[发明专利]一种渐变折射率抗弯曲多模光纤

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据信号传输、光纤传感和光器件中应用在1300nm传输窗口优化的渐变折射率多模光纤，该光纤不但具有良好的抗弯曲性能，而且具有易与光源耦合以及光功率分布均匀、在1300nm窗口具有带宽高等特点，属于光通信技术领域。

背景技术

光纤通信始于多模光纤的发明和应用。近十多年来，尽管单模光纤成为光纤市场中需求的最主要品种，但多模光纤始终没有被取代而是一直保持着稳定增长的市场需求，其原因就在于多模光纤的许多特性正好可以满足光信号、能量传输、局域网数据传输和光器件的使用。目前多模光纤通信系统的造价远远低于单模光纤通信系统，这也是多模光纤长盛不衰的原因之一。常规多模光纤的种类划分，根据IEC以及ITU等国际标准组织的推荐标准可以划分为50μm和62.5μm两大类，在50μm这一大类中又可以按照带宽，ISO 11801标准又把它细分为OM1、OM2、OM3、OM4几种类型。50um多模光纤系统的传输速率从10Mbit/s到10Gbit/s甚至100Gbit/s，链路长度最大可达2km，已远远满足其应用需求。然而，上述多模光纤在10G Gbit/s甚至100Gbit/s系统中的应用，都是在850nm窗口传输，这受益于VCSEL850nm激光器发明和成本降低。如果在1300nm光器件成本下降，在此窗口传输10Gbit/s甚至100Gbit/s多模系统是完全可能的，并且还可以充分利用光纤在此窗口低损耗特点，大大提高传输距离，降低系统成本。在过去的几年里，长波长VCSEL制造商已经进行了大量可靠性测试，采用晶园键合法制造的1300nm波段VCSEL的测试结果已经发布：实现5000小时高温加速老化实验零故障率，在25℃下平均失效时间为3千万小时，70℃下达两百万小时。

多模光纤，特别是高传输性能的多模光纤如OM3、OM4光纤，在中短距离光纤网络系统应用广泛。在大楼、小型化器件里，环境狭窄，光纤承受很大的弯曲应力。光纤长期承受大的弯曲应力，会减短光纤的使用寿命，恶化传输性能指标，为此，需要光纤具有抗弯特性，以满足特殊应用的需要。降低光纤附加弯曲损耗有效的办法是优化光纤的剖面结构，主要是设计不同结构的包层，以减少光纤弯曲时光功率的损失。

此外，要使多模光纤有很好的带宽，光纤纤芯折射率剖面必须为完美的抛物线型。包括专利CN183049C在内的许多文献只是关注如何制备具有精确折射率剖面的预制棒，然而，预制棒在拉丝过程中，残存的应力以及组分的扩散使光纤的折射率与预制棒相比有了很大的畸变，从而降低光纤的带宽。因此，光纤折射率剖面畸变的问题也有待进一步改进。

为方便介绍本发明内容，定义部分术语：

石英衬管：管状的基底管，其内壁承载PCVD化学反应的玻璃态氧化沉积物；

套管：符合一定几何指标和掺杂要求的石英玻璃管；

芯层：居于光纤横截面的中心部分，是光纤的主要导光的区域；

内包层：光纤横截面中紧邻芯层的环形区域；

中间包层：光纤横截面中紧邻内包层的环形区域；

外包层：光纤横截面中紧邻中间包层的环形区域；

相对折射率差:  

                                                        

数值孔径： 

      NA＝n₀×（2△）^1/2

       n_i和n₀分别为各对应部分和纯二氧化硅玻璃在1300nm波长的折射率；

幂指数律折射率分布剖面： 满足下面幂指数函数的折射率分布形态，其中，n₁为光纤轴心的折射率；r为离开光纤轴心的距离；a为光纤芯半径；α为分布幂指数；?为芯/包相对折射率差；

                r<a 。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足而提供一种在1300nm窗口优化，具有高带宽性能，拉丝后保持完好折射率剖面结构的抗弯曲多模光纤。