用于模分多路復(fù)用的少模光纖的制作方法
【專利摘要】披露一種適用于模分多路復(fù)用(MDM)光傳輸系統(tǒng)的少模光纖。該光纖具有漸變折射率纖芯，該漸變折射率纖芯具有在8μm至14μm范圍內(nèi)的半徑R1、在1550nm的波長處大于或等于約2.3并小于約2.7的α值以及相對于包層從大約0.3%至大約0.6%的最大相對折射率Δ1MAX。光纖也具有大于約90μm2并小于約160μm2的有效面積。纖芯和包層在大于1500nm的波長處僅支持LP01和LP11模。包層具有最大相對折射率Δ4MAX，其中Δ1MAX>Δ4MAX，并且LP01和LP11模之間的差分群延遲在1550nm的波長處小于約0.5ns/km。
【專利說明】用于模分多路復(fù)用的少模光纖
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2011年8月15日提交的美國臨時(shí)申請61/523552的優(yōu)先權(quán)益，本申 請依賴該美國臨時(shí)申請的內(nèi)容并且其內(nèi)容通過引用而整體結(jié)合于此。
[0003] 領(lǐng)域
[0004] 本說明書總地涉及光纖，更具體地涉及用于模分多路復(fù)用（MDM)的少模光纖。

【背景技術(shù)】
[0005] 多媒體電信應(yīng)用的量和多樣性的爆炸性增長不斷促動互聯(lián)網(wǎng)話務(wù)的速度需求并 引發(fā)主干光纖光通信鏈路的研究?；谙喔赏ㄐ藕碗娮訑?shù)字信號處理（DSP)的接收機(jī)由于 其靈活性、可伸縮性和補(bǔ)償各種傳輸損傷（包括光纖非線性）的能力近些年來已被接受作 為長程系統(tǒng)的下一代標(biāo)準(zhǔn)。隨著光纖非線性對可取得的光譜效率具有限制，因此大有效面 積（A rff)單模光纖（SMF)已被設(shè)計(jì)成減少非線性懲罰。
[0006] 然而，光纖的光譜效率隨著增加的有效面積緩慢增加，因此需要另一解決方案來 增加系統(tǒng)容量。最近的試驗(yàn)已表明能使用多輸入多輸出（ΜΜ0)技術(shù)以少模光纖（FMF) - 種以上的空間傳播模來發(fā)送信號。少模光纖對于這種應(yīng)用尤為吸引人，因?yàn)橛?jì)算復(fù)雜性直 接與隨模數(shù)成比例，并且利用僅少模降低了可能導(dǎo)致來自多徑干擾（MPI)的誤碼率懲罰的 ?；殳B的風(fēng)險(xiǎn)。
[0007] 之前提出的光纖通信系統(tǒng)的少模光纖或者具有階躍折射率或者具有拋物線型纖 芯，在拋物線型纖芯中纖芯直徑相對于單模光纖增加以除了基LP01模外支持至少LP11模。 對于這兩種纖芯設(shè)計(jì)，基LP01模和LP11模之間在1550nm窗內(nèi)在一個(gè)或多個(gè)波長下存在大 的延遲差。這些大的延遲差使得使用ΜΜ0在時(shí)域下多路分解光信號變得困難。
[0008] 因此，需要具有低損耗和小的差分群延遲（D⑶）的少模光纖的替代設(shè)計(jì)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本公開的一個(gè)方面是包括玻璃纖芯和直接圍繞纖芯的玻璃包層的少模光纖。玻璃 纖芯具有范圍從大約8μπι至大約14μπι的半徑札、在1550nm的波長處α值大于或等于 約2. 3且小于約2. 7的漸變折射率分布、相對于玻璃包層在大約0. 3%至大約0. 6%的范圍 內(nèi)的最大相對折射率△ 1ΜΑ)?以及在1550nm處大于約90 μ m2并小于約160 μ m2的有效面積。 玻璃包層包括最大相對折射率Λ4ΜΑΧ以使Λ1μαχ>Λ 4μαχ ;該光纖在大于1500nm的波長處僅支 持LP01和LP11的傳播和傳輸，其中兩個(gè)模之間的群延遲在1550nm的波長處小于約0. 5ns/ km〇
