CN102073097B

CN102073097B - 多模光纤

Info

Publication number: CN102073097B
Application number: CN201010538952.0A
Authority: CN
Inventors: D·莫兰; P·西亚尔; Y·吕米内奥
Original assignee: Alcatel CIT SA
Current assignee: Alcatel CIT SA
Priority date: 2009-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2015-02-18
Anticipated expiration: 2030-09-17
Also published as: ES2659373T3; EP2299303A3; FR2950156A1; CN102073097A; EP2299303B1; FR2950156B1; EP2299303A2; DK2299303T3; US8340488B2; US20110064367A1

Abstract

本发明涉及一种多模光纤，其从中心到边缘包括光学纤芯以及具有由n_cladding定义的折射率的包层，其中，所述纤芯具有半径(r₁)以及相对于所述包层具有渐变折射率的α折射率分布，所述纤芯的最大折射率为n_max，并且所述纤芯的最小折射率为n_min，其中，n_min-n_cladding＞2×10^-3，所述光纤对于15mm的曲率半径呈现两圈小于0.1dB的弯曲损耗。所述包层与所述纤芯直接接触。因此，本发明可以获得具有降低的弯曲损耗的渐变折射率光纤，其中，其与标准渐变折射率光纤的耦合损耗比现有技术更有限。

Description

多模光纤

技术领域

本发明涉及光纤传输领域，更具体地涉及在高速应用中使用的具有极大降低的弯曲损耗的多模光纤。

背景技术

在标准形式中，光纤由具有传输并可选地放大光信号功能的光学纤芯以及具有将光信号限制在光学纤芯中的功能的外部光学包层组成。为了这个目的，光学纤芯的折射率n_core与外部光学包层的折射率n_cladding的关系为n_core＞n_cladding。在以下描述中，光纤的“纤芯”是指光学纤芯的意思(除非另有说明)；并且光纤的“包层”是指外部光学包层的意思(除非另有说明)；并且“纤维”是指光纤的意思(除非另有说明或从上下文中明确)。

光纤的折射率分布表示将折射率与光纤半径相关联的图。在标准形式中，在x轴上显示至光纤中心的距离，在y轴上显示光纤在半径r处的折射率与光纤包层的折射率之间的差。通常，折射率分布根据其外形而限定。因此，分别以“阶跃”、“梯形”、“三角形”或“alpha”的形式描述具有阶跃、梯形、三角形或渐变(α)形的图形的折射率分布。这些曲线表示光纤的理论或设置分布，然而，光纤的制造限制可能导致轻微不同的分布。

存在两种主要类型的光纤，多模光纤和单模光纤。在多模光纤中，对于给定波长，多个光学模式同时沿着光纤传播，然而，在单模光纤中，高阶的光学模式被严重衰减。单模或多模光纤的典型直径为125μm。多模光纤的纤芯典型地具有50μm或62.5μm的直径，然而，单模光纤的纤芯通常具有约6μm至9μm的直径。多模光学***比单模光学***便宜，因为其源、连接器和维护的成本更低。

如今，在多模光纤中，带宽与模间色散关联。事实上，带宽产生于光学模式沿着光纤的传播时间或群延时之间的差。具体地，对于相同的传播介质(在阶跃折射率多模光纤中)，不同的模式具有不同的群延时。这在不同径向上传播的脉冲之间导致时间延迟。各个脉冲之间的时间延迟引起所得光脉冲的变宽，并具有此变宽被叠加到后续脉冲上的风险，并因此降低光纤支持的数据速率。因此，带宽直接与在光纤的多模纤芯中传播的光学模式的群延时关联。为了保证宽的带宽，所有模式的群延时必须相同；即对于给定波长，模间色散为0，或者至少被最小化。

为了减小多模光纤的模间色散，已经提出产生具有“alpha”或α纤芯分布的渐变折射率光纤。这种光纤已被使用了多年，并且其特征已经具体描述在D.Gloge等人的“Multimode theory of graded-core fibres”，Bell systemTechnical Journal，1973年，pp 1563-1578中，以及概括在G.Yabre的“Comprehensive theory of dispersion in graded-index optical fibers”，Journal ofLightwave Technology，2000年2月，Vol.18，No.2，pp 166-177中。

