本申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C.§119要求于2014年5月16日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)61/994388的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，該申請(qǐng)的內(nèi)容被用作依據(jù)并且通過(guò)引用以其全部?jī)?nèi)容結(jié)合在此。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及采用多模光纖的光學(xué)傳輸系統(tǒng)以及利用這種光纖的傳輸系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

不承認(rèn)在本文引用的任何參考構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。申請(qǐng)人明確地保留質(zhì)疑任何引用文獻(xiàn)的準(zhǔn)確性和相關(guān)性的權(quán)利。

在數(shù)據(jù)中心中采用光纖傳輸系統(tǒng)來(lái)將一臺(tái)光學(xué)設(shè)備(例如，路由器、服務(wù)器、交換機(jī)等)與另一組光學(xué)設(shè)備光學(xué)地連接。

當(dāng)前數(shù)據(jù)中心配置有多模光纖，這些多模光纖被耦合至向多模光纖提供調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)的850nm多模VCSEL光源。因?yàn)楣鈱W(xué)設(shè)備中的收發(fā)器中的光源是多模光源，所以使用這種多模光纖。而且，在歷史上，相比單模光纖，一直以來(lái)使用多模光纖進(jìn)行工作更加容易。不幸地是，由于模色散的原因，多模光纖的帶寬距離乘積更小，這使得在維持高帶寬傳輸?shù)耐瑫r(shí)擴(kuò)展光纖傳輸系統(tǒng)的范圍是困難且昂貴的。此外，利用以10Gb/s來(lái)進(jìn)行操作的典型發(fā)射器(其利用850nm VCSEL)作為源，由于這些多模光纖的二氧化硅材料所帶來(lái)的色散而引起的信號(hào)失真，當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)OM3和OM4多模光纖僅可以在約300m到約500m的距離上傳輸光信號(hào)。隨著光學(xué)傳輸速度移至25Gb/s或更高，由于在850nm周圍進(jìn)行操作的當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)OM3和OM4多模光纖的色散的原因，此距離變得甚至更短(75m到150m)。因此，需要增大光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸距離而不會(huì)導(dǎo)致用于替換現(xiàn)有多模光纖的時(shí)間、勞力和費(fèi)用的其他方式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)一些實(shí)施例，一種多模光纖包括多模芯，該多模芯具有直徑D₄₀以及折射率分布，該芯被配置成用于在位于840nm與860nm之間的波長(zhǎng)λ1處最佳地傳輸光并且用于在另一個(gè)波長(zhǎng)λo處以LP01模式來(lái)傳播光，其中，λo>950nm，該多模光纖具有LP01模場(chǎng)直徑LP01MFD_MMλ0，并且8.5μm<LP01MFD_MMλ0<11μm。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，λo在1320nm與1360nm之間。根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，λo在1540nm與1560nm之間。根據(jù)一些實(shí)施例，優(yōu)選地，多模光纖具有至少0.7％的最大折射率變化量Δ₁(％)。

根據(jù)一些實(shí)施例，多模光纖具有：芯直徑D₄₀，使得15μm≤D₄₀<23μm；以及在0.7％與1.25％之間的芯折射率變化量。根據(jù)一些實(shí)施例，芯的阿爾法值為2.09≤α≤2.13。該芯由包層包圍。在一些實(shí)施例中，光纖包括包圍芯的包層以及位于包層內(nèi)的凹陷折射率區(qū)域。根據(jù)一些實(shí)施例，多模光纖OF(全模式)模帶寬(BW)在波長(zhǎng)λ₁＝850nm處為至少2.5GHz·Km并且在波長(zhǎng)1200nm處為小于2GHz·Km。根據(jù)一些實(shí)施例，全模式帶寬在波長(zhǎng)λ₁處為至少2.5GHz·Km，多模光纖模帶寬在波長(zhǎng)λ₁＝850nm處為至少5GHz·Km，并且根據(jù)一些實(shí)施例，在此波長(zhǎng)處為大于10GHz·Km。

