專利名稱：漸變折射率多模光纖及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種漸變折射率多模光纖。
背景技術(shù)：
漸變折射率多模光纖是多模光纖的一種，通過在纖芯中摻入至少一種如鍺(Ge)之類的摻雜物而制成，使得摻雜后的纖芯具有具有比純石英更高的折射率。此類漸變折射率多模光纖的折射率分布(refractive index profiles)具備如下特征折射率在纖芯中心處最高，并隨著與所述纖芯中心距離的增大，而向纖芯和包層的邊界連續(xù)遞減。
這種漸變折射率多模光纖具有這樣一種構(gòu)造由于光線在光纖外部區(qū)域的傳播速度要快于在中心區(qū)域的傳播速度，因此不同模態(tài)的傳播速度差異可以減至最小，籍此降低模色散(modal dispersion)并增大傳輸帶寬(transmission bandwidth)。
這類漸變折射率多模光纖具有大的數(shù)值孔徑(numerical aperture)，廣泛應(yīng)用于光局域網(wǎng)的傳輸線。為滿足更高速光局域網(wǎng)的需求，研究了控制漸變折射率多模光纖的所述折射率分布的技術(shù)。
不過就目前情況而言，幾乎不可能進(jìn)一步改善漸變折射率多模光纖的性能。要想提高變折射率多模光纖的傳輸帶寬，必須使用波分多路復(fù)用(wavelength divisionmultiplexing，WDM)技術(shù)。
對于傳統(tǒng)的纖芯含鍺的漸變折射率多模光纖，其最優(yōu)折射率的分布會隨光纖中傳導(dǎo)的光信號波長的不同而變化。因?yàn)楣饫w的折射率分布是在特定波長下優(yōu)化的，在其他波長下的傳輸帶寬很小，所以不能用于波分多路復(fù)用(WDM)，已經(jīng)有文獻(xiàn)對此進(jìn)行了論述，如R.Olshansky所著的“Propagation in glass optical waveguides”，(Reviewsof Modern Physics，Vol.51，No.2，pp.341-367，1979)。
另外，在遠(yuǎn)離零色散波長的波長區(qū)域，例如，波長為0.85μm的區(qū)域，由鍺帶來的色散十分顯著，使得傳輸帶寬很小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于以上背景，提供一種漸變折射率多模光纖，該光纖的最大傳輸帶寬獨(dú)立于信號光的波長。
為解決上述問題，本發(fā)明的第一示范性實(shí)施例給出一種漸變折射率多模光纖，所述漸變折射率多模光纖包括一含氟纖芯和一位于所述纖芯外周的包層。所述漸變折射率多模光纖的折射率分布滿足等式(1) 其中，n(r)為距纖芯中心的距離為r處的光纖折射率；n1為纖芯中心處的折射率；Δ為纖芯中心與包層的折射率之差；a為纖芯半徑；α為折射率分布指數(shù)。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例的漸變折射率多模光纖的一個方面，Δ可以不小于0.005且不大于0.025，a可以不小于10μm且不大于35μm。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例的漸變折射率多模光纖的第二個方面，波長介于0.8μm與0.9μm之間時，傳輸帶寬可以為大于3GHz.km。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例的漸變折射率多模光纖的第三方面，波長為1.3μm(wavelength band)時，傳輸帶寬可以大于1.5GHz·km。
為了解決上述問題，本發(fā)明的第二實(shí)施例給出一種漸變折射率多模光纖，其包括一石英玻璃制的纖芯和一位于所述纖芯外層的包層組成。所述漸變折射率多模光纖的折射率分布滿足等式(1) 其中，n(r)為距纖芯中心r處的折射率；n1為纖芯中心的折射率；Δ為纖芯中心與包層折射率之差；a為纖芯半徑；α為折射率分布指數(shù)。
所述纖芯包含一種第一物質(zhì)，所述第一物質(zhì)可使等式(1)中折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值隨著波長的增加而大體單調(diào)遞減，同時所述纖芯還包含至少一種第二物質(zhì)，所述第二物質(zhì)可使折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值隨著波長的增加而大體單調(diào)遞增。使用WKB方法(Wentzel-Kramers-Brillouin method，R.Olshansky and D.B.Keck，“PulseBroadening in Graded-index Optical Fibers”，Appl.Opt.，Vol.15，pp.483-491，1976)對折射率分布指數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使得工作波長區(qū)域(operating wavelength region)的傳輸帶寬最大化，在本發(fā)明第二實(shí)施例的漸變折射率多模光纖的一個方面，上述第一物質(zhì)可以是鍺，上述第二物質(zhì)可以是氟。
該發(fā)明還提供一種制作一種漸變折射率多模光纖的方法，所述漸變折射率多模光纖包括一由石英玻璃制的纖芯和一位于所述纖芯外周的包層。所述漸變折射率多模光纖的折射率分布滿足等式(1) 其中，n(r)為距纖芯中心r處的折射率；n1為纖芯中心的折射率；Δ為纖芯中心與包層折射率之差；a為纖芯半徑；α為折射率分布指數(shù)。所述方法包括以下步驟向所述纖芯中摻入一種可使等式(1)中折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值隨著波長的增加而大體單調(diào)遞減的物質(zhì)和可使折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值隨著波長的增加而大體單調(diào)遞增的物質(zhì)。使用WKB方法優(yōu)化所述折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值，使得工作波長區(qū)域的傳輸帶寬最大化。
為了解決上述問題，本發(fā)明的第三實(shí)施例給出一種漸變折射率多模光纖，所述光纖包括一由石英玻璃制的纖芯和一位于所述纖芯外周的包層。所述纖芯中含有磷和氟。
在本發(fā)明的第三實(shí)施例的漸變折射率多模光纖的一個方面，其折射率分布可以滿足等式(1){n1[1-2Δ(r/a)α]1/2(0≤r≤/a)
n(r)＝ (1)n1[1-2Δ]1/2(r＞a)其中，n(r)為距纖芯中心r處的折射率；n1為纖芯中心的折射率；Δ為纖芯與包層折射率的最大差值；a為纖芯半徑；α為折射率分布指數(shù)。
在本發(fā)明的第三實(shí)施例的漸變折射率多模光纖的第二個方面，其纖芯相對于所述包層的折射率的最大差值Δ可以用下面的等式(2)表達(dá)Δ＝ΔP+ΔF(2)其中，ΔP為磷相對于包層的折射率之差，ΔF為氟相對于與光線包層的折射率之差。
在本發(fā)明的第三實(shí)施例的漸變折射率多模光纖的第三個方面，折射率的最大差值Δ可以為不小于0.005且不大于0.025，ΔP可以不小于0且不大于折射率的最大差值Δ，ΔF可以不小于0且不大于折射率的最大差值Δ。
在本發(fā)明的第三實(shí)施例的漸變折射率多模光纖的第四個方面，其折射率的最大差值Δ可以為不小于0.005且不大于0.025，并且所述纖芯半徑a可以為不小于10μm且不大于35μm。
在本發(fā)明的第三實(shí)施例的漸變折射率多模光纖的第五個方面所述折射率最大差值Δ可以大約為0.009或更大，數(shù)值孔徑可以大約為0.185或更大，并且波長介于約0.8μm與1.4μm之間時的傳輸帶寬可以為大于2GHz.km。
在本發(fā)明的第三實(shí)施例的漸變折射率多模光纖的第六個方面，所述折射率最大差值Δ可以大約為0.019或更大，數(shù)值孔徑可以大約為0.26或更大，并且波長介于0.8μm與1.4μm之間時的傳輸帶寬大于1.5GHz·km。
本發(fā)明第三實(shí)施例的漸變折射率多模光纖，由于在所述纖芯中摻入了磷和氟，從而在較大波長范圍內(nèi)具有大的傳輸帶寬。這使得本發(fā)明的漸變折射率多模光纖適合用波分多路復(fù)用(WDM)技術(shù)進(jìn)行傳輸。


通過參考附圖可以對本發(fā)明的特征、優(yōu)點(diǎn)有更深入的理解。所述的附圖包括圖1是對等式(1)中的折射率分布指數(shù)α經(jīng)WKB方法計算獲得的最優(yōu)值與波長的函數(shù)關(guān)系圖，所述折射率分布指數(shù)α代表分別摻有鍺(GeO2)或氟(F)的示例1和對比例1的漸變折射率多模光纖的折射率分布情況。
圖2是示例2中所示漸變折射率多模光纖的傳輸帶寬和等式(1)中折射率分布指數(shù)的最優(yōu)值αopt的關(guān)系圖，其中所述最優(yōu)值αopt反映所述漸變折射率多模光纖的折射率分布情況。
