIF相比，通過使用光纖104，可以在超過大約700米的距離上支持50Gbps的VCSEL數(shù)據(jù)速率。
[0020]與SMF相比，與光纖104關聯(lián)的光纖d*NA積可以節(jié)省附加成本，因為光纖104可以允許與光纖104關聯(lián)的光纖耦合器、連接器和其它組件和/或與光纖104關聯(lián)的光纖通信系統(tǒng)中寬松的準直公差。因此，鑒于放寬的公差，可以更經(jīng)濟地生產(chǎn)與光纖104 —起使用的組件，從而增大了整個多模光纖系統(tǒng)的節(jié)省。
[0021]芯直徑和數(shù)值孔徑的d*NA積(源和/或光纖)可以是波長的函數(shù)，并且可以與由d*NA積支持的空間模態(tài)的數(shù)量相關。在850nm下，示例VCSEL可以生成信號，使得源d*NA積可以是與近似4個空間一維(1D)模態(tài)關聯(lián)的(10微米)* (0.22弧度)=2.2微米-弧度(示例VCSEL源可以與2.0-2.2以及更高的源的d*NA積關聯(lián))。相比之下，在850nm下，標準50GIF可以具有(50微米)* (0.2弧度)=10微米-弧度的大約4.5倍大的光纖d*NA積，這支持大約18.5個模態(tài)。因此，50GIF支持超過由VCSEL源生成的大約4個空間模態(tài)的空間模態(tài)。
[0022]由漸變折射率光纖支持的BW*L積近似正比于ID模態(tài)的數(shù)量的平方，其與d*NA積有關。相應地，能夠使用支持與較少數(shù)量模態(tài)對應的d*NA積的光纖104提高BW*L積。因此，光纖104不像支持過多空間模態(tài)的50GIF中那樣與色散問題和有限傳播距離關聯(lián)。因此，與50GIF相比，光纖104可被設計為具有例如25微米芯直徑(25GIF)和0.1弧度數(shù)值孔徑的漸變折射率光纖，即與850納米下支持大約4.6個模態(tài)關聯(lián)的2.5微米-弧度的光纖d*NA積。具有與大約4個空間ID模態(tài)關聯(lián)的2.5微米-弧度的d*NA積的光纖104可以支持與大約4個空間ID模態(tài)關聯(lián)的VCSEL源的2.2微米-弧度的d*NA積，同時提供與SMF相比的附加準直公差和與50GIF相比增加的傳播距離。
[0023]此外，Bff*L積正比于比特率*長度積(BR*L積)，該比特率*長度積正比于NA如下:
[0024]
【權利要求】
1.一種系統(tǒng)，包括: 可調(diào)制的源，用于生成信號； 多模光纖，用于傳播該信號，其中該光纖與光纖d*NA關聯(lián)，該光纖d*NA對應于光纖直徑(d)和光纖數(shù)值孔徑(NA)的積、基本位于I微米弧度至4微米弧度之間；以及 接收器，用于接收所傳播的信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述源包括垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)。
3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述光纖是漸變折射率光纖(GIF)。
4.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中基于與所述光纖的折射率分布關聯(lián)的模態(tài)色散、材料色散以及彎曲損耗的均衡，所述光纖用于擴展與光纖帶寬(BW)和光纖長度(L)的積對應的光纖BW*L特性。
5.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括光學組件，該光學組件用于在所述接收器接收經(jīng)傳播的信號以前光學地對經(jīng)傳播的信號進行操縱。
6.一種方法，包括: 使用可調(diào)制的源生成信號； 使用多模光纖傳播該信號，其中該光纖與光纖d*NA關聯(lián)，該光纖d*NA對應于光纖直徑Cd)和光纖數(shù)值孔徑(NA)的積、基本位于I微米弧度至4微米弧度之間；以及 在接收器處接收經(jīng)傳播的信號。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，進一步包括以基本等于或大于10吉比特每秒(Gbps)的數(shù)據(jù)速率傳播所生成的信號。
8.根據(jù)權利要求6所述的方法，進一步包括基于Z字形光學組件光學地操縱所述信號。
9.根據(jù)權利要求6所述的方法,其中所述光纖d*NA基于基本等于25微米的光纖直徑和基本等于0.1弧度的光纖數(shù)值孔徑。
10.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中所述光纖d*NA基本在1.5微米弧度至3微米弧度之間。
11.一種系統(tǒng),包括: 可調(diào)制的垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)源，用于生成信號； 多模光纖，用于傳播該信號，其中該光纖與光纖d*NA關聯(lián)，該光纖d*NA對應于光纖直徑(d)和光纖數(shù)值孔徑(NA)的積、基本位于I微米弧度至4微米弧度之間；以及 接收器，用于接收經(jīng)傳播的信號。
12.根據(jù)權利要求11所述的系統(tǒng)，進一步包括:基于陣列的光纖連接器，其用于連接所述多模光纖來傳播所述信號，其中所述基于陣列的光纖連接器用于連接至與所述光纖d*NA關聯(lián)的多個多模光纖。
13.根據(jù)權利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述光纖用于基于波分復用(WDM)傳播多個波長。
14.根據(jù)權利要求11所述的系統(tǒng)，進一步包括空氣隙連接器，其用于連接所述多模光纖來傳播所述信號。
15.根據(jù)權利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述光纖使用空氣隙連接器被用于計算系統(tǒng)的底板。
【文檔編號】G02B6/42GK103842870SQ201180073826
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2011年8月31日 優(yōu)先權日:2011年8月31日
【發(fā)明者】韋恩·V·瑟林, 邁克爾·瑞恩·泰·譚, 王世元 申請人:惠普發(fā)展公司，有限責任合伙企業(yè)