[0010] 本公開的另一方面是包括玻璃纖芯和圍繞玻璃纖芯的玻璃包層的少模光纖。該玻 璃纖芯具有從大約8 μ m至大約14 μ m的半徑札、在1550nm的波長處α值大于或等于約1.9 和小于約2. 7的漸變折射率分布、相對于玻璃包層在大約0. 3%至大約0. 6%的最大相對折 射率Λ 1ΜΑΧ以及在1550nm處大于約90 μ m2并小于約160 μ m2的有效面積。玻璃包層具有圍 住纖芯的低折射率環(huán)。低折射率環(huán)具有最小相對折射率Λ2MIN〈〇。玻璃包層也具有外包層， 該外包層圍住低折射率環(huán)并具有最大相對折射率Λ4ΜΑΧ，以使Λ1μαχ>Λ4μαχ>Λ 2ΜΙΝ。玻璃纖芯 和玻璃包層在大于1500nm的波長處僅支持LP01和LP11的傳播和傳輸。
[0011] 本公開的另一方面是包括由玻璃包層圍繞的玻璃纖芯的少模光纖。該玻璃纖芯具 有從大約8 μ m至大約14 μ m的范圍內(nèi)的半徑札、在1550nm的波長處α值大于或等于約 1. 9和小于約2. 7的漸變折射率分布、相對于玻璃包層在大約0. 3%至大約0. 6%的最大相對 折射率Λ 1ΜΑΧ以及在大約1550nm處大于約90 μ m2并小于約160 μ m2的有效面積。玻璃包層 具有圍繞玻璃纖芯但通過具有相對折射率Λ3的內(nèi)包層與之間隔開的低折射率環(huán)。低折射 率環(huán)具有最小相對折射率△m/O。玻璃包層也具有外包層，該外包層圍住低折射率環(huán)并具 有最大相對折射率Λ 4ΜΑΧ，以使八1耐>八_)(>八2_且Λ 3>Λ2ΜΙΝ。玻璃纖芯和玻璃包層在大于 1500nm的波長處僅支持LP01和LP11的傳播和傳輸。
[0012] 將在下面詳細(xì)描述中闡述本公開的附加特征和優(yōu)勢，這些特征和優(yōu)點(diǎn)在某種程度 上對于本領(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)施包括以下詳細(xì)描 述、權(quán)利要求書以及附圖的本文所述的實(shí)施例來認(rèn)識到。權(quán)利要求書被納入于此并構(gòu)成如 下面描述的詳細(xì)說明。
[0013] 應(yīng)當(dāng)理解的是，以上
【發(fā)明內(nèi)容】
和以下【具體實(shí)施方式】兩者描述各個(gè)實(shí)施例，且旨在 提供用于理解所要求保護(hù)的主題的本質(zhì)和特性的概觀或框架。所包括的附圖用于提供對各 實(shí)施例的進(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)明所描述的 各個(gè)實(shí)施例，并與本描述一起用于說明所要求保護(hù)的主題的原理和操作。
[0014] 附圖簡述
[0015] 圖1是根據(jù)本文描述的實(shí)施例的少模光纖的一段的側(cè)視圖；
[0016] 圖2A是沿剖切線A-A得到的圖1的少模光纖的橫截面圖并示出本文披露的少模 光纖的第一主示例實(shí)施例的配置；
[0017] 圖2B繪出圖2A的少模光纖的相對折射率分布；
[0018] 圖3A是沿剖切線A-A得到的圖1的少模光纖的橫截面圖并示出本文披露的少模 光纖的第二主示例實(shí)施例的配置；
[0019] 圖3B繪出圖3A的光纖的相對折射率分布；
[0020] 圖4A是沿剖切線A-A得到的圖1的少模光纖的橫截面圖并示出本文披露的少模 光纖的第二主示例實(shí)施例的配置；
[0021] 圖4B繪出圖4A的少模光纖的相對折射率分布；
[0022] 圖4C類似于圖4B，除了相對折射率分布包括具有比內(nèi)包層更高的相對折射率之 外；
[0023] 圖4D繪出對具有最佳值α的最大纖芯相對折射率Λ 1ΜΑΧ(在圖例中表示為Λ)的 不同值的脈沖展寬（ns/km)相對于波長（μ m)的關(guān)系；
[0024] 圖5是使用本文披露的少模光纖的不例性MDM光傳輸系統(tǒng)的不意圖；
[0025] 圖6是光學(xué)地連接圖5的MDM光傳輸系統(tǒng)中的發(fā)射機(jī)和接收器的示例性光纖鏈路 的示意圖，其中光纖鏈路具有由光學(xué)放大器連接的少模光纖的多個(gè)跨距；以及