根據(jù)一些實(shí)施例，一種光學(xué)傳輸系統(tǒng)包括：

多模發(fā)射器，該多模發(fā)射器生成調(diào)制光，該調(diào)制光具有840nm與860nm之間的工作波長(zhǎng)；

光學(xué)接收器，所述光學(xué)接收器被配置成用于接收并檢測(cè)所述調(diào)制光；

多模光纖，該多模光纖限定了該多模發(fā)射器與該光學(xué)接收器之間的光學(xué)路徑，該多模光纖具有芯，該芯具有直徑D₄₀以及折射率分布，該芯被配置成用于在位于840nm與860nm之間的波長(zhǎng)λ1處最佳地傳輸光并且用于在另一個(gè)波長(zhǎng)λo處傳播LP01模式，其中，λo>950nm，該多模光纖具有LP01模場(chǎng)直徑LP01MFD_MMλ0并且8.5μm<LP01MFD_MMλ0<11μm。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，λo在1320nm與1360nm之間。根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，λo在1540nm與1560nm之間。

根據(jù)一些實(shí)施例，多模光纖的模帶寬在波長(zhǎng)λ₁處為至少2.5GHz·Km。

根據(jù)一些實(shí)施例，一種光學(xué)傳輸系統(tǒng)包括：

發(fā)射器，該發(fā)射器生成調(diào)制光，該調(diào)制光具有使得λ₀>950nm的工作波長(zhǎng)λ₀；

光學(xué)接收器，所述光學(xué)接收器被配置成用于接收并檢測(cè)所述調(diào)制光；

多模光纖，該多模光纖限定了該多模發(fā)射器與該光學(xué)接收器之間的光學(xué)路徑，該多模光纖具有芯，該芯具有直徑D₄₀、至少0.7％的最大相對(duì)折射率變化量Δ₁(％)、以及折射率分布，該芯被配置成用于在波長(zhǎng)850nm處最佳地傳輸光并且用于在該波長(zhǎng)λo處傳播LP01模式，該多模光纖具有LP01模場(chǎng)直徑LP01MFD_MMλ0并且8.5μm<LP01MFD_MMλ0<11μm。根據(jù)至少一些光學(xué)傳輸系統(tǒng)實(shí)施例，在波長(zhǎng)λo中的光以基本上LP01模式被發(fā)射到多模光纖中。

在一些示例性實(shí)施例中，波長(zhǎng)λo位于1260nm到1340nm的波長(zhǎng)帶或者1540nm到1560nm的波長(zhǎng)帶中。

附加特征以及優(yōu)點(diǎn)將在以下詳細(xì)描述中予以闡明、并且部分地從該描述中對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將變得非常明顯或者通過(guò)實(shí)踐如所寫(xiě)描述中描述的實(shí)施例和其權(quán)利要求書(shū)以及所附附圖很容易被認(rèn)識(shí)。

應(yīng)當(dāng)理解的是，上述概括描述和以下詳細(xì)描述僅是示例性的，并且旨在為理解權(quán)利要求書(shū)的本質(zhì)和特征提供概要或框架。

附圖被包括以便提供進(jìn)一步理解，并被結(jié)合在本說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分。附圖展示了一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，并且與說(shuō)明書(shū)一起用于解釋各種實(shí)施例的原理和操作。

附圖說(shuō)明

圖1A是采用通過(guò)多模光纖40光學(xué)地連接的多模發(fā)射器和單接收器的光纖傳輸系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；

圖1B是采用通過(guò)多模光纖40光學(xué)地連接的單模發(fā)射器和單模或多模接收器的光纖傳輸系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；

圖2A是采用通過(guò)多模光纖光學(xué)地連接的單模發(fā)射器和多模接收器的光纖傳輸系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；

圖2B是采用通過(guò)多模光纖光學(xué)地連接的單模發(fā)射器和單模接收器30S的光纖傳輸系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；

