多模光纖和包括該多模光纖的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】根據(jù)某些實(shí)施例，一種多模光纖（100）包括：漸變式折射率玻璃芯（20），具有折射率Δ1、最大折射率德耳塔Δ1MAX、和10到40微米之間的芯半徑；以及包圍該芯的包層區(qū)域（200），包括折射率Δ4，其中該光纖在900到1250nm波長范圍內(nèi)的操作波長處表現(xiàn)出大于2.5GHz-km的滿溢帶寬。根據(jù)某些實(shí)施例，該光纖在950到1100nm之間的波長處表現(xiàn)出大于4GHz-km的滿溢帶寬。根據(jù)某些實(shí)施例，該光纖在950到1100nm之間的波長處表現(xiàn)出大于10GHz-km的滿溢帶寬。
【專利說明】多模光纖和包括該多模光纖的系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2011年6月30日提交的美國臨時(shí)申請序列號61/503252的優(yōu)先權(quán)以及根據(jù)要求2012年3月28日提交的美國申請序列號13/432553的優(yōu)先權(quán)，本申請基于這些申請的內(nèi)容并且這些申請的內(nèi)容通過引用而整體結(jié)合于此。
【背景技術(shù)】【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明一般涉及光纖，更具體地涉及多模光纖。
[0004]技術(shù)背景
[0005]在以850nm為中心的波長范圍上操作的多模(麗)光纖是已知的。這些多模(麗)光纖的帶寬(BW)主要受限于模間色散。為了最小化模間色散，將麗光纖設(shè)計(jì)為具有梯度折射率α分布。優(yōu)化當(dāng)前的高帶寬OlGHz.Km)光纖，以用在850nm處。這些麗光纖中的一些還具有第二操作窗口，具有中心在1300nm處的較低的BW (〈1GHz.Km)。
[0006]然而，在850nm處操作的光學(xué)系統(tǒng)及其相應(yīng)的光纖的一些限制在于:高衰減(>2dB/Km)、高光纖色散(〈-90ps/nm/km)、制造時(shí)產(chǎn)生高帶寬光纖的困難、以及在多個(gè)波長處實(shí)現(xiàn)高BW光纖的困難。
[0007]為了高速操作的大于900nm波長而研發(fā)的VCSEL及其使用與850nmVCSEL相比提供了顯著的優(yōu)勢。在大于約900nm且低于1250nm操作的VCSEL現(xiàn)在已經(jīng)可獲得。利用這些長波長VCSEL的某些優(yōu)勢包括支持類別1眼睛安全規(guī)范、改進(jìn)的源和檢測器性能、更低的光纖衰減、較好的光子能量轉(zhuǎn)換、更小的VCSEL溫度增加、以及更低的成本。盡管已經(jīng)對于900-1250nm波長范圍內(nèi)的高速應(yīng)用提出了這些VCSEL，但是還沒有設(shè)計(jì)出對于在大于900nm波長處的VCSEL而被優(yōu)化的光纖。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)某些實(shí)施例，一種多模光纖包括:漸變式折射率玻璃芯，具有折射率Λ 1、最大折射率德耳塔Λ 1ΜΧ、和10到40微米之間的芯半徑；以及圍繞該玻璃芯的包層區(qū)域，包括折射率Λ 4，其中該光纖在處于900到1250nm波長范圍內(nèi)的波長處表現(xiàn)出大于2.5GHz-km的滿溢帶寬。
[0009]根據(jù)某些實(shí)施例，一種多模光纖包括:漸變式折射率玻璃芯，具有折射率Λ 1、最大折射率德耳塔Λ 1ΜΧ、和20到40微米之間的芯半徑；以及圍繞該玻璃芯的包層區(qū)域，包括折射率Λ 4，其中該光纖在處于900到llOOnm波長范圍內(nèi)的波長處表現(xiàn)出大于2.5GHz-km的滿溢帶寬。
[0010]例如，根據(jù)某些實(shí)施例，該光纖在位于900nm到1200nm波長范圍內(nèi)的操作波長處具有大于4GHz-km的滿溢帶寬；小于約2.08的阿爾法；以及在該操作波長處小于60ps/nm/km的色散大小和小于1.5dB/km的衰減。根據(jù)某些實(shí)施例，該光纖包層包括圍繞玻璃芯并與玻璃芯接觸的內(nèi)包層、圍繞著該內(nèi)包層部分的折射率下陷環(huán)形區(qū)域，其中該折射率下陷環(huán)形區(qū)域具有小于約-0.2%的折射率德耳塔Λ 3μιν和至少I微米的帶寬，且該玻璃芯具有大于10微米且小于28微米的半徑、在0.8到1.3%之間的最大折射率、和小于約2.08的阿爾法；且該光纖在940到IlOOnm之間的一個(gè)或多個(gè)波長處具有大于4.7GHz-km的滿溢帶寬、小于60ps/nm/km的色散大小、和小于1.5dB的衰減。根據(jù)某些實(shí)施例，該光纖的外包層具有最大折射率德耳塔Λ 4μχ，且Λ 4祖〉Δ 3μιν。