[0026] 圖7示出替代的少模光纖實(shí)施例的折射率分布。

【具體實(shí)施方式】
[0027] 現(xiàn)在將詳細(xì)參照用作長距離傳輸光纖的光纖的各個(gè)實(shí)施例，在附圖中不出了各個(gè) 實(shí)施例的示例。在可能時(shí)，將在所有附圖中使用相同的附圖標(biāo)記來指示相同或類似的部分。
[0028] 術(shù)語
[0029] 本文將使用下面的術(shù)語來描述光纖，其中一些參數(shù)結(jié)合各示例性實(shí)施例被介紹和 定義如下：
[0030] 在本文中，術(shù)語"折射率分布"是指折射率或相對折射率與光纖的半徑之間的關(guān) 系。
[0031] 術(shù)語"相對折射率"，如本文中使用地，被定義為：
[0032]

【權(quán)利要求】
1. 一種少模光纖，包括： 玻璃纖芯，所述玻璃纖芯具有大約8 μ m至大約14 μ m的范圍內(nèi)的半徑札、在1550nm波 長處其α值大于或等于約2. 3且小于約2. 7的漸變折射率分布、相對于玻璃包層在大約 0. 3%至大約0. 6%的范圍中的最大相對折射率Λ 1MX以及在1550nm處大于約90 μ m2且小于 約160 μ m2的有效面積； 直接圍繞在所述玻璃纖芯周圍并具有最大相對折射率的玻璃包層，其中 A 1MX〉A(chǔ) 4ΜΑΧ ;以及 其中所述玻璃纖芯和玻璃包層在大于1500nm的一個(gè)或多個(gè)波長處僅支持LP01模和 LP11模的傳播和傳輸，其中所述LP01模和所述LP11模之間的群延遲大小在1550nm的波長 處小于約0. 5ns/km。
2. 如權(quán)利要求1所述的少模光纖，其特征在于，所述玻璃包層包括直接圍繞所述玻璃 纖芯并具有最小相對折射率的低折射率環(huán)。
3. 如權(quán)利要求1所述的少模光纖，其特征在于，所述玻璃包層包括圍繞所述纖芯并具 有相對折射率△ 2MIN〈 △ 1MX的低折射率環(huán)，其中環(huán)形內(nèi)包層被設(shè)置在所述纖芯和所述低折射 率環(huán)之間。
4. 如權(quán)利要求1所述的少模光纖，其特征在于，還包括在所述LP01模和所述LP11模之 間的群延遲大小，所述群延遲大小在1550nm波長處小于約0. 3ns/km。
5. 如權(quán)利要求1所述的少模光纖，其特征在于，還包括在1550nm處小于或等于20dB的 LP11模的引腳陣列彎曲損耗。
6. 如權(quán)利要求1所述的少模光纖，其特征在于，還包括： 小于1800nm的LP02模的截止波長；以及 大于2400nm的LP11模的截止波長。
7. 如權(quán)利要求2所述的少模光纖，其特征在于，所述低折射率環(huán)具有從大約2 μ m至大 約15 μ m的范圍內(nèi)的徑向厚度。
8. 如權(quán)利要求3所述的少模光纖，其特征在于，所述內(nèi)包層具有小于或等于大約5 μ m 的徑向厚度。
9. 一種模分多路復(fù)用（MDM)光傳輸系統(tǒng)，包括： 發(fā)射機(jī)，所述發(fā)射機(jī)被配置成分別在LP11模和LP01模中分別發(fā)送具有第一和第二波 長的第一和第二導(dǎo)波光信號； 接收器，所述接收器被配置成接收所述第一和第二光信號并對所述第一和第二光信號 進(jìn)行波長多路分解；以及 如權(quán)利要求1所述的少模光纖，被配置成光連接所述發(fā)射機(jī)和所述接收器并支持所述 第一和第二導(dǎo)波光信號從所述發(fā)射機(jī)至所述接收器的傳輸。
10. -種少模光纖，包括： 玻璃纖芯，所述玻璃纖芯包括從大約8 μ m至大約14 μ m的半徑Ri、在1550nm波長處其 α值大于或等于約1. 9且小于約2. 7的漸變折射率分布、相對于玻璃包層從大約0. 3%至大 約〇· 6%的最大相對折射率Λ 1ΜΑΧ以及在1550nm處大于約90 μ m2并小于約160 μ m2的有效 面積； 所述玻璃包層包括圍住所述玻璃纖芯并具有最小相對折射率△_/〇的低折射率環(huán)以 及圍住所述低折射率環(huán)并具有最大相對折射率△ 4MAX的外包層，以使△ 1MX> △ 4MAX> △ 2MIN;以 及 所述玻璃纖芯和玻璃包層在大于1500nm的一個(gè)或多個(gè)波長處僅支持LP01模和LP11 模的傳播和傳輸。