圖3是對比例2中所述漸變折射率多模光纖的傳輸帶寬和等式(1)中的折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值αopt的關(guān)系圖，其中所述最優(yōu)值αopt反映所述漸變折射率多模光纖折射率分布情況。
圖4是示例3和對比例3中漸變折射率多模光纖的傳輸帶寬與波長的關(guān)系圖。
圖5是當(dāng)波長為0.81μm時，示例4中漸變折射率多模光纖的DMD特性曲線圖。
圖6是當(dāng)波長為0.83μm時，示例4中漸變折射率多模光纖的DMD特性曲線圖。
圖7是當(dāng)波長為0.85μm時，示例4中漸變折射率多模光纖的DMD特性曲線圖。
圖8是當(dāng)波長為0.87μm時，示例4中漸變折射率多模光纖的DMD特性曲線圖。
圖9是當(dāng)波長為0.89μm時，示例4中漸變折射率多模光纖的DMD特性曲線圖。
圖10是當(dāng)波長為1.30μm時，示例4中漸變折射率多模光纖的DMD特性曲線圖。
圖11是當(dāng)波長為0.81μm時，對比例4中漸變折射率多模光纖的DMD特性曲線圖。
圖12是當(dāng)波長為0.83μm時，對比例4中漸變折射率多模光纖的DMD特性曲線圖。
圖13是當(dāng)波長為0.85μm時，對比例4中漸變折射率多模光纖的DMD特性曲線圖。
圖14是當(dāng)波長為0.87μm時，對比例4中漸變折射率多模光纖的DMD特性曲線圖。
圖15是當(dāng)波長為0.89μm時，對比例4中漸變折射率多模光纖的DMD特性曲線圖。
圖16是當(dāng)波長為1.30μm時，對比例4中漸變折射率多模光纖的DMD特性曲線圖。
圖17是示例5中漸變折射率多模光纖的傳輸帶寬與等式(1)中的折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值αopt兩者之間的關(guān)系圖，所述最優(yōu)值αopt代表為使在工作波長區(qū)域的傳輸帶寬最大化而采用WKB方法優(yōu)化后的漸變折射率多模光纖的折射率分布情況。
圖18是示例6中漸變折射率多模光纖的傳輸帶寬與等式(1)中的折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值αopt兩者之間的關(guān)系圖，所述最優(yōu)值αopt代表為使在工作波長區(qū)域的傳輸帶寬最大化而采用WKB方法優(yōu)化后的漸變折射率多模光纖的折射率分布情況。
圖19是示例6中漸變折射率多模光纖中纖芯相對于包層的折射率之差Δ的曲線圖。
圖20是示例6中漸變折射率多模光纖的纖芯中鍺或氟的濃度分布圖。
圖21是示例7中漸變折射率多模光纖的傳輸帶寬與波長關(guān)系圖。
圖22是示例8中漸變折射率多模光纖的傳輸帶寬與波長關(guān)系圖。
圖23是示例9中漸變折射率多模光纖的傳輸帶寬與等式(1)中的折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值αopt兩者之間的關(guān)系圖，其中所述最優(yōu)值αopt代表為使工作波長區(qū)域的傳輸帶寬最大化而采用WKB方法優(yōu)化后的所述漸變折射率多模光纖的折射率分布情況。
圖24是示例10中漸變折射率多模光纖的傳輸帶寬與波長關(guān)系圖。
圖25是示例11中漸變折射率多模光纖的傳輸帶寬與波長關(guān)系圖。
圖26是波長與等式(1)中的折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值αopt兩者之間的關(guān)系圖，其中所述最優(yōu)值αopt代表纖芯中分別摻入鍺、磷和氟的三種漸變折射率多模光纖的折射率分布情況。
圖27是波長與等式(1)中的折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值αopt兩者之間的關(guān)系圖，其中所述最優(yōu)值αopt代表示例12中分別摻入磷和氟的漸變折射率多模光纖的折射率分布情況。
圖28是示例13的纖芯中摻有磷和氟的漸變折射率多模光纖的傳輸帶寬與波長的關(guān)系圖。
圖29是示例13中的漸變折射率多模光纖在ΔP＝0.005且ΔF＝0.005時的折射率之差的分布情況。
圖30是示例14中的纖芯中摻有磷和氟的漸變折射率多模光纖的傳輸帶寬與波長的關(guān)系圖。
圖31是示例14中的漸變折射率多模光纖在ΔP＝0.004且ΔF＝0.006時的折射率之差的分布情況。
圖32是波長與等式(1)中的折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值αopt兩者之間的關(guān)系圖，其中所述最優(yōu)值αopt代表示例15中的纖芯中分別摻入磷和氟的漸變折射率多模光纖的折射率分布情況。
圖33是示例16中的纖芯中分別摻入磷和氟的漸變折射率多模光纖的傳輸帶寬與波長關(guān)系圖。
圖34是示例16中ΔP＝0.010且ΔF＝0.010的漸變折射率多模光纖的折射率之差的分布情況。
圖35是示例17中的纖芯中分別摻入磷和氟的漸變折射率多模光纖的的傳輸帶寬與波長關(guān)系圖。
圖36是示例17中ΔP＝0.006且ΔF＝0.014的漸變折射率多模光纖的折射率之差的分布情況。
圖37是本發(fā)明的漸變折射率多模光纖的一個示例的示意性截面圖。和圖38示出一個本發(fā)明的漸變折射率多模光纖的折射率分布的示例。
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施方式)下面將詳細(xì)說明本發(fā)明的第一實(shí)施方式。
圖37是本發(fā)明的漸變折射率多模光纖的一個示例的示意性截面圖。圖38示出一個本發(fā)明的漸變折射率多模光纖的折射率分布的示例。然而，這些附圖不是為了示出本發(fā)明的漸變折射率多模光纖的實(shí)際尺寸，及其實(shí)際的折射率值，也不是為了示出其折射率的實(shí)際分布。本發(fā)明第一實(shí)施方式中的漸變折射率多模光纖10是一光纖維，其包括位于光纖中心的石英玻璃制含氟纖芯12和同心地環(huán)繞在所述纖芯外周的包層14。所述光纖的折射率分布滿足下面的等式(1){n1[1-2Δ(r/a)α]1/2(0≤r≤/a)
n(r)＝(1)n1[1-2Δ]1/2(r＞a)其中，n(r)為距纖芯中心r處的光纖折射率；n1為纖芯中心16的折射率；Δ為纖芯中心16與包層14的折射率之差；a為纖芯半徑；α為折射率分布指數(shù)。n0為所述包層14的折射率。
雖然可以調(diào)整折射率分布指數(shù)α以獲得在所需波長處的最大傳輸帶寬，但折射率分布指數(shù)的最優(yōu)值αopt會因石英玻璃中摻入物而變化。
由等式(1)所表示的本發(fā)明中的漸變折射率多模光纖10的折射率分布被塑造為滿足如下特征在所述纖芯中心16處的折射率分布最高，隨著與所述中心的距離加大而逐漸遞減。因此，光信號以低階模態(tài)在所述漸變折射率分布光纖10中傳導(dǎo)較短的行程，但同時速度也較慢。與之相對應(yīng)，光信號以高階模態(tài)在纖芯12和包層14之間光纖邊界附近折射率較小的區(qū)域傳導(dǎo)較長行程，但同時速度也較快。
因此，通過改變決定分布情況的α的值，可以使各種模態(tài)的光信號通過光纖到達(dá)輸出端口的時間差最小化。適當(dāng)?shù)氐倪x取α，模色散可以達(dá)到理論最小值，并獲得信號光波長的最大傳輸帶寬。
另一方面，α的最優(yōu)值αopt會隨著所用波長的改變而變化。進(jìn)一步地，這種變化將會受到所述纖芯一種或多種摻入物及其濃度的影響。如果是一種摻入物的情形，摻入物可以分為兩大類A類物質(zhì)和B類物質(zhì)。摻入A類物質(zhì)的光纖的αopt值會隨著波長的增加而減??；摻入B類物質(zhì)的光纖的αopt值會隨著波長的增加而增大。
所述纖芯12中氟的濃度從中心向外徑向遞增，導(dǎo)致折射率遞減。所述折射率基本上隨氟濃度的增加而線性遞減。
所述包層14由摻入恒定濃度氟的石英玻璃制作，其中，氟的濃度與所述纖芯12中的最大氟濃度相等。
包層14中的氟含量優(yōu)選地，但不是必須地，介于大約2原子％和大約10原子％之間，更優(yōu)選地，但不是必須地，介于大約2原子％和大約4原子％之間。
在本發(fā)明給出的第一實(shí)施方式中，反映光纖10折射率分布的折射率分布指數(shù)α采用WKB方法(Wentzel-Kramers-Brillouin method，R.Olshansky and D.B.Keck，“PulseBroadening in Graded-index Optical Fibers”，Appl.Opt.，Vol.15，pp.483-492，1976)進(jìn)行優(yōu)化，并控制使之達(dá)到最優(yōu)值αopt，從而滿足特定波長下工作波長的傳輸帶寬最大化。本發(fā)明的漸變折射率多模光纖10的折射率分布指數(shù)的最優(yōu)值αopt在整個波段范圍內(nèi)變化很小，因此，對波長的依賴性很小。