圖3A和圖3B是光學(xué)傳輸系統(tǒng)的其他示例性實(shí)施例的示意圖；

圖4展示了若干示例性多模光纖實(shí)施例在1310nm波長(zhǎng)處的LP01模式MFD對(duì)纖芯半徑；

圖5展示了若干示例性多模光纖實(shí)施例在1550nm波長(zhǎng)處的LP01模式MFD對(duì)纖芯半徑；

圖6示出了若干示例性MMF的帶寬對(duì)波長(zhǎng)；

圖7示意性地展示了一根示例性MMF 40的折射率分布；以及

圖8是采用通過(guò)多模光纖40′光學(xué)地連接的單模發(fā)射器、以及包括SMF 50的(多根)SM光纖跳線的光纖傳輸系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的附加特征以及優(yōu)點(diǎn)將在以下詳細(xì)描述中予以闡述，并且將從該描述中對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是明顯的或通過(guò)實(shí)踐如在以下描述連同權(quán)利要求書(shū)和附圖中描述的本發(fā)明被認(rèn)識(shí)。

“折射率分布”是折射率或相對(duì)折射率與波導(dǎo)光纖半徑之間的關(guān)系。

“相對(duì)折射率”被定義為Δ＝100×[n(r)²-n_cl²)/2n(r)²，其中，除非另外指明，n(r)是在離光纖的中心線的徑向距離r處的折射率，并且n_cl是包層的外部包層區(qū)域在波長(zhǎng)850nm處的平均折射率，該平均折射率可以例如通過(guò)在包層的外部環(huán)形區(qū)域中進(jìn)行“N”次折射率測(cè)量(n_C1、n_C2、…、n_CN)并通過(guò)以下各項(xiàng)來(lái)計(jì)算平均折射率來(lái)計(jì)算：

在包層的外部環(huán)形區(qū)域中進(jìn)行“N”次折射率測(cè)量(n_C1、n_C2、…、n_CN)并通過(guò)以下各項(xiàng)來(lái)計(jì)算平均折射率來(lái)計(jì)算：

i＝N

n_C＝(1/N)∑n_Ci。

i＝1

在一些示例性實(shí)施例中，外部包層區(qū)域包括基本上純的二氧化硅。除非另外指明，如在本文中所使用的，相對(duì)折射率由變化量或Δ表示并且它的值通常以“％”為單位給出。除非另外指明，在區(qū)域的折射率小于外部包層區(qū)域的平均折射率的情況下，相對(duì)折射率百分比為負(fù)并且被稱為具有凹陷折射率，并且是在相對(duì)折射率最負(fù)的點(diǎn)處計(jì)算的。除非另外指明，在區(qū)域的折射率大于外部包層區(qū)域的平均折射率的折射率的情況下，相對(duì)折射率百分比為正，并且該區(qū)域可以說(shuō)是被提高或者具有正折射率，并且該相對(duì)折射率百分比是在相對(duì)折射率最正的點(diǎn)處計(jì)算的。參照芯變化量值，其在本文中被公開(kāi)為最大％變化量。

“上摻雜劑(up-dopant)”在本文中被認(rèn)為是相對(duì)于純的未摻雜SiO₂具有提高折射率的傾向的摻雜劑?！跋?lián)诫s劑(down-dopant)”在本文中被認(rèn)為是相對(duì)于純的未摻雜SiO₂具有降低折射率的傾向的摻雜劑。在伴隨有不是上摻雜劑的一種或多種其他摻雜劑時(shí)，上摻雜劑可以存在于具有負(fù)相對(duì)折射率的光纖區(qū)域中。同樣地，不是上摻雜劑的一種或多種其他摻雜劑可以存在于具有正相對(duì)折射率的光纖區(qū)域中。在伴隨有不是下?lián)诫s劑的一種或多種其他摻雜劑時(shí)，下?lián)诫s劑可以存在于具有正相對(duì)折射率的光纖區(qū)域中。同樣地，不是下?lián)诫s劑的一種或多種其他摻雜劑可以存在于具有負(fù)相對(duì)折射率的光纖區(qū)域中。