具有渐变折射率分布或alpha折射率分布的光纤(这两个术语是等同的)是具有由固定光学折射率的包层包围的渐变折射率纤芯的光纤。α折射率分布遵循对于参数α的幂定律，其可以通过某点处的折射率n作为从此点至光纤中心的距离r的函数的关系来定义：

n (r) = n_{\max} \sqrt{1 - 2 Δ {(\frac{r}{r_{1}})}^{α}}

其中α≥1；n_max是多模光纤的纤芯的最大光学折射率；r₁是多模光纤的纤芯的半径；以及

Δ = \frac{(n_{\max}^{2} - n_{\min}^{2})}{2 n_{\max}^{2}}

其中，n_min是多模光纤的最小折射率，通常对应于包层(最经常地，由天然或合成、掺杂或非掺杂二氧化硅制成)的折射率。

因此，渐变多模光纤具有旋转对称的纤芯分布，从而在任何径向，折射率的值从光纤的中心向它的***连续地降低。当多模光信号在这种具有渐变折射率的纤芯中传播时，不同模式经历不同传播介质，其不同地影响它们的传播速度。因此，通过调整参数α的值，可以获得对所有模式实质上相等的群延时，并因此获得降低的模间色散。这导致具有α折射率分布作为折射率分布的多模光纤对于数据通信具有最大的带宽。

下文，表达式“标准渐变折射率光纤”指具有满足国际标准、并且纤芯的最小光学折射率与包层的折射率相等的α光学折射率分布的光纤。在这种情况下，纤芯的最小光学折射率与包层的折射率之间的差严格小于1×10^-3，乃至为0。多模光纤已经是标准ITU-T G.651.1(其具体定义带宽、数值孔径、纤芯直径的标准)下的国际标准化的主题；其涉及对光纤之间的兼容性的要求。已经选用标准OM3来满足长距离(大于300m)上的高速应用(大于1GbE)。随着高速应用的发展，平均纤芯直径已经从62.5μm降低到50μm。

这种具有大带宽的多模光纤特别地意在用于局域网(LAN)中的短距离，其中，它们可能遭受偶尔的弯曲。这种弯曲修改模式功率分布并且可以因此修改光纤的带宽。

因此，设计不受弯曲影响(甚至对于曲率半径小于10mm时)的多模光纤将很有意义。这种光纤必须与标准渐变折射率光纤兼容，并且允许例如在10GbE(GbE指千兆比特以太网)***中的10Gb/s的高速传输。

这种问题的一个解决方案可能在于调整用于将来自光源的光注入所考虑的光纤的条件。因为所有模式被弯曲不同的影响，所以，修改注入条件将足以使得仅其中存在与注入光耦合的模式是不受弯曲影响的模式。

然而，事实上，源以及源与光纤之间的耦合器件强加了阻止调整注入条件的发射条件。

此外，将耦合限制到最低阶模式涉及功率耦合效率的损失。

这种现象可以伴随模式分配噪声对光纤中传输的光的影响的增加。当激光源与光纤一起使用时，并且特别地如果使用允许10GbE的传输的VCSEL(垂直空腔表面发射激光器)二极管，出现该增加。模式分配噪声对应于由于改变光源的主模(“跳模”)与光纤中的模内畸变的组合效应引起的信号相位的“抖动”。主模的改变是光源的光学频率上的突然跳动，其与谐振器的不同模式之间的转变有关。因此，光源的主模的改变导致影响群速度并因此影响传播时间的波长的随机修改。在光纤的整个长度上，群速度的该变化的累计效应是引入相位抖动，即模式分配噪声。

Asahi玻璃有限公司的EP1164393A1公开了一种塑料光纤。Jacomme L.在applied optics USA，vol.14，no.11，1975年11月1日的2578-2584页中的发表公开了多模渐变折射率光纤中的模式色散。Sumitomo电子工业的JP-A-2002318315公开了一种光纤。

对多模光纤施加额外的弯曲也是公知的。因此，从文献EP-A-1727302已知一种具有多模光纤的接入网络，其中多模光纤的一部分是弯曲的。由于剩余网络中的弯曲，这导致传输损耗的降低。与前述用于修改注入条件的解决方案相同，对多模光纤应用额外的弯曲还可以引起功率耦合效率的损耗，同时增加模式分配噪声的影响(如果使用允许10GbE传输的VCSEL)。