在本發(fā)明第一種實(shí)施方式的漸變折射率多模光纖10中，等式(1)中的折射率分布指數(shù)α優(yōu)選地，但不是必須地，即不小于1.98也不大于2.1，更優(yōu)選地，但不是必須地，為即不小于2.00也不大于2.07則更好。上述折射率分布指數(shù)α的優(yōu)選值αopt就落在這個范圍中。
如果折射率分布指數(shù)α小于1.98，α將小于最優(yōu)值αopt，且高階模態(tài)傳播速度快于低階模態(tài)。與此相反，如果α大于2.1，則α將大于最優(yōu)值αopt，且高階模態(tài)傳播速度快于低階模態(tài)；降低傳輸帶寬。
進(jìn)一步地，在第一種實(shí)施方式中的漸變折射率多模光纖10中，等式(1)中的纖芯半徑a優(yōu)選地，但不是必須地，不小于10μm且不大于35μm，更優(yōu)選地，但不是必須地，不小于20μm且不大于30μm。
如果所述纖芯半徑a小于10μm，光纖耦合或光纖與光源的耦合將會變得困難。相反，如果纖芯半徑a大于35μm，則會產(chǎn)生過多模態(tài)，導(dǎo)致模色散增大并使傳輸帶寬減小。
在第一種實(shí)施方式中的漸變折射率多模光纖中，因?yàn)榈仁?1)中代表所述光纖的折射率分布的α?xí){(diào)整到最優(yōu)值αopt，所述最優(yōu)值αopt表現(xiàn)出對波長極小的依賴性。因此，即使在特定波長下優(yōu)化獲得最大傳輸帶寬而制造的光纖，其也在幾乎整個波長區(qū)間上都有大的傳輸帶寬。
舉例來說，為在某一短波處獲得最大傳輸帶寬而對α進(jìn)行優(yōu)化的含氟光纖，即使在長波段的傳輸帶寬也可以比傳統(tǒng)的摻鍺光纖的相應(yīng)帶寬要寬的多。
進(jìn)一步地，第一種實(shí)施方式中的漸變折射率多模光纖10，在波長介于0.8μm和0.9μm之間時的傳輸帶寬大于3GHz.km。傳輸帶寬定義為一根光纖可能的傳輸速度與光纖長度的乘積，它代表光纖的傳輸能力。
因此，第一種實(shí)施方式中的漸變折射率多模光纖10在波長介于0.8μm和0.9μm時具有很高的傳輸速度，能夠進(jìn)行WDM傳輸。
更進(jìn)一步地，第一種實(shí)施方式中的漸變折射率多模光纖10在工作波段為1.3μm時的傳輸帶寬大于1.5GHz.km。
因此，第一種實(shí)施方式中的漸變折射率多模光纖10能在一個寬帶波長區(qū)域內(nèi)的1.3μm波段實(shí)現(xiàn)很高的WDM傳輸速度，能滿足高速光局域網(wǎng)的需要。
更進(jìn)一步地，由于氟比鍺產(chǎn)生的色散要小，因此該實(shí)施方式中的漸變折射率多模光纖10的傳輸帶寬要大于傳統(tǒng)的含鍺纖芯12的光纖的相應(yīng)帶寬。
更進(jìn)一步地，該實(shí)施方式中漸變折射率多模光纖10的傳輸播損失要小于傳統(tǒng)的纖芯12含鍺光纖的傳輸損失。
下面描述第一實(shí)施方式中的漸變折射率多模光纖10的制造方法。
采用等離子體化學(xué)氣相沉積法(PCVD)，通過精確控制氟濃度使之從中心向外漸增以獲得所需折射率分布，可以制作漸變折射率多模光纖10的預(yù)成型坯件。在高溫條件下拉伸所述預(yù)成型坯件就可以獲得漸變折射率多模光纖10。
下面將用實(shí)例對本發(fā)明的第一實(shí)施方式進(jìn)行更為詳細(xì)的描述。當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于下面描述的實(shí)例。
(示例1)制造漸變折射率多模光纖10，其包括一個由摻氟濃度在0原子％到2.8原子％的石英玻璃制成的纖芯12，和一個由摻氟濃度為2.8原子％的石英玻璃制成且同心地環(huán)繞所述纖芯12外的包層14。
等式(1)中使用WKB方法計算的折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值αopt是在不同的波長下決定的以使其具有獨(dú)立于波長的特性，其中所述折射率分布指數(shù)α代表漸變折射率多模光纖的折射率分布。結(jié)果如圖1所示。
(對比例1)制造漸變折射率多模光纖10，其包括一個由摻鍺濃度為13.2摩爾％的石英玻璃制成的纖芯12，和一個由石英玻璃制成且同心地環(huán)繞所述纖芯12外的包層14。等式(1)中使用WKB方法計算的折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值αopt是在不同的波長下決定的以使其具有獨(dú)立于波長的特性，其中所述折射率分布指數(shù)α代表漸變折射率多模光纖的折射率分布。結(jié)果如圖1所示。
圖1的結(jié)果證明，在示例1的漸變折射率多模光纖中，折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值αopt在1.1μm波長附近最小，αopt的偏差很低，表現(xiàn)出幾乎不依賴波長的特性。因此，即使對示例1中漸變折射率多模光纖的α進(jìn)行優(yōu)化以獲得在特定波長下的最大傳輸帶寬，所述光纖仍在幾乎整個波長區(qū)間上都有大的傳輸帶寬。
相反，對比例1中漸變折射率多模光纖的最優(yōu)值αopt隨著波長的增加而單調(diào)遞減。
特別地，對比例1中漸變折射率多模光纖的最優(yōu)值αopt的偏差在10GbE(IEC60793-2-10 Ed2.0)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的0.85μm短波區(qū)間中很高，導(dǎo)致光纖在此波長區(qū)間不足以進(jìn)行波分多路復(fù)用(WDM)。另外，αopt在1.30μm長波區(qū)間的偏差要小于在短波區(qū)間的偏差，在短波區(qū)間和長波區(qū)間αopt的差值很大。因此，如果對比例1中的所述漸變折射率多模光纖針對短波區(qū)間進(jìn)行了優(yōu)化，則其在長波區(qū)間的傳輸帶寬將會減小。
(示例2)制造漸變折射率多模光纖10，其包括一個由摻氟濃度在0原子％到2.8原子％的石英玻璃制成的纖芯12，和一個由摻氟濃度為2.8原子％的石英玻璃制成且同心地環(huán)繞在所述纖芯12外的包層14。
所述漸變折射率多模光纖的纖芯中心16與包層14的折射率之差Δ調(diào)整為0.01，且纖芯半徑a設(shè)定為25μm。
確定傳輸帶寬和等式(1)中使用WKB方法計算的折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值αopt，以確立傳輸帶寬和最優(yōu)值αopt之間的關(guān)系特性，其中所述折射率分布指數(shù)α代表所述漸變折射率多模光纖的折射率分布。假設(shè)入射光線的脈沖半峰值全寬(FullWidth at Half Maximum，縮寫為FWHM)為1ns，光譜均方根為0.35nm，且入射光的FWHM光束尺寸在波長介于0.81μm和0.89μm之間時為50μm；并假設(shè)入射光的FWHM是1ns，光譜均方根為1.3nm，入射光的波長為1.3μm時FWHM光束尺寸為50μm。結(jié)果如圖2所示。
(對比例2)
制造漸變折射率多模光纖10，其包括一個由摻鍺濃度在0摩爾％到13.2摩爾％的石英玻璃制成的纖芯12，和一個由石英玻璃制成且同心地環(huán)繞在所述纖芯12外的包層14。所述漸變折射率多模光纖的纖芯中心16與包層14的折射率之差Δ調(diào)整為0.01，纖芯半徑α設(shè)定為25μm。
確定傳輸帶寬和等式(1)中使用WKB方法計算的折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值αopt，以確立傳輸帶寬和最優(yōu)值αopt之間的關(guān)系特性，其中所述折射率分布指數(shù)α代表所述漸變折射率多模光纖的折射率分布。假設(shè)入射光線的脈沖半峰值全寬(FullWidth at Half Maximum，縮寫為FWHM)為1ns，光譜均方根為0.35nm，且入射光的FWHM光束尺寸在波長介于0.81μm和0.89μm之間時為50μm；和入射光的FWHM是1ns，光譜均方根為1.3nm，入射光的波長為1.3μm時FWHM光束尺寸為50μm。結(jié)果如圖3所示。
圖2的結(jié)果表明，對于示例2中的漸變折射率多模光纖，各種波長下的折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值αopt變化不大。因此，示例2中的漸變折射率多模光纖具有一個可以在0.81μm至0.89μm整個波長區(qū)間提供寬的傳輸帶寬的最優(yōu)值αopt。
相反地，圖3的結(jié)果證實(shí)，對于對比例2的漸變折射率多模光纖，其折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值αopt隨著波長的增大而減小。因此，為使用對比例2的漸變折射率多模光纖在0.81μm至0.89μm波長區(qū)間實(shí)現(xiàn)波分多路復(fù)用(WDM)，應(yīng)調(diào)整最小傳輸帶寬，使其比示例2中漸變折射率多模光纖的相應(yīng)帶寬小很多。