除非另外說(shuō)明，光纖的全模式(Overfill)(或全模式(Overfilled，OFL))帶寬(BW)在本文中被定義為根據(jù)Measurement Methods and Test Procedures:Bandwidth(測(cè)量方法和測(cè)試程序：帶寬)(IEC 60793-1-41(TIA-FOTP-204))在850nm處使用全模式發(fā)射條件來(lái)測(cè)量的。除非另外指明，在以下討論中，帶寬BW被理解為指全模式帶寬。

最小計(jì)算有效模帶寬(EBW)可以從如由Measurement Methods and Test Procedures:Differential Mode Delay(測(cè)量方法和測(cè)試程序：差分模式延遲)(IEC 60793-1-49(TIA/EIA-455-220))所指定的測(cè)量差分模式延遲光譜中獲得。

光纖的NA是指如使用題為“Measurement Methods and Test Procedures:Numerical Aperture(測(cè)量方法和測(cè)試程序：數(shù)值孔徑)”的IEC-60793-1-43(TIA SP3-2839-URV2FOTP-177)中所闡述的方法來(lái)測(cè)量的數(shù)值孔徑。

模型化帶寬可以根據(jù)T.A.Lenahan(T.A.里納瀚)“Calculation of Modes in an Optical Fiber Using the Finite Element Method and EISPACK(使用有限元法和EISPACK來(lái)計(jì)算光纖中的模式)”，Bell Sys.Tech.J.(貝爾系統(tǒng)技術(shù)雜志)，第62卷，第2663-2695頁(yè)(1983)中所概述的程序來(lái)計(jì)算，其全部公開(kāi)據(jù)此通過(guò)引用結(jié)合在此。此參考的方程47用于計(jì)算模延遲；然而，注意，術(shù)語(yǔ)dk_包層/dω²必須由dk²_包層/dω²來(lái)代替，其中，k_包層＝2π*n_包層/λ并且ω＝2π/λ，并且n_包層＝nc，其中，是外部包層區(qū)域的平均折射率。通常每單位長(zhǎng)度地對(duì)模延遲進(jìn)行歸一化，并且以ns/km為單位(或等效地以ps/m為單位)給出模式延遲。計(jì)算帶寬還假設(shè)折射率分布是理想的，不具有如中心線下降等擾動(dòng)，并且因此，對(duì)于給定設(shè)計(jì)，代表最大帶寬。

如在本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)漸變折射率、“α分布”或“阿爾法分布”是指相對(duì)折射率分布，用以“％”為單位的Δ來(lái)表示，其中，r是半徑，并且其遵循以下方程，

其中，Δ₀是被外推至r＝0的相對(duì)折射率，R₁是芯的半徑(即，Δ(r)為0的半徑)，并且α是作為實(shí)數(shù)的指數(shù)。對(duì)于階躍折射率分布，阿爾法值大于或等于10。對(duì)于漸變折射率分布，阿爾法值小于10。如在本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)“拋物線的”包括基本上拋物線形狀的折射率分布，這些折射率分布可以在芯中的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處從例如2.0的α值略微變化，以及具有微小變化和/或中心線下降的分布。舉例說(shuō)明本發(fā)明的模型化折射率分布具有作為完美阿爾法分布的漸變折射率芯。真實(shí)光纖通常將與完美阿爾法分布具有微小偏差，包括如在芯的外部接口處的中心線和/或擴(kuò)散尾部處的下降或尖峰等特征。然而，準(zhǔn)確的阿爾法值和Δ₀值仍然可以通過(guò)在從0.05R₁≤r≤0.95R₁的半徑范圍內(nèi)數(shù)值地將測(cè)量的相對(duì)折射率分布與阿爾法分布進(jìn)行擬合來(lái)獲得。在中心線處不具有如下降或尖峰等缺陷的理想漸變折射率光纖中，Δ₀＝Δ_1MAX，其中，Δ_1MAX是芯的最大折射率。在其他情況下，從0.05R₁≤r≤0.95R₁的數(shù)值擬合中獲得的Δ₀值可能大于或小于Δ_1MAX。