另一解决方案是专用光纤结构，即特定的光学折射率分布。已知通过在纤芯与包层之间加入凹槽以降低渐变折射率多模光纤的弯曲损耗。文献WO-A-2008085851和US-A-20080166094因此描述了由凹槽环绕的渐变折射率纤芯。因此提高了渐变折射率光纤对弯曲损耗的抵抗力。

这种解决方案存在几个问题，具体与制造相关。典型地，中央纤芯，即“alpha”纤芯、包层以及外部保护包层的部分，是通过在二氧化硅管中化学气相沉积(CVD)获得的。包层或外部保护包层由管和一般具有天然或掺杂二氧化硅的管的外包层构成。可以通过任何其它沉积技术(VAD或OVD)获得外包层。然而，文献WO-A-2008085851和US-A-20080166094的解决方案的实施需要宽大的沉积区域，从化学气相沉积技术的成本的观点这不是最佳的。事实上，这导致每个纤芯棒产生更小的光纤长度。

此外，凹槽的添加导致公知为漏模的辅助传播模式的出现。漏模具有比导模低的有效折射率。与没有凹槽的渐变折射率光纤相比，这导致包括凹槽的渐变折射率光纤的数值孔径的提高。数值孔径上的这种差别可以在包括具有凹槽的渐变折射率光纤与没有凹槽的渐变折射率光纤的***内的连接期间导致损耗。

因此，存在对具有减小的弯曲损耗的渐变折射率光纤的需要，其中，对标准渐变折射率光纤的耦合损耗比现有技术更有限。

发明内容

为此目的，本发明提出一种多模光纤，其包括光学折射率为n_cladding的包层，可选地其是外部光学包层，以及具有半径r₁和具有参数α的渐变折射率的光学折射率分布(其也被称为具有渐变折射率的α光学折射率分布)的中央纤芯。所述纤芯的最大光学折射率为n_max，所述纤芯的最小光学折射率为n_min。光纤满足n_min-n_cladaing＞2×10^-3的关系并且对于15mm的曲率半径呈现每两圈小于0.1dB的弯曲损耗。所述包层，可选地其是外部光学包层，与所述纤芯直接接触。

根据本发明，优选地，外部光学包层直接围绕“alpha”纤芯。然而，可以在“alpha”纤芯与外部光学包层之间***具有优选地与外部光学包层的折射率相近的折射率的内部包层。