[0011]根據(jù)某些實(shí)施例，該光纖在950到IOOOnm范圍內(nèi)的波長處表現(xiàn)出大于4GHz-km的滿溢帶寬。根據(jù)某些實(shí)施例，該光纖在950到IOOOnm范圍內(nèi)的波長處表現(xiàn)出大于10GHZ-km的滿溢帶寬。根據(jù)某些實(shí)施例，該光纖在1030到1090nm范圍內(nèi)的波長處表現(xiàn)出大于4GHz-km的滿溢帶寬。根據(jù)某些實(shí)施例，該光纖在1030到1090nm范圍內(nèi)的波長處表現(xiàn)出大于10GHz-km的滿溢帶寬。
[0012]根據(jù)某些實(shí)施例，一種多模光纖包括:
[0013](i)漸變式折射率玻璃芯，包括折射率德耳塔1，該玻璃芯包括10到35微米之間的芯半徑；和(ii)圍繞著該玻璃芯的折射率下陷的包層區(qū)域，且包括折射率德耳塔Λ3ΜΙΝ;和(iii)外包層，包括折射率Λ4。該外包層區(qū)域圍繞著該折射率下陷的包層區(qū)域。該折射率下陷的包層區(qū)域具有小于約-0.1%的折射率德耳塔和至少I微米的帶寬，其中Λ1>Λ4>Λ3ΜΙΝ，且該光纖在900到1250nm范圍內(nèi)(優(yōu)選900到IlOOnm范圍)內(nèi)的波長處表現(xiàn)出大于2.5GHz-km的滿溢帶寬。根據(jù)某些實(shí)施例，該光纖的外包層具有最大折射率德耳 i合 Δ 4MX，且 A4mx>A3MIN。
[0014]根據(jù)某些實(shí)施例，一種系統(tǒng)包括:
[0015](i)至少一個(gè)光源(如，VCSEL)，該光源在900到1250nm內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)波長處以25GHz或更高的比特率發(fā)射；
[0016](ii)光學(xué)耦合至該光源的至少一個(gè)多模光纖，該光纖包括漸變式折射率芯和包括外包層部分的包層，其中該光纖在900nm到1250nm波長范圍內(nèi)的操作波長處具有大于4GHz-km的滿溢帶寬；小于約2.08的阿爾法；和在該操作波長處小于60ps/nm/km的色散大小和小于1.5dB/km的衰減；和
[0017](iii)光學(xué)耦合至該多模光纖的檢測器，能檢測900nm到1250nm內(nèi)的波長。根據(jù)某些實(shí)施例，該至少一個(gè)光源在900到1250nm之間的一個(gè)或多個(gè)波長處以40GHz或更高的比特率發(fā)射。根據(jù)某些實(shí)施例，至少一個(gè)光源是在940到1250nm范圍內(nèi)操作的VCSEL (多個(gè))。根據(jù)某些實(shí)施例，至少一個(gè)光源是在940到IlOOnm范圍內(nèi)操作的VCSEL (多個(gè))。
[0018]將在以下詳細(xì)描述中闡述本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)，這些特征和優(yōu)點(diǎn)的一部分可由本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員從說明書中推知或通過如此處所述本發(fā)明的實(shí)踐而得知，包括以下詳細(xì)描述、權(quán)利要求書以及附圖。
[0019]應(yīng)當(dāng)理解的是，以上一般描述和以下詳細(xì)描述兩者給出本發(fā)明的實(shí)施例，并且它們旨在提供用于理解所要求保護(hù)的本發(fā)明的本質(zhì)和特性的概觀或框架。所包括的附圖用于提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，且被結(jié)合到本說明書中并構(gòu)成其一部分。附圖示出本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理和操作。
【專利附圖】

【附圖說明】[0020]圖1A示出多模光纖的示例性實(shí)施例的玻璃部分的截面視圖的示意性表示(不按比例)；