更進(jìn)一步地，圖2和圖3表明，當(dāng)αopt被設(shè)為某些值時，例如設(shè)為2.04，在波長為1.30μm時，示例2中的漸變折射率多模光纖的傳輸帶寬將是對比例2中的漸變折射率多模光纖傳輸帶寬的2倍或更寬。這是因?yàn)榉纳⑿∮阪N的色散，此外還因?yàn)閾椒臐u變折射率多模光纖的最優(yōu)值αopt的變化較小。
(示例3)制造漸變折射率多模光纖10，其包括一個由摻氟濃度在0原子％到2.8原子％的石英玻璃制成的纖芯12，和一個由摻氟濃度為2.8原子％的石英玻璃制成且同心地環(huán)繞在所述纖芯12外的包層14。所述漸變折射率多模光纖纖芯中心16與包層14的折射率之差Δ調(diào)整為0.01，纖芯半徑α設(shè)定為25μm。然后，所述漸變折射率多模光纖10在0.85μm波長處優(yōu)化，將等式(1)中表示漸變折射率多模光纖的折射率分布狀況的折射率分布指數(shù)α調(diào)整為2.038。
檢驗(yàn)所得漸變折射率多模光纖的傳輸帶寬與波長的關(guān)系。結(jié)果如圖4所示。
(對比例3)制造漸變折射率多模光纖10，其包括一個由摻鍺濃度在0摩爾％到13.2摩爾％的石英玻璃制成的纖芯12，和一個由石英玻璃制成且同心地環(huán)繞在所述纖芯12外的包層14。
所述漸變折射率多模光纖10的纖芯中心16與包層14的折射率之差Δ調(diào)整為0.01，纖芯半徑α設(shè)定為25μm。然后，所述漸變折射率多模光纖在0.85μm波長處優(yōu)化，將等式(1)中表示漸變折射率多模光纖的折射率分布狀況的折射率分布指數(shù)α調(diào)整為2.040。
檢驗(yàn)所得漸變折射率多模光纖10的傳輸帶寬與波長的關(guān)系。結(jié)果如圖4所示。
圖4的結(jié)果表明，示例3中的漸變折射率多模光纖10的傳輸帶寬隨著波長的增加而增加。這是因?yàn)闈u變折射率多模光纖10在長波區(qū)間的色散小。
相反地，對比例3中漸變折射率多模光纖只在波長為0.85μm時具有大的傳輸帶寬。
(示例4)制造漸變折射率多模光纖10，其包括一個由摻氟濃度在0原子％到2.8原子％之間的石英玻璃制成的纖芯12，和一個由摻氟濃度為2.8原子％的石英玻璃制成且同心地環(huán)繞在所述纖芯12外的包層14。
所述漸變折射率多模光纖纖芯中心16與包層14的折射率之差Δ調(diào)整為0.01，纖芯半徑α設(shè)定為25μm。然后，所述漸變折射率多模光纖在0.85μm波長處優(yōu)化，將等式(1)中表示漸變折射率多模光纖的折射率分布狀況的折射率分布指數(shù)α調(diào)整為2.038。
通過仿真得到該漸變折射率多模光纖分別在波長0.81μm、0.83μm、0.85μm、0.87μm、0.89μm和，1.30μm時的差模延遲(Differential Mode Delay，簡寫為DMD)特性。仿真時，采用K.Okamoto在”Comparison of calculated and measured impulseresponses of optical fibers”(Applied Optics，Vol.18，pp.2199-2206，1979.)中論述的技術(shù)，從折射率分布仿真得到不同模態(tài)在所述漸變折射率多模光纖中的傳播速度。然后，使用L.Raddatz等描述的技術(shù)，計算各種模態(tài)的激勵功率。為了計算，假設(shè)入射光線的脈沖半峰值全寬(Full Width at Half Maximum，縮寫為FWHM)為0.078ns，光譜均方根為0.068nm，且入射光的FWHM光束尺寸在波長介于0.81μm和0.89μm之間時為3.0μm；并假設(shè)入射光的FWHM是0.05ns，光譜均方根為1.0nm，入射光的波長為1.3μm時FWHM光束尺寸為3.0μm。結(jié)果如圖5-10所示。圖5-10分別代表波長為0.81μm、0.83μm、0.85μm、0.87μm、0.89μm和1.30μm時的差模延遲(DMD)特性。
所述差模延遲(DMD)特性是當(dāng)光信號從纖芯中心16的偏移一定距離入射時，通過仿真計算在輸出端口得到的光信號的波形。
入射光信號從纖芯中心16的偏移的距離越大，則以高階模態(tài)傳播的光信號越多。因此，差模延遲(DMD)特性體現(xiàn)了在每種模態(tài)下傳播的光信號的光密度與相對到達(dá)時間差兩者的關(guān)系。零偏移波形對應(yīng)于以低階模態(tài)傳播的光信號波形，大偏移波形對應(yīng)于以高階模態(tài)傳播的光信號波形。
(對比例4)制造漸變折射率多模光纖10，其包括一個由摻鍺濃度在0摩爾％到13.2摩爾％的石英玻璃制成的纖芯12，和一個由石英玻璃制成且同心地環(huán)繞在所述纖芯12外的包層14。
所述漸變折射率多模光纖10的纖芯中心16與包層14的折射率之差Δ調(diào)整為0.01，纖芯半徑α設(shè)定為25μm。然后，所述漸變折射率多模光纖10在0.85μm波長處優(yōu)化，將等式(1)中表示漸變折射率多模光纖10的折射率分布狀況的折射率分布指數(shù)α調(diào)整為2.040。
與示例4類似，通過仿真計算得到該漸變折射率多模光纖在波長0.81μm、0.83μm、0.85μm、0.87μm、0.89μm和1.30μm時的差模延遲(DMD)特性。結(jié)果如圖11-16。圖11-16分別代表波長0.81μm、0.83μm、0.85μm、0.87μm、0.89μm和1.30μm時的差模延遲(DMD)特性。
圖5-10表明，對于示例4中的漸變折射率多模光纖，當(dāng)波長介于0.81μm和0.89μm之間時所有模態(tài)的光信號的到達(dá)時間基本相同。因此，對于該波長區(qū)間的任何波長，使用粗波分多路復(fù)用(CWDM)技術(shù)都可以得到一個大的傳輸帶寬。
相反地，圖11-16表明，當(dāng)波長小于0.85μm時，高階模態(tài)增加；當(dāng)波長大于0.85μm時，高階模態(tài)減少，這樣導(dǎo)致對比例4中漸變折射率多模光纖的脈沖寬度顯著增大。
盡管當(dāng)波長為1.30μm時，示例4和對比例4的漸變折射率多模光纖的脈沖寬度變化，但示例4中漸變折射率多模光纖的DMD值較小。
如上所述，本發(fā)明的第一種實(shí)施方式中的漸變折射率多模光纖因?yàn)閾饺敕邆錆M足等式(1)的折射率分布，所以該光纖在寬波長區(qū)間具有大的傳輸帶寬，適用于波分多路復(fù)用。進(jìn)一步地，本發(fā)明的第一種實(shí)施方式中的漸變折射率多模光纖由于摻入物氟的色散相較于傳統(tǒng)漸變折射率多模光纖中使用的鍺更小，因而具備更大的傳輸帶寬。
(第二實(shí)施方式)下面詳細(xì)給出本發(fā)明的第二實(shí)施方式。
圖37是本發(fā)明的漸變折射率多模光纖的一個示例的示意性截面圖。圖38示出一個本發(fā)明的漸變折射率多模光纖的折射率分布的示例。然而，這些附圖不是為了示出本發(fā)明的漸變折射率多模光纖的實(shí)際尺寸，及其實(shí)際的折射率值，也不是為了示出其折射率的實(shí)際分布。本發(fā)明第二實(shí)施方式的漸變折射率多模光纖10包括位于光纖中心由含氟(F)石英玻璃制成的纖芯12和同心地包繞所述纖芯12的包層14，所述漸變折射率多模光纖10的折射率分布滿足等式(1)
其中，n(r)是距纖芯中心16r處的光纖折射率；n1為纖芯中心16的折射率；Δ為纖芯中心16與包層14的折射率之差；a為纖芯半徑；α為折射率分布指數(shù)，所述纖芯12包含一種可使等式(1)中折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值隨著波長的增加而大體單調(diào)遞減的物質(zhì)(也就是摻入物，下面稱作“物質(zhì)A”)，同時還包含至少另一種通?？墒沟仁?1)中折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值隨著波長的增加而大體單調(diào)遞增的物質(zhì)(即摻入物，下面稱作“物質(zhì)B”)，采用WKB方法優(yōu)化所述折射率分布指數(shù)，以期實(shí)現(xiàn)在工作波長(operating wavelength)的傳輸帶寬最大化。
盡管可以調(diào)節(jié)折射率分布指數(shù)α而在特定波長下獲得最大傳輸帶寬，但α的最優(yōu)值αopt會隨著石英玻璃中的摻入物而改變。
由等式(1)所表示的本發(fā)明中的漸變折射率多模光纖10的折射率分布被塑造為滿足如下特征在所述纖芯中心16處的折射率分布最高，隨著與所述中心的距離加大而逐漸遞減。因此，光信號以低階模態(tài)在光纖中傳導(dǎo)較短的行程，但同時速度也較慢。與之相對應(yīng)，光信號以高階模態(tài)在纖芯12和包層14之間光纖邊界附近折射率較小的區(qū)域傳導(dǎo)較長行程，但同時速度也較快。
因此，通過改變決定分布情況的值α，可以使各種模態(tài)的光信號通過光纖到達(dá)輸出端口的時間差最小化。適當(dāng)?shù)氐倪x取α，模色散可以達(dá)到理論最小值，并獲得信號光波長的最大傳輸帶寬。