本發(fā)明的附加特征以及優(yōu)點(diǎn)將在以下詳細(xì)描述中予以闡述，并且將從該描述中對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是明顯的或通過(guò)實(shí)踐如在以下描述連同權(quán)利要求書(shū)和附圖中描述的本發(fā)明被認(rèn)識(shí)。

“折射率分布”是折射率或相對(duì)折射率與波導(dǎo)光纖半徑之間的關(guān)系。

“相對(duì)折射率”被定義為Δ＝100×[n(r)²-n_cl²)/2n(r)²，其中，除非另外指明，n(r)是在離光纖的中心線的徑向距離r處的折射率，并且n_cl是包層的外部包層區(qū)域在波長(zhǎng)850nm處的平均折射率，該平均折射率可以例如通過(guò)在包層的外部環(huán)形區(qū)域中進(jìn)行“N”次折射率測(cè)量(n_C1、n_C2、…、n_CN)并通過(guò)以下各項(xiàng)來(lái)計(jì)算平均折射率來(lái)計(jì)算：

在包層的外部環(huán)形區(qū)域中進(jìn)行“N”次折射率測(cè)量(n_C1、n_C2、…、n_CN)并通過(guò)以下各項(xiàng)來(lái)計(jì)算平均折射率來(lái)計(jì)算：

i＝N

n_C＝(1/N)∑n_Ci。

i＝1

在一些示例性實(shí)施例中，外部包層區(qū)域包括基本上純的二氧化硅。除非另外指明，如在本文中所使用的，相對(duì)折射率由變化量或Δ表示并且它的值通常以“％”為單位給出。除非另外指明，在區(qū)域的折射率小于外部包層區(qū)域的平均折射率的情況下，相對(duì)折射率百分比為負(fù)并且被稱為具有凹陷折射率，并且是在相對(duì)折射率最負(fù)的點(diǎn)處計(jì)算的。除非另外指明，在區(qū)域的折射率大于外部包層區(qū)域的平均折射率的折射率的情況下，相對(duì)折射率百分比為正，并且該區(qū)域可以說(shuō)是被提高或者具有正折射率，并且該相對(duì)折射率百分比是在相對(duì)折射率最正的點(diǎn)處計(jì)算的。參照芯變化量值，其在本文中被公開(kāi)為最大％變化量。

“上摻雜劑(up-dopant)”在本文中被認(rèn)為是相對(duì)于純的未摻雜SiO₂具有提高折射率的傾向的摻雜劑?！跋?lián)诫s劑(down-dopant)”在本文中被認(rèn)為是相對(duì)于純的未摻雜SiO₂具有降低折射率的傾向的摻雜劑。在伴隨有不是上摻雜劑的一種或多種其他摻雜劑時(shí)，上摻雜劑可以存在于具有負(fù)相對(duì)折射率的光纖區(qū)域中。同樣地，不是上摻雜劑的一種或多種其他摻雜劑可以存在于具有正相對(duì)折射率的光纖區(qū)域中。在伴隨有不是下?lián)诫s劑的一種或多種其他摻雜劑時(shí)，下?lián)诫s劑可以存在于具有正相對(duì)折射率的光纖區(qū)域中。同樣地，不是下?lián)诫s劑的一種或多種其他摻雜劑可以存在于具有負(fù)相對(duì)折射率的光纖區(qū)域中。

除非另外說(shuō)明，光纖的全模式(Overfill)(或全模式(Overfilled，OFL))帶寬(BW)在本文中被定義為根據(jù)Measurement Methods and Test Procedures:Bandwidth(測(cè)量方法和測(cè)試程序：帶寬)(IEC 60793-1-41(TIA-FOTP-204))在850nm處使用全模式發(fā)射條件來(lái)測(cè)量的。除非另外指明，在以下討論中，帶寬BW被理解為指全模式帶寬。