[0021]圖1Β示出圖1Α的多模光纖的示例性實(shí)施例的玻璃部分的截面的折射率分布的示意性表示(不按比例);
[0022]圖2Α示出了具有類似于圖1Α所示的分布的兩個(gè)漸變式折射率麗光纖在給定操作波長處的優(yōu)化帶寬性能的玻璃芯阿爾法的敏感度；
[0023]圖2Β示出因變于圖1Α的漸變式折射率麗光纖的芯德耳塔的帶寬依賴性；
[0024]圖3示出因變于圖1Α的漸變式折射率麗光纖的波長的光譜衰減；
[0025]圖4不出此處公開的多模光纖的不例性實(shí)施例的玻璃部分的橫截面的折射率分布的示意性表示(不按比例)，其中折射率下陷的環(huán)形部分偏離該芯而且被外環(huán)形部分圍繞；
[0026]圖5Α不出此處公開的多模光纖的不例性實(shí)施例的玻璃部分的截面的折射率分布的示意性表示(不按比例)，其中折射率下陷的環(huán)形部分與玻璃芯并未間隔開；且
[0027]圖5Β示出此處公開的多模光纖的另一個(gè)示例性實(shí)施例的玻璃部分的截面的折射率分布的示意性表示(不按比例)。
[0028]圖6示出此處公開的多模光纖的另一個(gè)示例性實(shí)施例的玻璃部分的截面的折射率分布的示意性表示(不按比例)。
【具體實(shí)施方式】
[0029]將在以下詳細(xì)描述中陳述本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)，這些特征和優(yōu)點(diǎn)對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說根據(jù)該描述將是顯而易見的，或者通過實(shí)施在以下詳細(xì)描述以及權(quán)利要求書和附圖中描述的本發(fā)明可認(rèn)識到。
[0030]“折射率分布”是折射率或相對折射率與波導(dǎo)光纖半徑之間的關(guān)系。
[0031]“相對折射率百分比”被定義為A%=100x(ni2 - ηΚΕ/)/2ηΛ其中叫是區(qū)域i中的最大折射率，除非另外指明。相對折射率百分比是在980nm處測得的，除非另外指明。除非另外指明，nKEF是包層的外環(huán)形部分的平均折射率，例如，它可通過在包層的外環(huán)形部分中進(jìn)行“N”次折射率測量(ηα、ηκ.....nCN)來計(jì)算，并通過以下計(jì)算平均折射率而被計(jì)算:
【權(quán)利要求】
1.一種多模光纖，包括:漸變式折射率玻璃芯，包括折射率△ 1、最大折射率德耳塔△ 1?AX和在10到40微米之間的半徑；以及包圍所述芯的包層區(qū)域和外包層，包括折射率Λ4，其中所述光纖在處于900到1250nm波長范圍內(nèi)的操作波長處表現(xiàn)出大于2.5GHz-km的滿溢帶寬。
2.如權(quán)利要求1所述的多模光纖，其特征在于:所述半徑是在10到30微米之間；且其中所述光纖在900到llOOnm波長范圍內(nèi)的波長處表現(xiàn)出大于2.5GHz-km的滿溢帶寬。
3.如權(quán)利要求2所述的多模光纖，其特征在于，所述光纖表現(xiàn)出在980nm處大于4GHz-km的滿溢帶寬。
4.如權(quán)利要求1或2所述的多模光纖，其特征在于，所述光纖在950到1010nm之間的所有波長處表現(xiàn)出大于4GHz-km的滿溢帶寬。
5.如權(quán)利要求1或2所述的多模光纖，其特征在于，所述光纖在1030到1090nm之間的所有波長處表現(xiàn)出大于4GHz-km的滿溢帶寬。
6.如權(quán)利要求1所述的多模光纖，其特征在于:(i)所述芯半徑是在10到35微米之間；(?)所述包層區(qū)域包括包圍所述芯的折射率下陷的包層區(qū)域，且包括折射率德耳塔Δ 3和最小折射率德耳塔Λ 3μιν，(iii)所述外包層區(qū)域包圍所 述折射率下陷的包層區(qū)域，所述折射率下陷的包層區(qū)域具有小于約-0.1%的折射率德耳塔和至少1微米的寬度，其中Λ 1> Λ 4> Λ 3μιν，且(iv)所述光纖在900nm到1200nm范圍處表現(xiàn)出大于2.5GHz_km的滿溢帶寬。
7.如權(quán)利要求1、2、4、5、或6所述的光纖，其特征在于，所述芯包括基本摻雜單一摻雜劑的二氧化硅。
8.如權(quán)利要求1、2、4、5、或6所述的光纖，其特征在于，所述芯包括摻雜了Ge的二氧化硅，且沒有任何其他摻雜物的量大于lwt%。
9.如權(quán)利要求1、6、7、或8所述的光纖，其特征在于，所述光纖在900nm-1100nm內(nèi)的波長處表現(xiàn)出大于4GHz-km的滿溢帶寬。