另一方面，α的最優(yōu)值αopt會隨著所用波長的改變而變化。進(jìn)一步地，這種變化將會受到所述纖芯12一種或多種摻入物及其濃度的影響。如果是一種摻入物的情形，摻入物可以分為兩大類A類物質(zhì)和B類物質(zhì)。摻入A類物質(zhì)的光纖的αopt值會隨著波長的增加而減??；摻入B類物質(zhì)的光纖的αopt值會隨著波長的增加而增大。
A類物質(zhì)可以使用鍺(Ge)、五氧化二磷(P2O5)和三氧化二硼(B2O3)等等。
其中，鍺是優(yōu)選的因?yàn)樗粫?dǎo)致嚴(yán)重的損失并且易于控制。
B類物質(zhì)可以使用氟。
本發(fā)明第二種實(shí)施方式的漸變折射率多模光纖的最優(yōu)值αopt的偏差優(yōu)選地為0.025或更小，在特定波長區(qū)間最好為0.01或更小。
如果最優(yōu)值αopt的偏差大于0.025，則在特定波長區(qū)間中的傳輸頻率隨著波長增加而明顯變化。
進(jìn)一步地，對于本發(fā)明第二實(shí)施方式的漸變折射率多模光纖，等式(1)中纖芯半徑優(yōu)選地為不小于10μm且不大于35μm，更優(yōu)選地為不小于20μm且不大于30μm。
如果纖芯半徑a半徑小于10μm，光纖耦合或?qū)⒐饫w和光源耦合在一起將會困難。相反地，如果纖芯半徑大于35μm，則將會產(chǎn)生過多模態(tài)，導(dǎo)致模色散增大并使傳輸帶寬減小。
對于本發(fā)明第二實(shí)施方式的漸變折射率多模光纖，纖芯中心16和包層14兩者折射率之差Δ可以表示為等等式Δ＝Δ1+Δ2，其中，Δ1是A物質(zhì)與包層14折射率之差，Δ2是B物質(zhì)與包層14折射率之差。
為獲取期望折射率分布，通過選取Δ1和Δ2的最優(yōu)值得到折射率之差Δ，αopt滿足上面的等式。Δ1/Δ2最好介于1/1和0/1，若為1/4更好。如果Δ1/Δ2小于1/4，則αopt隨著波長的增加而單調(diào)遞增。相反，如果Δ1/Δ2大于1/4，則αopt隨著波長的增加而單調(diào)遞減。
進(jìn)一步地，纖芯12摻入物質(zhì)A和物質(zhì)B以使Δ1和Δ2滿足上述等式子。更具體地講，能增大折射率的摻入物濃度由纖芯中心16延徑向單調(diào)遞減，在包層14和纖芯12的邊界處減至0。另一方面，能降低折射率的摻入物濃度在纖芯中心16為0，由纖芯中心16延徑向單調(diào)遞增。
對于本發(fā)明第二種實(shí)施方式的漸變折射率多模光纖，等式(1)中代表光纖折射率分布的折射率分布指數(shù)α可以調(diào)節(jié)至一個最優(yōu)值。αopt相對于波長的曲線大體平滑，即αopt對波長的依賴性很小，在整個波長區(qū)間內(nèi)變化很小。因此，即使?jié)u變折射率多模光纖是為獲得某特定波長時的最大傳輸帶寬而特制，它也可以在幾乎整個波長區(qū)間上獲得大的傳輸帶寬。
舉例來說，為在某一短波獲得最大傳輸帶寬而對α經(jīng)過優(yōu)化的含氟光纖即使在長波段的傳輸帶寬也要比傳統(tǒng)的摻鍺光纖寬的多。
對于本發(fā)明第二種實(shí)施方式的漸變折射率多模光纖，其纖芯中心16與包層14的折射率之差Δ為0.009或更大，當(dāng)波長介于0.8μm至1.3μm之間時，傳輸帶寬為3GHz·km或更大。傳輸帶寬定義為一根光纖可能的傳輸速度與光纖長度的乘積，它代表光纖的傳輸能力。
因此，第二種實(shí)施方式中的光纖在波長介于0.8μm和1.3μm之間時具有很高的傳輸速度，能夠進(jìn)行波分多路復(fù)用方式傳輸。
對于本發(fā)明第二種實(shí)施方式的漸變折射率多模光纖，其纖芯中心16與包層14的折射率之差Δ為0.019或更大，當(dāng)波長介于0.8μm和1.4μm之間時，傳輸帶寬為2GHz·km或更大。
因此，第二種實(shí)施方式中的光纖在波長介于0.8μm和1.4μm之間時具有很高的傳輸速度，能夠進(jìn)行波分多路復(fù)用方式傳輸。
下面描述本發(fā)明第二種實(shí)施方式的漸變折射率多模光纖的制作方法。
使用等離子體化學(xué)氣相沉積法(PCVD)或改進(jìn)氣相沉積法(MCVD)，同時摻入兩種物質(zhì)并精確控制摻入物的量以獲得所需折射率分布，可以制作出本發(fā)明第二種實(shí)施方式的漸變折射率多模光纖的預(yù)成型坯件。在高溫條件下拉伸所述預(yù)成型坯件就可以獲得漸變折射率多模光纖。
下面將用實(shí)例對第二種實(shí)施方式進(jìn)行更為詳細(xì)地描述。當(dāng)然，本發(fā)明并不限于下面的例子。
(示例5)制作漸變折射率多模光纖，所述光纖包括一由摻鍺石英玻璃制造的纖芯和同心地環(huán)繞在所述纖芯外的石英玻璃制包層，且其Δ為0.01，其纖芯半徑a為25μm。
制作漸變折射率多模光纖，所述光纖包括一由摻氟石英玻璃制造的纖芯和同心地環(huán)繞在所述纖芯外的石英玻璃制包層，且其Δ為0.01，其纖芯半徑a為25μm。
對于每一種漸變折射率多模光纖，給出了波長與等式(1)中使用WKB方法優(yōu)化以期在工作波長區(qū)域的傳輸帶寬最大化，能代表漸變折射率多模光纖折射率分布的折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值αopt兩者之間的依賴關(guān)系。結(jié)果如圖17所示。
圖17所示的結(jié)果證明，纖芯含鍺的漸變折射率多模光纖的最優(yōu)值αopt隨著波長的增加而單調(diào)遞減。結(jié)果同時還表明，纖芯含氟的漸變折射率多模光纖的折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值αopt在1.1μm波長附近最小，通常隨著波長的增加而單調(diào)遞增。
這些結(jié)果表明，纖芯含鍺的在0.85μm附近的短波段進(jìn)行優(yōu)化的漸變折射率多模光纖在1.30μm附近的長波區(qū)域并不具備大的傳輸帶寬。
(示例6)制造一種漸變折射率多模光纖10，所述光纖包括一由摻入鍺和氟的石英玻璃制造的纖芯12和同心地環(huán)繞在所述纖芯12外的石英玻璃包層14。
所述漸變折射率多模光纖10的纖芯中心16和包層14兩者折射率之差被調(diào)節(jié)至0.01，纖芯半徑α＝25μm。Δ被設(shè)置為ΔGe+ΔF，其中ΔGe是鍺與包層14的折射率之差，ΔF是不同ΔGe/ΔF值時氟與包層14的折射率之差。
確定傳輸帶寬和等式(1)中使用WKB方法計算的折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值αopt，以確立傳輸帶寬和最優(yōu)值αopt之間的關(guān)系特性，其中所述折射率分布指數(shù)α代表所述漸變折射率多模光纖10的折射率分布。假設(shè)入射光線的脈沖半峰值全寬(FullWidth at Half Maximum，縮寫為FWHM)為1ns，光譜均方根為0.35nm，且入射光的FWHM光束尺寸在波長介于0.81μm和0.89μm之間時為70μm。結(jié)果如圖18所示。
圖18的結(jié)果表明，通過改變ΔGe/ΔF的值也就是改變摻入鍺和氟的比例，αopt與波長關(guān)系曲線的形狀有所改變，這樣改進(jìn)了漸變折射率多模光纖的波長特性。特別地，當(dāng)ΔGe＝0.002，ΔF＝0.008時最優(yōu)值αopt的曲線比較平緩。
圖19給出了ΔGe＝0.002，ΔF＝0.008時不同纖芯半徑的漸變折射率多模光纖10纖芯中心16和包層14兩者折射率之差。
圖19的結(jié)果證明，所述漸變折射率多模光纖10的相對折射率之差Δ在纖芯中心16最大(0.01)，在纖芯12和包層14的邊界處變?yōu)?。
另外，圖20給出了當(dāng)ΔGe＝0.002，ΔF＝0.008時，纖芯12中鍺的濃度分布CGe(r)和氟的濃度分布CF(r)。
圖20的結(jié)果表明，CGe(r)從所述纖芯中心16向纖芯12與包層14的邊界隨著和纖芯中心16距離的加大而單調(diào)遞減，至纖芯12與包層14的邊界處變?yōu)?。相反，CF(r)在纖芯中心16為0，從所述纖芯中心16向纖芯12與包層14的邊界隨著和纖芯中心16距離的加大而單調(diào)遞增。
(示例7)制造一種漸變折射率多模光纖10，其包括一由摻入鍺和氟的石英玻璃制造的纖芯12，和一同心環(huán)繞在所述纖芯12外的石英玻璃制包層14。
所述漸變折射率多模光纖10的纖芯中心16和包層14兩者折射率之差被調(diào)節(jié)至0.01，纖芯半徑a＝25μm。Δ被設(shè)置為ΔGe+ΔF，調(diào)節(jié)ΔGe與ΔF的比值。
然后，在0.85μm波長條件下優(yōu)化所述漸變折射率多模光纖10，并且采用WKB方法優(yōu)化等式(1)中代表漸變折射度多模光纖的折射率分布的折射率分布指數(shù)α，以期在工作波長區(qū)間獲得最大的傳輸帶寬，從而確定折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值αopt。
