[发明专利]具有改进的折射率分布的多模光纤

说明书

技术领域

本发明一般涉及用在通信中的光纤，尤其涉及具有改进的折射率分布的多模光纤。

背景技术

在现代光纤通信系统中，沿着圆柱形的波导来引导光信号，这种圆柱形的波导采用细纤维的形式。光纤包括内部纤芯区域，外部包层区域围绕着该内部纤芯区域，其中纤芯的光密度是用折射率n₁来测量的，且折射率n₁高于包层的折射率n₂，参见图1。通过在制造过程中引入杂质(或掺杂剂)，可以调节光学介质的折射率。对于玻璃光纤而言，通常使用锗来增大纤芯的折射率，但也可以使用或添加其它杂质。

因为这种折射率方面的差异，在光纤的纤芯内行进的光脉冲每一次到达纤芯-包层界面时都经历全内反射，结果，光信号就被限定在纤芯之内或者在纤芯内引导光信号。这种光纤具有均匀的纤芯折射率，被称为阶跃式-折射率光纤(SI-光纤)。为了便于高速数据通信，SI-光纤的纤芯直径通常很小(在9微米的量级上)，这仅仅比所传输的光的波长大几倍，结果，光信号被迫在沿着光纤轴的单条路径中行进。这种光纤被称为多模光纤。

或者，光纤的纤芯直径与光的波长相比可以是很大的，在这种情况下，光可以沿着许多分立的光路穿过纤芯，其中每一个光路被称为一个模式。这种光纤被称为多模光纤(MMF)，并且具有50或62.5微米的额定纤芯直径。通常，在MMF中，到达光纤的输入端上的光脉冲照亮了纤芯的相对较大的空间区域，使得光脉冲作为许多分立的光学模式之和进行传播。因为多个模式之间存在路径长度方面的差异，所以光脉冲能量的多个部分将会在不同的时刻到达光纤的输出端。结果，脉冲的宽度变宽了，这被称为模间色散。这使信号质量变差了。为了减小模间色散，MMF纤芯和包层的折射率是渐变的，使得折射率按照下列方程随着从纤芯轴起的径向距离r连续地减小：

n02(r)=n120[1-2(rR)αΔ0],r<Rn120(1-2Δ0)=n22,r≥R]]>