10.如權(quán)利要求6所述的多模光纖，其特征在于，所述折射率下陷的包層區(qū)域直接毗鄰所述芯且具有不大于約-0.2%的折射率德耳塔和至少2微米的寬度。
11.如權(quán)利要求6所述的多模光纖，其特征在于，還包括包含Λ4的第二內(nèi)包層區(qū)域，其中Λ 1> Λ 4> Λ 3，且所述第二內(nèi)包層區(qū)域的寬度小于2微米。
12.如權(quán)利要求1或6所述的多模光纖，其特征在于，所述芯包括在20到30微米之間的芯半徑。
13.如權(quán)利要求1或6所述的多模光纖，其特征在于，所述芯包括在10到20微米之間的芯半徑。
14.如權(quán)利要求1或6所述的多模光纖，其特征在于，所述光纖表現(xiàn)出在980nm處大于4GHz-km的滿溢帶寬。
15.如權(quán)利要求1、2、6、7、或8所述的多模光纖，其特征在于，所述光纖表現(xiàn)出在1060nm處大于4GHz-km的滿溢帶寬。
16.如權(quán)利要求1、6、14、或15所述的光纖，其特征在于，所述光纖還表現(xiàn)出在980nm處繞15_直徑心軸纏繞I匝的衰減增量小于或等于0.3dB/匝。
17.如權(quán)利要求1、6、7、8、12、或13所述的光纖，其特征在于，所述光纖表現(xiàn)出0.12到0.24之間的數(shù)值孔徑。
18.—種系統(tǒng),包括: (i)至少一個(gè)光源，所述光源在900到1200nm內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)波長處以25GHz或更高的比特率發(fā)射； (?)至少一個(gè)多模光纖，所述至少一個(gè)多模光纖光學(xué)地耦合至所述至少一個(gè)光源，所述至少一個(gè)多模光纖在位于900nm到1200nm波長范圍內(nèi)的操作波長處具有大于4GHz-km的滿溢帶寬；小于約2.08的阿爾法；和在所述操作波長處小于60ps/nm/km的色散大小和小于1.5dB/km的衰減；和 (iii)光學(xué)地耦合至所述至少一個(gè)多模光纖的至少一個(gè)檢測器，能檢測900nm到1200nm內(nèi)的波長。
19.一種系統(tǒng),包括: (i)至少一個(gè)光源，所述光源在900到1200nm內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)波長處以25GHz或更高的比特率發(fā)射； (?)如權(quán)利要求1到17所述的至少一個(gè)多模光纖，所述至少一個(gè)多模光纖光學(xué)地耦合至所述至少一個(gè)光源，所述至少一個(gè)多模光纖在位于900nm到1200nm波長范圍內(nèi)的操作波長處具有大于4GHz-km的滿溢帶寬；小于約2.08的阿爾法；和在所述操作波長處小于60ps/nm/km的色散大小和小`于1.5dB/km的衰減；和 (iii)光學(xué)地耦合至所述至少一個(gè)多模光纖的至少一個(gè)檢測器，能檢測900nm到1200nm內(nèi)的波長。
20.如權(quán)利要求18或19所述的系統(tǒng)，其特征在于: a.所述至少一個(gè)光源是至少一個(gè)VCSEL b.所述包層包括包圍所述芯并與之接觸的內(nèi)包層、包圍內(nèi)包層部分的折射率下陷的環(huán)形部分，所述折射率下陷的環(huán)形部分具有小于約-0.2%的折射率德耳塔△ 3min和至少I微米的寬度， c.所述芯具有大于10微米且小于28微米的半徑、在0.8到1.3%之間的最大折射率、和小于約2.08的阿爾法；且 d.所述光纖在940和IlOOnm之間的一個(gè)或多個(gè)波長處具有大于4.7GHz-km的滿溢帶寬、小于60ps/nm/km的色散大小、和小于1.5dB/km的衰減；且 e.所述光源在940到IlOOnm范圍內(nèi)操作。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖的外包層具有最大折射率德爾i合 Δ 4MX，且 A4mx>A3MIN。
【文檔編號】G02B6/028GK103635840SQ201280031896
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月30日
【發(fā)明者】S·R·別克漢姆, D·C·布克班德, X·陳, M·李, P·坦登 申請人:康寧股份有限公司