對所得到的漸變折射率多模光纖10的傳輸帶寬與波長的依賴關(guān)系進(jìn)行檢驗(yàn)。結(jié)果如圖21所示。
圖21的結(jié)果表明，與或摻入鍺或摻入氟的光纖相比，ΔGe＝0.002，ΔF＝0.008時所述光纖可以在更寬的波長區(qū)間上獲得大得多的傳輸帶寬，波長介于0.8μm與1.3μm之間時的傳輸帶寬大于3GHz·km。
(示例8)制造一種漸變折射率多模光纖10，其包括一由摻入鍺和氟的石英玻璃制造的纖芯12，和一同心環(huán)繞在所述纖芯12外的石英玻璃制包層14。
所述漸變折射率多模光纖10的纖芯中心16和包層14兩者折射率之差被調(diào)節(jié)至0.01，纖芯半徑a設(shè)置為25μm。Δ被設(shè)置為ΔGe+ΔF，調(diào)節(jié)ΔGe與ΔF的比值。
然后，在1.30μm波長條件下優(yōu)化所述漸變折射率多模光纖10，并且采用WKB方法優(yōu)化等式(1)中代表漸變折射度多模光纖的折射率分布的折射率分布指數(shù)α，以期在工作波長區(qū)間獲得最大的傳輸帶寬，從而確定折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值αopt。
對所得到的漸變折射率多模光纖10的傳輸帶寬與波長的依賴關(guān)系進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果如圖21所示。
圖22的結(jié)果表明，與或摻入鍺或摻入氟的光纖相比，ΔGe＝0.002，ΔF＝0.008時，所述光纖可以在更寬的波長區(qū)間上獲得大得多的傳輸帶寬。波長介于0.8μm與1.3μm之間時，傳輸帶寬大于3GHz·km。
(示例9)制造一種漸變折射率多模光纖10，其包括一由摻入鍺和氟的石英玻璃制造的纖芯12，和一同心地環(huán)繞在所述纖芯12外的石英玻璃制包層14。
所述漸變折射率多模光纖10的纖芯中心16和包層14兩者折射率之差被調(diào)節(jié)至0.02，纖芯半徑a為32.5μm。Δ被設(shè)置為ΔGe+ΔF，調(diào)節(jié)ΔGe與ΔF的比值。
采用WKB方法優(yōu)化等式(1)中的折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值αopt，使在工作波長區(qū)域的傳輸帶寬最大化，從而確定傳輸帶寬和最優(yōu)值αopt，以確立傳輸帶寬和最優(yōu)值αopt之間的關(guān)系特性，其中所述折射率分布指數(shù)α代表所述漸變折射率多模光纖10的折射率分布。假設(shè)入射光線的脈沖半峰值全寬(FWHM)為1ns，光譜均方根為0.5nm，且入射光的FWHM光束尺寸在波長介于0.81μm和0.89μm之間時為70μm；并假設(shè)入射光的FWHM是1ns，光譜均方根為3nm，入射光的波長為1.3μm時FWHM光束尺寸為70μm。結(jié)果如圖23所示。
圖23的結(jié)果表明，通過改變ΔGe/ΔF的值也就是摻入鍺和氟的比例，最優(yōu)值αopt與波長關(guān)系曲線的形狀有所改變，這樣改進(jìn)了漸變折射率多模光纖10的波長特性。特別地，當(dāng)ΔGe＝0.004，ΔF＝0.016時所述最優(yōu)值αopt的曲線比較平緩。
(示例10)制造一種漸變折射率多模光纖10，其包括一由摻入鍺和氟的石英玻璃制造的纖芯12，和一同心地環(huán)繞在所述纖芯12外的石英玻璃制包層14。
所述漸變折射率多模光纖10的纖芯中心16和包層14兩者折射率之差被調(diào)節(jié)至0.02，纖芯半徑a為32.5μm。Δ被設(shè)置為ΔGe+ΔF，調(diào)節(jié)ΔGe與ΔF的比值。
然后，在0.85μm波長處對該漸變折射率多模光纖10進(jìn)行優(yōu)化，且采用WKB方法優(yōu)化等式(1)中代表所述漸變折射率多模光纖10的折射率分布的折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值αopt，使在工作波長區(qū)域的傳輸帶寬最大化，從而確定所述最優(yōu)值αopt。
對所得到的漸變折射率多模光纖10的傳輸帶寬與波長的依賴關(guān)系進(jìn)行檢驗(yàn)。結(jié)果如圖24所示。圖24的結(jié)果表明，與只摻入鍺或只摻入氟的光纖相比，該光纖在ΔGe＝0.004，ΔF＝0.016時可以在更寬的波長區(qū)間上獲得大得多的傳輸帶寬。波長介于0.8μm與1.4μm之間時的傳輸帶寬大于2GHz·km。
(示例11)制造一種漸變折射率多模光纖10，其包括一由摻入鍺和氟的石英玻璃制造的纖芯12，和一同心地環(huán)繞在所述纖芯12外的石英玻璃制包層14。
所述漸變折射率多模光纖10的纖芯中心16和包層14兩者折射率之差被調(diào)節(jié)至0.02，纖芯半徑a為32.5μm。Δ被設(shè)置為ΔGe+ΔF，調(diào)節(jié)ΔGe與ΔF的比值。
然后，在1.30μm波長處對該漸變折射率多模光纖10進(jìn)行優(yōu)化，且采用WKB方法優(yōu)化等式(1)中代表所述漸變折射率多模光纖10的折射率分布的折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值αopt，使在工作波長區(qū)域的傳輸帶寬最大化，從而確定所述最優(yōu)值αopt。
對所得到的漸變折射率多模光纖10的傳輸帶寬與波長的依賴關(guān)系進(jìn)行檢驗(yàn)。結(jié)果如圖24所示。圖25的結(jié)果表明，與只摻入鍺或只摻入氟的光纖相比，該光纖在ΔGe＝0.004，ΔF＝0.016時可以在更寬的波長區(qū)間上獲得大得多的傳輸帶寬。波長介于0.8μm與1.4μm之間時的傳輸帶寬大于2GHz·km。
如上所述，本發(fā)明的第二實(shí)施方式中的漸變折射率多模光纖10包含了一種物質(zhì)，該種物質(zhì)使得等式(1)中代表漸變折射率多模光纖10折射率分布并由WKB方法優(yōu)化以期在工作波長區(qū)間獲得最大的傳輸帶寬的折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值αopt隨著波長的增大而單調(diào)遞減，該光纖還包含至少一種使得該最優(yōu)值隨著波長的增大而單調(diào)遞增的物質(zhì)。因此，該漸變折射率多模光纖10在寬的波長區(qū)間具備大的傳輸帶寬，適合于波分多路復(fù)用(WDM)。
(實(shí)施方式3)下面詳細(xì)說明本發(fā)明第三實(shí)施方式的漸變折射率多模光纖10。
圖37是本發(fā)明的漸變折射率多模光纖的一個示例的示意性截面圖。圖38示出一個本發(fā)明的漸變折射率多模光纖的折射率分布的示例。然而，這些附圖不是為了示出本發(fā)明的漸變折射率多模光纖的實(shí)際尺寸，及其實(shí)際的折射率值，也不是為了示出其折射率的實(shí)際分布。本發(fā)明第三種實(shí)施方式的漸變折射率多模光纖10包括一由摻入磷和氟的石英玻璃制造的纖芯12，和一同心地環(huán)繞在所述纖芯12外的石英玻璃制包層14。該漸變折射率多模光纖10的折射率分布滿足等式(1) 其中，n(r)是距纖芯中心16“r”處的光纖折射率；n1為纖芯中心16的折射率；Δ為纖芯中心16與包層14的折射率之差；“a”為纖芯12的半徑；α為折射率分布指數(shù)，纖芯12含磷和氟。磷可使等式(1)中折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值隨著波長的增加而大體單調(diào)遞減，氟可使等式(1)中折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值隨著波長的增加而大體單調(diào)遞增。
本發(fā)明中由等式(1)表示的光纖折射率分布被設(shè)置為具有如下特征在所述纖芯中心16處的折射率分布最高，隨著與所述中心的距離加大而逐漸遞減。因此，光信號以低階模態(tài)在光纖中傳導(dǎo)較短的行程，但同時速度也較慢。與之相對應(yīng)，光信號以高階模態(tài)在纖芯12和包層14之間光纖邊界附近折射率較小的區(qū)域傳導(dǎo)較長行程，但同時速度也較快。
因此，通過改變決定分布情況的值α，可以使各種模態(tài)的光信號通過所述漸變折射率多模光纖10到達(dá)輸出端口的時間差最小化。適當(dāng)?shù)氐倪x取α，模色散可以達(dá)到理論最小值，并獲得信號光波長的最大傳輸帶寬。
另一方面，α的最優(yōu)值αopt會隨著所用波長的改變而變化。進(jìn)一步地，這種變化將會受到所述纖芯12一種或多種摻入物及其濃度的影響。如果是一種摻入物的情形，摻入物可以分為兩大類A類物質(zhì)和B類物質(zhì)。摻入A類物質(zhì)的光纖的αopt值會隨著波長的增加而減??；而摻入B類物質(zhì)的光纖的αopt值會隨著波長的增加而增大。