最小計(jì)算有效模帶寬(EBW)可以從如由Measurement Methods and Test Procedures:Differential Mode Delay(測(cè)量方法和測(cè)試程序：差分模式延遲)(IEC 60793-1-49(TIA/EIA-455-220))所指定的測(cè)量差分模式延遲光譜中獲得。

光纖的NA是指如使用題為“Measurement Methods and Test Procedures:Numerical Aperture(測(cè)量方法和測(cè)試程序：數(shù)值孔徑)”的IEC-60793-1-43(TIA SP3-2839-URV2FOTP-177)中所闡述的方法來(lái)測(cè)量的數(shù)值孔徑。

模型化帶寬可以根據(jù)T.A.Lenahan(T.A.里納瀚)“Calculation of Modes in an Optical Fiber Using the Finite Element Method and EISPACK(使用有限元法和EISPACK來(lái)計(jì)算光纖中的模式)”，Bell Sys.Tech.J.(貝爾系統(tǒng)技術(shù)雜志)，第62卷，第2663-2695頁(yè)(1983)中所概述的程序來(lái)計(jì)算，其全部公開(kāi)據(jù)此通過(guò)引用結(jié)合在此。此參考的方程47用于計(jì)算模延遲；然而，注意，術(shù)語(yǔ)dk_包層/dω²必須由dk²_包層/dω²來(lái)代替，其中，k_包層＝2π*n_包層/λ并且ω＝2π/λ，并且n_包層＝nc，其中，是外部包層區(qū)域的平均折射率。通常每單位長(zhǎng)度地對(duì)模延遲進(jìn)行歸一化，并且以ns/km為單位(或等效地以ps/m為單位)給出模式延遲。計(jì)算帶寬還假設(shè)折射率分布是理想的，不具有如中心線下降等擾動(dòng)，并且因此，對(duì)于給定設(shè)計(jì)，代表最大帶寬。

如在本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)漸變折射率、“α分布”或“阿爾法分布”是指相對(duì)折射率分布，用以“％”為單位的Δ來(lái)表示，其中，r是半徑，并且其遵循以下方程，

其中，Δ₀是被外推至r＝0的相對(duì)折射率，R₁是芯的半徑(即，Δ(r)為0的半徑)，并且α是作為實(shí)數(shù)的指數(shù)。對(duì)于階躍折射率分布，阿爾法值大于或等于10。對(duì)于漸變折射率分布，阿爾法值小于10。如在本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)“拋物線的”包括基本上拋物線形狀的折射率分布，這些折射率分布可以在芯中的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處從例如2.0的α值略微變化，以及具有微小變化和/或中心線下降的分布。舉例說(shuō)明本發(fā)明的模型化折射率分布具有作為完美阿爾法分布的漸變折射率芯。真實(shí)光纖通常將與完美阿爾法分布具有微小偏差，包括如在芯的外部接口處的中心線和/或擴(kuò)散尾部處的下降或尖峰等特征。然而，準(zhǔn)確的阿爾法值和Δ₀值仍然可以通過(guò)在從0.05R₁≤r≤0.95R₁的半徑范圍內(nèi)數(shù)值地將測(cè)量的相對(duì)折射率分布與阿爾法分布進(jìn)行擬合來(lái)獲得。在中心線處不具有如下降或尖峰等缺陷的理想漸變折射率光纖中，Δ₀＝Δ_1MAX，其中，Δ_1MAX是芯的最大折射率。在其他情況下，從0.05R₁≤r≤0.95R₁的數(shù)值擬合中獲得的Δ₀值可能大于或小于Δ_1MAX。

現(xiàn)在詳細(xì)參照本公開(kāi)的各實(shí)施例，附圖中展示了這些實(shí)施例的示例。在任何可能的情況下，在附圖中使用相同的或相似的參考數(shù)字和符號(hào)來(lái)指代相同或相似的部分。附圖不一定是按比例的，而且本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到附圖已經(jīng)簡(jiǎn)化了的地方以展示本公開(kāi)的重要方面。