根据实施例，所述光纤使得n_max-n_min＞10×10^-3。

根据另一实施例示例，中央纤芯的半径r₁包括在22μm与28μm之间。

本发明涉及基于玻璃的光纤。

根据另一实施例示例，参数α包括在1.9与2.2之间，优选地在1.9与2.1之间，并且更优选地在2.0与2.1之间。

根据另一实施例示例，由定义的光纤数值孔径(NA)大于0.18。

根据再一实施例示例，由定义的光纤数值孔径NA小于0.29。

这种光纤可以被用在局域网(LAN)中。

本发明还提出一种包括这样光纤的至少一部分的光学传输***。

根据实施例，所述***在高达100m距离时具有大于或等于10Gb/s的数据速率。

根据另一实施例，所述***在高达300m距离时具有大于或等于10Gb/s的数据速率。

这种***可以被用在局域网(LAN)中。

附图说明

通过参照附图阅读本发明的仅作为示例的实施例的以下具体描述，本发明的其它特征和优点将变得明显，附图中：

图1是1300nm波长处，光纤的弯曲损耗作为有效折射率差的函数的图；

图2是850nm波长处，光纤的弯曲损耗作为有效折射率差的函数的图；

图3是根据本发明的光纤的示例的折射率分布；

图4是两圈的弯曲损耗作为施加到光纤上的弯曲的曲率半径的函数的演变的图；

图5是标准渐变折射率光纤的折射率分布以及在光纤中传播的模式；

图6是根据本发明的渐变折射率光纤的示例的折射率分布以及在光纤中传播的模式；

图7是标准渐变折射率光纤的模式群与根据图3的示例的渐变折射率光纤的模式群之间的耦合效率的图；

图8是标准渐变折射率光纤的模式群与根据图3的示例的渐变折射率光纤的模式群之间的耦合效率的图；

图9是示出模式的传播延迟作为标准渐变折射率光纤的主模号的函数的图；以及

图10是示出模式的传播延迟作为根据本发明的多模渐变折射率光纤的主模号的函数的图。

具体实施方式

多模光纤的模式中的弯曲损耗主要取决于有效模式折射率是公知的。这具体由图1和图2示出，它们分别是在1300nm和850nm处，光纤的弯曲损耗作为所考虑的模式的有效折射率差的函数的图。有效折射率差是模式的有效折射率与包层的折射率之间的差。两个实验中的每个都针对光纤的两个数值孔径(ON)(0.2和0.185)进行，并且施加在光纤上的弯曲的曲率半径为15mm。在图2和图3的示例中，被弯曲影响的模式具有4×10^-3的有效折射率差。因此，多模光纤受影响的程度直接与未被弯曲影响的模式数与模式总数的比例关联。

本发明背后的想法包括提高导模的有效折射率，所述导模也存在于标准渐变折射率多模光纤中。为此目的，提出了不受弯曲损耗影响的、用于高速数据传输(典型地为10GbE)的特定多模光纤结构。

图3示出了这种结构。图3是根据本发明的光纤的一个示例的折射率分布。该光纤包括外部光学包层，该外部光学包层的光学折射率在光学包层的整个宽度上基本恒定。包层的光学折射率由n_cladding表示。光纤还包括半径为r₁的纤芯，包层与纤芯直接接触。这意味着图3的结构没有凹槽。根据图3的示例的光纤的纤芯具有典型多模光纤的半径。例如，纤芯的半径可以是最大36.25μm。优选地，纤芯的半径可以包含在22μm与28μm之间，并优选为25μm。

纤芯相对于前面定义的外部光学包层具有alpha光学折射率分布。参数alpha可以包含在1.9和2.2之间，优选地在1.9和2.1之间，并且更优选地在2.0和2.1之间。纤芯的最大光学折射率由n_max表示，并且纤芯的最小光学折射率由n_min表示。具体地，光纤可以为纤芯的最大光学折射率与纤芯的最小光学折射率之间的差大于10×10^-3，其由n_max-n_min＞10×10^-3的关系表示。

光纤的特征在于纤芯的最小光学折射率严格大于包层的折射率的事实。这可以在数学上由这样的事实表达，即，纤芯的最小光学折射率与包层的折射率之间的差严格地为正数，即意味着n_min-n_cladding＞0。这意味着折射率在值r＝r₁处存在从折射率值n_min至折射率值n_cladding的清晰的非连续降低。该降低控制模式色散，必须控制所述模式色散来保证模式带宽与数据通信兼容。通过折射率上的该非连续降低定义纤芯与包层之间的界面。包层直接围绕纤芯而不存在中间包层或凹槽。

相对于标准渐变折射率光纤，依照图3的示例的根据本发明的光纤的不同点在于相对于包层的光学折射率提高了渐变折射率纤芯的折射率。因此，依照图3的示例的根据本发明的光纤具有降低的弯曲损耗的优点。此外，这种光纤与标准渐变折射率光纤兼容。下面更详细地解释根据图3的示例的光纤的优点。

考虑图4时，弯曲损耗的降低变得更清晰。图4是示出850nm波长处两圈的弯曲损耗作为施加在光纤上的弯曲的曲率半径的函数的演变的半对数刻度的图。该演变表示纤芯的最小光学折射率与包层的折射率之间的差的不同值，即0(该光纤于是是标准渐变折射率光纤)、1.10^-3、2.10^-3、3.10^-3、4.10^-3和5.10^-3。

用于图2的实验的多模光纤全部具有0.2的有效数值孔径。光纤的有效数值孔径NA由下式定义：

NA = \sqrt{n_{eff, \max}^{2} - n_{eff, \min}^{2}}

其中，n_eff，min和n_eff，max分别是在OFL(过注入发射)条件下光纤输出处测量的信号中包括的模式的最小和最大有效折射率。在这种条件下，光纤输入处的信号的激励在所有传播模式上是均匀的。这假定使用了在光纤的整个径向表面上呈现均匀激励的光源，例如激光二极管或LED(发光二极管)。