圖26給出了纖芯12中分別摻入鍺、磷或氟的三種漸變折射率多模光纖10的折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值αopt與波長的關(guān)系曲線。其中折射率分布系數(shù)α為等式(1)中代表光纖的折射率分布的折射率分布指數(shù)α。
圖26中值的計算及下面提到的其他計算中，純石英和摻鍺石英的物質(zhì)色散系數(shù)取自N.Shibata和T.Edahiro等人在“Refractive-Index Dispersion for GeO2-，P2O5-，andB2O3-Doped Silica Glass For Optical Fibers”Trans.IECE Japan，Vol.E65，pp.166-172，1982)中描述的系數(shù)；摻氟石英的物質(zhì)色散系數(shù)取自J.W.Fleming在“Material dispersion in lightguide glass”(Electron Lett.，Vol.14，pp，326-328，1978)描述的系數(shù)。
圖26表明，對于纖芯12含氟的漸變折射率多模光纖10，最優(yōu)值αopt在波長0.7μm附近達(dá)到最大值后，隨波長增加而大體地單調(diào)遞增。相反地，對于纖芯12含鍺或含磷的漸變折射率多模光纖10，其最優(yōu)值αopt隨著波長增加而大體地單調(diào)遞減。
另外，圖26表明，如果這些漸變折射率多模光纖10在某特定波長如0.85μm處進(jìn)行優(yōu)化，則對不是0.85μm的其他波長，折射率分布指數(shù)α將遠(yuǎn)離所述最優(yōu)值αopt。其結(jié)果是不能得到大的傳輸帶寬。
更進(jìn)一步地，圖26表明，當(dāng)波長改變時，纖芯12含鍺的漸變折射率多模光纖10的最優(yōu)值αopt變化最大，顯示波長對傳輸帶寬的依賴程度最大。
相反，波長改變導(dǎo)致纖芯12含磷或氟的漸變折射率多模光纖10的最優(yōu)值αopt的變化很小。因此對于這些光纖，波長對傳輸帶寬的依賴程度較小。
因此，可以通過往漸變折射率多模光纖10的纖芯12中摻入磷或氟來減小波長對傳輸帶寬的依賴程度，而在一個寬的波長區(qū)域獲得大的傳輸帶寬。
更進(jìn)一步地，通過向石英玻璃中摻入磷，可降低其在高溫下的粘度。對于本發(fā)明第三種實(shí)施方式的漸變折射率多模光纖10，因?yàn)槔w芯中心16摻入了大量的磷，因此纖芯中心16的粘度下降。因此，使用等離子體化學(xué)氣相沉積法(PCVD)或者改進(jìn)的氣相沉積法(MCVD)制作光纖預(yù)成型坯件的壓扁過程將變得非常簡單。
進(jìn)一步地，制作所述光纖預(yù)成型坯件時纖芯中心16的低粘度可以降低纖芯中心16的浸漬(中心浸漬)。這將易于控制光纖的折射率分布。
這些中心浸漬產(chǎn)生的原因是由于壓扁過程中摻入物的移動，其會對光纖性能產(chǎn)生不利影響。
更進(jìn)一步地，由于纖芯12摻磷光纖的雷萊散射系數(shù)(Rayleigh scattering index)小，因此短波區(qū)間的損失也小。
此外，對于本發(fā)明第三種實(shí)施方式的漸變折射率多模光纖10，其纖芯12與包層14之間的最大折射率之差Δ可以表達(dá)為等式(2)
Δ＝ΔP+ΔF(2)其中，ΔP為磷與包層14的折射率之差，ΔF為氟與光線包層14的折射率之差。
對于本發(fā)明第三種實(shí)施方式的漸變折射率多模光纖10，優(yōu)選但不是必須地，等式2中最大折射率之差Δ不要小于0.005且不大于0.025；折射率之差ΔP不小于0且不大于Δ；折射率之差ΔF不小于0且不大于Δ。
如果最大的折射率之差Δ小于0.005，則光纖的數(shù)值孔徑變小，光纖和光源耦合困難。如果最大折射率之差Δ大于0.025，則會產(chǎn)生過多模態(tài)，使得傳輸帶寬減小。
對于本發(fā)明第三種實(shí)施方式的漸變折射率多模光纖10，等式2中折射率之差Δ的最大值優(yōu)選地，但不是必須地，不小于0.005且不大于0.025；等式(1)中的纖芯半徑a優(yōu)選地不小于10μm且不大于35μm，更優(yōu)選地，但不是必須地，為不小于20μm且不大于30μm。
如果所述纖芯半徑a小于10μm，光纖耦合或光纖與光源的耦合將會困難。相反，如果纖芯半徑大于35μm，則將會產(chǎn)生過多模態(tài)，導(dǎo)致模色散增大并使傳輸帶寬減小。
本發(fā)明第三種實(shí)施方式的漸變折射率多模光纖10在波長介于0.8μm和1.4μm之間時折射率差Δ最大值為0.009或更大，數(shù)值孔徑為0.185或更大，傳輸帶寬為2GHz·km或更大。
傳輸帶寬定義為一根光纖可能的傳輸速度與光纖長度的乘積，其代表光纖的傳輸能力。
進(jìn)一步地，本發(fā)明第三種實(shí)施方式的漸變折射率多模光纖10折射率差Δ的最大值為0.019或更大，數(shù)值孔徑為0.26或更大，在波長介于0.8μm和1.4μm之間時傳輸帶寬為1.5GHz·km或更大。
因此，本發(fā)明第三種實(shí)施方式的漸變折射率多模光纖10在波長介于0.8μm和1.4μm之間時傳輸速度快，可以進(jìn)行波分多路復(fù)用傳輸。
下面描述本發(fā)明第三種實(shí)施方式的漸變折射率多模光纖10的制作方法。
使用等離子體化學(xué)氣相沉積法(PCVD)或改進(jìn)的氣相沉積法(MCVD)，同時摻入兩種物質(zhì)并精確控制摻入物的量以獲得所需折射率分布，可以制作出本發(fā)明第三種實(shí)施方式的漸變折射率多模光纖10的預(yù)成型坯件。在高溫條件下拉伸預(yù)成型坯件光纖可以獲得所述漸變折射率多模光纖10。
下面將用實(shí)例對第三種實(shí)施方式進(jìn)行更為詳細(xì)地描述。當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于下面的例子。
(示例12)制造一種漸變折射率多模光纖10，其包括一由摻入磷和氟的石英玻璃制造的纖芯12，和一同心地環(huán)繞在所述纖芯12外的石英玻璃制包層14。
所述漸變折射率多模光纖10的纖芯中心16和包層14兩者折射率之差被調(diào)節(jié)至0.01，纖芯半徑a為25μm。Δ被設(shè)置為ΔP+ΔF，調(diào)節(jié)ΔP與ΔF的比值，其中，ΔP為磷與包層14的折射率之差，ΔF為氟與光纖包層14的折射率之差。
固定Δ＝ΔP+ΔF＝0.01不變，只改變ΔP/ΔF的值，波長與折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值αopt之間的關(guān)系如圖27所示。
圖27證實(shí)，如果改變ΔP/ΔF的值，即改變摻入磷和氟的比例，那么最優(yōu)值αopt與波長關(guān)系圖也隨之改變，漸變折射率多模光纖10的波長特性得到改善。特別地，當(dāng)ΔP＝0.004，ΔF＝0.006時最優(yōu)值αopt的曲線平緩。
這些結(jié)果表明，可以通過往纖芯12中添加鍺和氟，而改善漸變折射率多模光纖10的波長特性。另外，優(yōu)化漸變折射率多模光纖10中所含鍺和氟的比例，可使其在寬波長區(qū)間獲得大的傳輸帶寬。
(示例13)制造一種漸變折射率多模光纖10，其包括一由摻入磷和氟的石英玻璃制造的纖芯12，和一同心地環(huán)繞在所述纖芯12外的石英玻璃制包層14。
在0.85μm波長處優(yōu)化所述漸變折射率多模光纖10，且所述漸變折射率多模光纖10的纖芯中心16和包層14兩者折射率之差被調(diào)節(jié)至0.01，纖芯半徑a被設(shè)定為25μm。
固定Δ＝ΔP+ΔF＝0.01，調(diào)節(jié)ΔP與ΔF的比值。
圖28給出了所得漸變折射率多模光纖10中波長與漸變折射率多模光纖10超填充啟動(OFL，Over-filled Launch)傳輸帶寬二者的關(guān)系曲線。
圖28表明，在纖芯12中同時摻入磷和氟的漸變折射率多模光纖10比只摻入磷或氟的光纖在更大的波長區(qū)間具有大的傳輸帶寬。進(jìn)一步地，其表明在ΔP＝0.005且ΔF＝0.005時光纖性能最好。
圖29反映了ΔP＝0.005且ΔF＝0.005時的光纖的折射率之差的分布狀況。
(示例14)制造一種漸變折射率多模光纖10，其包括一由摻入磷和氟的石英玻璃制造的纖芯12，和一同心地環(huán)繞在所述纖芯12外的石英玻璃制包層14。
在1.30μm波長處優(yōu)化所述漸變折射率多模光纖10，且將所述漸變折射率多模光纖10的纖芯中心16和包層14兩者折射率之差調(diào)節(jié)至0.01，將纖芯半徑a設(shè)定為25μm。
固定Δ＝ΔP+ΔF＝0.01，調(diào)節(jié)ΔP與ΔF的比值。
檢驗(yàn)所得漸變折射率多模光纖10中波長與OFL傳輸帶寬二者的關(guān)系。結(jié)果如圖30所示。
圖30表明，在纖芯12中同時摻入磷和氟的漸變折射率多模光纖10比只摻入磷或氟的光纖在更大的波長區(qū)間具有大的傳輸帶寬。更進(jìn)一步地，其表明ΔP＝0.004且ΔF＝0.006的光纖的性能最好。
圖31反映了ΔP＝0.005且ΔF＝0.005的光纖的折射率之差的分布狀況。