11. 如權(quán)利要求10所述的少模光纖，其特征在于，還包括直接毗鄰并圍繞所述纖芯而 設(shè)置的內(nèi)包層，所述內(nèi)包層具有相對折射率Λ3，其中λ 2ΜΙΝ〈λ3< Λ4ΜΑΧ。
12. 如權(quán)利要求10所述的少模光纖，其特征在于，還包括在所述LP01模和所述LP11模 之間的群延遲大小，所述群延遲大小在1550nm波長處小于約0. 5ns/km。
13. 如權(quán)利要求10所述的少模光纖，其特征在于，還包括： 小于1600nm的LP02模的截止波長；以及 大于2000nm的LP11模的截止波長。
14. 一種模分復(fù)用（MDM)光傳輸系統(tǒng)，包括： 發(fā)射機(jī)，所述發(fā)射機(jī)被配置成分別在LP11模和LP01模中分別發(fā)送具有第一和第二波 長的第一和第二導(dǎo)波光信號； 接收器，所述接收器被配置成接收所述第一和第二光信號并對所述第一和第二光信號 進(jìn)行波長多路分解；以及 至少一個(gè)如權(quán)利要求10所述的少模光纖，被配置成光連接所述發(fā)射機(jī)和所述接收器 并支持所述第一和第二導(dǎo)波光信號從所述發(fā)射機(jī)至所述接收器的傳輸。
15. -種少模光纖，包括： 玻璃纖芯，所述玻璃纖芯包括從大約8 μ m至大約14 μ m的范圍內(nèi)的半徑Ri、在1550nm 波長處其α值大于或等于約1. 9并小于約2. 7的漸變折射率分布、相對于玻璃包層從大約 0. 3%至大約0. 6%的最大相對折射率Λ 1MX以及在1550nm處大于約90 μ m2并小于約160 μ m2 的有效面積； 所述玻璃包層包括：低折射率環(huán)，所述低折射率環(huán)圍住所述纖芯但通過內(nèi)包層與所述 纖芯隔開并具有最小相對折射率以及具有最大相對折射率△4_的外包層，其中 A 1MX〉A(chǔ) 4%〉A(chǔ) 2ΜΙΝ% ;以及 其中，所述玻璃纖芯和玻璃包層在大于1500nm的一個(gè)或多個(gè)波長處僅支持LP01模和 LP11模的傳播和傳輸。
16. 如權(quán)利要求15所述的少模光纖，其特征在于，還包括在所述LP01模和所述LP11模 之間的群延遲大小，所述群延遲大小在1550nm波長處小于約0. 5ns/km。
17. 如權(quán)利要求15所述的少模光纖，其特征在于，還包括： 小于1600nm的LP02模的截止波長；以及 大于2000nm的LP11模的截止波長。
18. 如權(quán)利要求15所述的少模光纖，其特征在于，所述內(nèi)包層具有小于或等于大約 5 μ m的徑向厚度。
19. 如權(quán)利要求15所述的少模光纖，其特征在于，所述內(nèi)包層具有相對折射率 Δ 3 < Δ 4max。
20. -種模分多路復(fù)用（MDM)光傳輸系統(tǒng)，包括： 發(fā)射機(jī)，所述發(fā)射機(jī)被配置成分別在LP11模和LP01模中分別發(fā)送具有第一和第二波 長的第一和第二導(dǎo)波光信號； 接收器，所述接收器被配置成接收所述第一和第二光信號并對所述第一和第二光信號 進(jìn)行波長多路分解；以及 如權(quán)利要求15所述的少模光纖，被配置成光連接所述發(fā)射機(jī)和所述接收器并支持所 述第一和第二導(dǎo)波光信號從所述發(fā)射機(jī)至所述接收器的傳輸。
【文檔編號】G02B6/02GK104067152SQ201280043850
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月2日
【發(fā)明者】S·R·別克漢姆, M-J·李, D·A·諾蘭, J·王 申請人:康寧股份有限公司