然而，利用光纤的纤芯的折射率的平方的差的平方根获得有效数值孔径的良好近似。这也可以被写为以下关系的形式：

NA = \sqrt{n_{\max}^{2} - n_{\min}^{2}}

其中，n_max和n_min分别是光纤分布的最大和最小折射率。下文使用此近似公式。

对于标准渐变折射率光纤的情况，具有25μm半径的纤芯的多模光纤的有效数值孔径等于0.2，而具有31.25μm半径的纤芯的多模光纤的有效数值孔径等于0.275。

在图4的实验中，光纤中的所有导模具有大于n_min的有效折射率，并且也被激励。如下面在描述具有根据图3的示例的光纤的一部分的***中所解释，这是可能的----通过将根据图3的示例的光纤与OFL条件下的标准渐变折射率多模光纤耦合，或者与数值孔径小于根据图3的示例的光纤的有效数值孔径的源耦合。

对于恒定的有效数值孔径，光纤纤芯的最小光学折射率与包层的折射率之间的差越大，光纤的弯曲损耗的降低越大。通过说明，对于10mm的曲率半径，根据本发明的光纤的弯曲损耗相对于标准渐变折射率光纤降低大约30％。这表明根据本发明的光纤相对于标准渐变折射率光纤呈现出降低的弯曲损耗。

对于n_min-n_cladding为4×10^-3或5×10^-3的根据本发明的光纤，降低弯曲损耗的效应更显著，其相对于标准渐变折射率光纤弯曲损耗至少降低73％或90％。

因此，在恒定的有效数值孔径的情况下提高纤芯的最小光学折射率与包层的折射率之间的差降低了光纤被弯曲影响的程度。因此，纤芯的最小光学折射率与包层的折射率之间的差严格大于2×10^-3是有益的。在这种情况下，对于15mm的曲率半径，光纤可以呈现两圈小于0.1dB的弯曲损耗。

这种光纤意在被用于光传输***中。因此，研究如图3的示例所述的根据本发明的多模光纤与前面所定义的标准渐变折射率光纤的兼容性很有意义。

然而，根据图3的示例的光纤的折射率对比度的提高通常导致更大的线性损耗，具体因为瑞利散射和/或吸收的增加。此外，根据图3的光纤的色散大于标准渐变折射率光纤。此外，图3的光纤的数值孔径大于最大允许值。根据图3的示例的光纤的数值孔径具体可以大于0.18。该数值孔径也可以小于0.29。这两个条件也可以由根据图3的示例的相同光纤满足，在该情况中数值孔径包含在0.18和0.29之间。

因此，图3的光纤不满足标准条件。这意味着根据图3的示例的光纤的折射率分布允许额外的模式，在标准渐变折射率光纤中不存在这些模式。图5和图6的比较可以说明此事实。

图5示出了标准渐变折射率光纤的折射率分布。如上所解释，这是α分布。下面的x轴表示光纤的半径，左边的y轴表示标准渐变折射率光纤的折射率。相对于包层的折射率分布由实线表示。该图还通过点示出了在光纤中传播的模式。右边的y轴示出了传播模式的相对有效折射率，即模式的有效折射率与包层的折射率之间的差。在上面的x轴上示出的称为方位指数的标记对应于每个模式。此指数还被称为主模号。典型地，这些模式位于图的水平方向上的可见模式的组中。例如，所示的示例光纤包括18个模式组。

图6示出了根据图3的示例的光纤的类似于图5的图。因此，下面的x轴类似地表示光纤的半径，左边的y轴表示根据图3的示例的光纤的折射率。根据图3的示例的光纤具有与标准渐变折射率光纤相同的α分布，其中，纤芯的最小折射率与包层的差值为10.10^-3。该图还示出了在光纤中传播的模式。右边的y轴示出了传播模式的相对有效折射率。在上面的x轴上示出的称为方位指数的标记对应于每个模式。所示的光纤包括33个模式组。因此，根据图3的示例的光纤中的模式数大于标准渐变折射率光纤中的模式数。

然而，在所述33个模式组中，仅18个模式组具有大于纤芯的最小光学折射率的有效折射率。它们是位于图6中的虚线上方的模式。根据图3的示例的光纤的这18个较低阶模式与标准渐变折射率光纤中的模式一样多。该18个模式具有比对应的标准渐变折射率光纤的18个模式更大的有效折射率，这解释了它们对弯曲损耗的更好的抵抗力。