(示例15)制造一種漸變折射率多模光纖10，其包括一由摻入磷和氟的石英玻璃制造的纖芯12，和一同心地環(huán)繞在所述纖芯12外的石英玻璃制包層14。
將所述漸變折射率多模光纖10的纖芯中心16和包層14兩者折射率之差調(diào)節(jié)至0.02，將纖芯半徑a設(shè)定為31.25μm。將Δ固定為ΔP+ΔF，調(diào)節(jié)ΔP與ΔF的比值。固定Δ＝ΔP+ΔF＝0.02不變，只改變ΔP/ΔF的值，確定折射率分布參數(shù)α的最優(yōu)值αopt。結(jié)果如圖32所示。
圖32證明，通過改變ΔP/ΔF的值，即改變摻入磷和氟的比例，最優(yōu)值αopt與波長關(guān)系圖也隨之改變，漸變折射率多模光纖10的波長特性得到改善。特別地，當(dāng)ΔP＝0.008且ΔF＝0.012時最優(yōu)值αopt的曲線平緩。
(示例16)制造一種漸變折射率多模光纖10，其包括一由摻入磷和氟的石英玻璃制造的纖芯12，和一同心地環(huán)繞在所述纖芯12外的石英玻璃制包層14。
在0.85μm波長處優(yōu)化所得漸變折射率多模光纖10，并將所述漸變折射率多模光纖10的纖芯中心16和包層14兩者折射率之差調(diào)節(jié)至0.02，將纖芯半徑a設(shè)定為31.25μm。
將Δ固定為ΔP+ΔF，調(diào)節(jié)ΔP與ΔF的比值。檢驗(yàn)所得漸變折射率多模光纖10中波長與OFL傳輸帶寬二者的關(guān)系。結(jié)果如圖30所示。
圖33表明，在纖芯12中同時摻入磷和氟的漸變折射率多模光纖10，比只摻入磷或氟的光纖在更大的波長區(qū)間具有大的傳輸帶寬。進(jìn)一步地，ΔP＝0.010且ΔF＝0.010的光纖性能最好。
圖34反映了ΔP＝0.010且ΔF＝0.010的光纖的折射率之差的分布狀況。
(示例17)制造一種漸變折射率多模光纖10，其包括一由摻入磷和氟的石英玻璃制造的纖芯12，和一同心地環(huán)繞在所述纖芯12外的石英玻璃制包層14。
在1.30μm波長處優(yōu)化所得漸變折射率多模光纖10，并將所述漸變折射率多模光纖10的纖芯中心16和包層14兩者折射率之差調(diào)節(jié)至0.02，將纖芯半徑a設(shè)定為31.25μm。固定Δ＝ΔP+ΔF＝0.02不變，只改變ΔP/ΔF的值。
檢驗(yàn)所得漸變折射率多模光纖10中波長與漸變折射率多模光纖10OFL傳輸帶寬二者的關(guān)系。結(jié)果如圖35所示圖35表明，在纖芯12同時摻入磷和氟的漸變折射率多模光纖10比只摻入磷或氟的光纖在更大的波長區(qū)間具有大的傳輸帶寬。進(jìn)一步地，ΔP＝0.006且ΔF＝0.014的光纖性能最好。
圖36反映了ΔP＝0.006且ΔF＝0.014的光纖的折射率之差的分布狀況。
本發(fā)明第三種實(shí)施方式的漸變折射率多模光纖10可以應(yīng)用于基于多重光纖(multifiber)的波分多路復(fù)用系統(tǒng)。
盡管上面優(yōu)選地描述并分析了本發(fā)明的若干實(shí)施方式，但應(yīng)明白這些只是發(fā)明的示例，并不能看作對本發(fā)明的限制。此外還可以在不背離本發(fā)明的主旨或范圍的情況下，進(jìn)行省略、替代或者其他修改。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于前面描述的情況，而只由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種漸變折射率多模光纖，其包括一含氟纖芯；和一位于所述纖芯外周的包層，其特征在于所述漸變折射率多模光纖的折射率分布滿足下面的等式(1) 其中，n(r)為距所述纖芯中心r處的折射率；n1為所述纖芯中心處的折射率；Δ為所述纖芯中心與所述包層折射率之差；a為所述纖芯的半徑；α為折射率分布指數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的漸變折射率多模光纖，其特征在于Δ不小于0.005且不大于0.025，并且a不小于10μm且不大于35μm。
3.如權(quán)利要求1所述的漸變折射率多模光纖，其特征在于波長介于0.8μm與0.9μm之間時的傳輸帶寬大于3GHz·km。
4.如權(quán)利要求1所述的漸變折射率多模光纖，其特征在于波長為1.3μm時的傳輸帶寬大于1.5GHz·km。
5.一種漸變折射率多模光纖，其包括一由石英玻璃制成的纖芯；和一位于所述纖芯外周的包層，其特征在于所述漸變折射率多模光纖的折射率分布滿足下面的等式(1){n1[1-2Δ(r/a)α]1/2;(0≤r≤/a)]]>n(r)=n1[1-2Δ]1/2;(r>a)---(1)]]>其中，n(r)為距所述纖芯的中心r處的折射率；n(1)n1為所述纖芯中心的折射率；Δ為所述纖芯中心與所述包層折射率之差；a為所述纖芯的半徑；α為折射率分布指數(shù)，所述纖芯中包含一種第一物質(zhì)，所述第一物質(zhì)可使等式(1)中所述折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值隨著波長的增加而大體地單調(diào)遞減，同時所述纖芯中還包含至少一種可使所述折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值隨著波長的增加而大體地單調(diào)遞增的第二物質(zhì)，并且使用WKB方法(Wentzel-Kramers-Brillouin method)對所述折射率分布指數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以使工作波長區(qū)域的傳輸帶寬最大化。
6.如權(quán)利要求5所述的漸變折射率多模光纖，其特征在于所述第一物質(zhì)是鍺；所述第二物質(zhì)是氟。
7.一種制造漸變折射率多模光纖的方法，所述漸變折射率多模光纖包括一由石英玻璃制成的纖芯和一位于所述纖芯外周的包層，且所述漸變折射率多模光纖的折射率分布滿足下面的等式(1) 其中，n(r)為距所述纖芯的中心r處的折射率；n1為所述纖芯中心的折射率；Δ為所述纖芯中心與所述包層折射率之差，a為纖芯半徑，α為折射率分布指數(shù)，所述方法包括以下步驟向所述纖芯中摻入一種可使等式(1)中所述漸變折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值隨著波長的增加而大體上單調(diào)遞減的第一物質(zhì)和至少一種可使所述漸變折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值隨著波長的增加而大體單調(diào)遞增的第二物質(zhì)，其中，使用WKB方法優(yōu)化所述漸變折射率分布指數(shù)α的最優(yōu)值，以使工作波長區(qū)域的傳輸帶寬最大化。
8.一種漸變折射率多模光纖，其包括一由石英玻璃制成的纖芯；和一位于所述纖芯外周的包層，其特征在于所述纖芯中含有磷和氟。
9.如權(quán)利要求8所述的漸變折射率多模光纖，其特征在于所述漸變折射率多模光纖的折射率分布滿足下面的等式(1) 其中，n(r)為距所述纖芯的中心r處的折射率；n1為所述纖芯中心的折射率；Δ為所述纖芯與所述包層折射率的最大差值；a為所述纖芯的半徑；α為折射率分布指數(shù)。
10.如權(quán)利要求8所述的漸變折射率多模光纖，其特征在于所述纖芯與所述包層折射率的最大差值Δ用下面的等式(2)表示Δ＝ΔP+ΔF(2)其中，ΔP為磷與所述包層的折射率之差，ΔF為氟與所述包層的折射率之差。
11.如權(quán)利要求8所述的漸變折射率多模光纖，其特征在于所述折射率的最大差值Δ不小于0.005且不大于0.025，磷與所述包層的折射率之差ΔP不小于0且不大于所述折射率的最大差值Δ，氟與所述包層的折射率之差ΔF不小于0且不大于所述折射率的最大差值Δ。
12.如權(quán)利要求8所述的漸變折射率多模光纖，其特征在于所述折射率的最大差值Δ不小于0.005且不大于0.025，所述纖芯半徑a不小于10μm且不大于35μm。
13.如權(quán)利要求8所述的漸變折射率多模光纖，其特征在于當(dāng)所述折射率的最大差值Δ為約0.009或更大，數(shù)值孔徑為約0.185或更大，波長介于約0.8μm與約1.4μm之間時的傳輸帶寬大于約2GHz·km。
14.如權(quán)利要求8所述的漸變折射率多模光纖，其特征在于當(dāng)所述折射率的最大差值Δ為約0.019或更大，數(shù)值孔徑為約0.26或更大，波長介于約0.8μm與約1.4μm之間時的傳輸帶寬大于約1.5GHz·km。
全文摘要
一種漸變折射率多模光纖，其包括一含氟纖芯和一位于所述纖芯外周的包層，其折射率分布滿足下面的等式(1)其中，n(r)為距所述纖芯的中心r處的折射率；n
文檔編號G02B6/028GK1576917SQ20041006967
公開日2005年2月9日 申請日期2004年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月18日
發(fā)明者官寧, 竹永勝宏, 姬野邦治 申請人:株式會社藤倉