然而，所述18个模式具有相同的方位指数并因此具有相同的形状。因此，标准渐变折射率光纤的模式出现在根据图3的示例的光纤中。因此，当根据图3的示例的光纤与标准渐变折射率光纤耦合时，标准渐变折射率光纤的每个导模仅与一个模式(从形状的角度是最接近的)耦合，并且因此，标准渐变折射率光纤的每个模式组仅与根据图3的示例的光纤的相同模式组耦合。根据图3的示例的光纤中的不出现在标准渐变折射率光纤中的更高阶模式不被激励，因为它们与标准渐变折射率光纤的所有导模正交。这通过分析图7和图8的图变得特别明显。

图7和图8图解阐述了标准渐变折射率光纤的18个模式组与根据图3的示例的光纤的33个模式组之间的耦合效率。所使用的两个光纤与图5和图6中使用的光纤相同。使用灰度刻度，1的耦合对应于理想耦合，即在标准渐变折射率光纤与根据图3的示例的光纤之间没有损耗，0的耦合对应于不存在耦合。图7是在其中两个光纤的中心相对于彼此完美地对准的情况下产生的，而在图8的情况中，光纤互相偏移3μm。如前所述，无论在完美对准(图7)还是偏移配置(图8)中，标准渐变折射率光纤的模式组与具有相同主模号的光纤的模式组具有最好的耦合。因此，主模号大于18的模式组不能被标准渐变折射率光纤激励。因此，可以看出，标准渐变折射率光纤不能激励根据图3的示例的光纤中通过总体提高纤芯的折射率产生的额外模式。因此，根据图3的示例的光纤与具有相同α分布的标准渐变折射率光纤兼容。这意味着根据图3的示例的光纤与标准渐变折射率光纤之间的连接不混合和不滤除传播模式。因此，根据图3的示例的光纤呈现出与标准渐变折射率光纤的非常好的耦合。

根据此观察，接着，传输***还可以包括具有小于标准渐变折射率光纤的数值孔径的数值孔径的光源。如果此光源在位置和角度上对准中心，则来自该光源的光将被注入到与标准渐变折射率光纤的模式兼容的导模中，这意味着激励模式将具有包含在光纤的纤芯的极点折射率(即n_min和n_max)之间的有效折射率。

当优选使用使得数值孔径小于标准渐变折射率光纤的数值孔径的光源时，产生额外的模式。接着可以如文献EP-A-1727302中所述，设计特定的光纤和/或施加额外弯曲以仅消除所产生的额外模式。

图9和图10是分别示出用于图5和图7的标准渐变折射率光纤与用于图6和图8的根据图3的示例的光纤的模式群的传播时间的图。所观察到的模式色散类似。因此，根据图3的示例的光纤具有支持比标准渐变折射率光纤更高比特速率的传输的相同能力。

因此，根据图3的示例的光纤是呈现降低的弯曲损耗的渐变折射率光纤，其中，与标准渐变折射率光纤的耦合损耗比现有技术更有限。由于其对弯曲损耗特殊的不敏感性，所以光纤的灵活性尤其被极大提高。

图3的光纤还与高速传输兼容。因此，该***可以为高达例如100m或300m的大距离获得高于或等于10Gb/s(10GbE)的数据速率的无错传输。

可以通过从最终预制棒的拉制制造根据本发明的光纤。

可以通过为初始预制棒提供外部外包层(即，外包层处理)来制造最终预制棒。外部外包层包括掺杂的或非掺杂的、天然的或合成的二氧化硅玻璃。多个方法可用于提供外部外包层。

在第一示例方法中，可以通过在热的作用下在初始预制棒的***上沉积和玻璃化天然或合成二氧化硅颗粒来提供外部外包层。这种处理例如在US专利No.5,522,007；5,194,714；6,269,663和6,202,447中公开。

在另一示例方法中，可以使用二氧化硅套管对初始预制棒实现外包层，所述二氧化硅套管可以掺杂或者可以不掺杂。然后，此二氧化硅套管可以被塌缩到初始预制棒上。

在再一示例方法中，可以通过外部气相沉积(OVD)方法施加外包层。这里，首先在初始预制棒的***上沉积粉尘层，然后粉尘层被玻璃化来形成玻璃。

可以通过外部气相沉积技术(诸如外部气相沉积(OVD)和气相轴向沉积(VAD))制造初始预制棒。可选地，可以通过内部沉积技术(诸如改进的化学气相沉积(MCVD)、炉化学气相沉积(FCVD)以及等离子化学气相沉积(PCVD))制造初始预制棒，其中玻璃层被沉积在掺杂的或非掺杂的二氧化硅玻璃的衬底管的内部表面上。

在实施例的示例中，使用PCVD工艺制造初始预制棒，其允许非常精确地控制中央纤芯的梯度折射率分布的形状。

作为化学气相沉积处理的部分，可以在衬底管的内部表面上沉积凹槽。更典型地，可以(1)通过使用掺氟的衬底管作为用于沉积梯度折射率中央纤芯的内部沉积处理的起点，或者(2)通过在本身利用外部沉积处理(例如，OVD或VAD)产生的梯度折射率中央纤芯上套上掺氟的衬底管，来制造凹槽。

在实施例的再一示例中，通过使用掺氟的衬底管的内部沉积处理制造初始预制棒。可以将一个或多个额外的掺氟的二氧化硅管套在包含沉积层的合成管上，从而提高凹槽的厚度，或者产生在其宽度上具有变化的折射率的凹槽。虽然不必要，但可以在执行外包层步骤之前将一个或多个额外的套管(例如，掺氟的衬底管)塌缩到初始预制棒上。加套和塌缩的处理有时被称为上套，并且可以被重复来在初始预制棒的外侧上建立多个玻璃层。

当然，本发明不被限制于通过示例描述的实施例。根据本发明的光纤可以被安装在与***的其它光纤具有良好兼容性的许多传输***中。根据本发明的多模光纤可以被用在具有提高的带宽的以太网光学***中。该光纤还可以被用在局域网(LAN)中。

在所附权利要求书中记载本发明。

Claims

1.一种基于玻璃的多模光纤，从中心到边缘，包括光学纤芯以及具有由n_cladding定义的折射率的包层，

-其中所述纤芯具有半径r₁以及相对于所述包层具有渐变折射率的α折射率分布，其中半径r₁具有最大36.25μm，参数α包含在1.9和2.2之间，所述纤芯的最大折射率由n_max定义，并且所述纤芯的最小折射率由n_min定义，

其中n_min-n_cladding＞2×10^-3，所述光纤对于15mm的曲率半径呈现两圈小于0.1dB的弯曲损耗，并且所述包层与所述纤芯直接接触。

2.一种基于玻璃的多模光纤，从中心到边缘，包括光学纤芯以及具有由n_cladding定义的折射率的外部光学包层，

-其中所述纤芯具有半径r₁以及相对于所述外部光学包层具有渐变折射率的α折射率分布，其中半径r₁具有最大36.25μm，参数α包含在1.9和2.2之间，所述纤芯的最大折射率由n_max定义，并且所述纤芯的最小折射率由n_min定义，

其中n_min-n_cladding＞2×10^-3，所述光纤对于15mm的曲率半径呈现两圈小于0.1dB的弯曲损耗，并且所述外部光学包层与所述纤芯直接接触。

3.根据权利要求1或2的光纤，其中n_max-n_min＞10×10^-3。

4.根据权利要求1或2的光纤，其中r₁包括在22μm与28μm之间。

5.根据权利要求1或2的光纤，其中所述纤芯的折射率分布的参数α包括在1.9与2.1之间。

6.根据权利要求1或2的光纤，其中所述纤芯的折射率分布的参数α包括在2.0与2.1之间。

7.根据权利要求1或2的光纤，其中由定义的所述光纤的数值孔径NA大于0.18。

8.根据权利要求1或2的光纤，其中由定义的所述光纤的数值孔径NA小于0.29。

9.一种光学传输***，其包括根据权利要求1-8中任一项所述的多模光纤。

10.根据权利要求9的***，其在高达100m距离时具有大于或等于10Gb/s的数据速率。

11.根据权利要求9的***，其在高达300m距离时具有大于或等于10Gb/s的数据速率。

12.一种光纤在局域网LAN中的应用，所述光纤为根据权利要求1-8中的任一项所述的基于玻璃的多模光纤。

13.一种***在局域网LAN中的应用，所述***为根据权利要求9-11中的任一项所述的光学传输***。