如以下所闡述的權(quán)利要求書(shū)被結(jié)合到具體實(shí)施方式中并構(gòu)成具體實(shí)施方式的一部分。

將通過(guò)以下示例來(lái)進(jìn)一步闡明各實(shí)施例。

本公開(kāi)的至少一個(gè)實(shí)施例涉及包括多模光纖(MMF)40、40′的光學(xué)傳輸系統(tǒng)10、10′。多模光纖40、40′既可以在位于840nm-860nm的波長(zhǎng)范圍(例如，845nm<λ₁<855nm的范圍，850nm)內(nèi)的信號(hào)波長(zhǎng)λ₁處進(jìn)行操作以便進(jìn)行多模(MM)傳輸，又可以在更長(zhǎng)波長(zhǎng)λ₀(例如，980nm、1060nm、1310nm、或1550nm)處進(jìn)行操作以便基本上進(jìn)行單模(SM)傳輸。期望的是，光學(xué)傳輸系統(tǒng)10具有長(zhǎng)于950nm的工作波長(zhǎng)λ₀(例如，980nm、1060nm、1310nm或1550nm)，以便降低由于光纖的二氧化硅材料而引起的色散。由此，因?yàn)樵诒疚闹兴_(kāi)的光學(xué)傳輸系統(tǒng)的實(shí)施例中的多模光纖40、40′能夠既在850nm處進(jìn)行操作以便進(jìn)行多模傳輸，又在更長(zhǎng)波長(zhǎng)λ₀(即，λ₀>λ₁，其中，λ₀-λ₁>100nm)處進(jìn)行操作以便進(jìn)行單模傳輸，所以它們可以與通常利用的850nm VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直腔表面發(fā)射激光器)一起使用，并且在稍后的時(shí)間，可以有利地通過(guò)使用更長(zhǎng)波長(zhǎng)(例如，λ₀>950nm)光源來(lái)替換850nm VCSEL從而對(duì)光學(xué)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，而無(wú)需替換已經(jīng)鋪設(shè)的(多根)多模光纖。更長(zhǎng)波長(zhǎng)光源可以是例如980nm、1060nm、1310nm或1550VCSEL、或者在或者1310nm或者1550nm處進(jìn)行操作的硅光子激光源、或者在950nm到1600nm的波長(zhǎng)處進(jìn)行操作的DFB(Distributed Feed-back，分布反饋)激光器。

例如，在光學(xué)傳輸系統(tǒng)10的一些實(shí)施例中，在波長(zhǎng)λ₀>950nm處提供光信號(hào)的更長(zhǎng)波長(zhǎng)光源被光學(xué)地耦合至單模光纖(SMF)50、50′的相對(duì)短長(zhǎng)度(例如，0.01m到20m)。例如，SMF 50、50′的相對(duì)短長(zhǎng)度可以采用0.01m到0.2m的SMF光纖插芯類型連接器的形式，或者SMF跳線中的0.5m到2m。單模光纖(SMF)50、50′反過(guò)來(lái)可以被直接耦合至在本文中所描述的多模光纖40、40′?？梢岳缭趩蝹€(gè)模塊中提供更長(zhǎng)波長(zhǎng)光源和SMF 50，以便容易地被耦合至MMF 40′、40。這些實(shí)施例的升級(jí)的光學(xué)傳輸系統(tǒng)10利用被優(yōu)化成用于在840到860nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)(例如，以λ₁＝850nm)進(jìn)行多模傳輸?shù)闹辽僖桓嗄９饫w(MMF)40、40′以及被耦合至(多根)多模光纖40、40′的能夠在波長(zhǎng)λ₀>950nm處進(jìn)行SM傳輸?shù)闹辽僖桓鶈文９饫w(SMF)50′、50。多模光纖40、40′被構(gòu)造成用于在波長(zhǎng)λ₀處以LP01模式來(lái)傳播光，并且用于使LP01光學(xué)模式的模場(chǎng)直徑大約等于(±30％，更優(yōu)選地，±20％)SM光纖50、50′的模場(chǎng)直徑。SM光纖50、50′被光學(xué)地耦合至收發(fā)器20、30。從SMF的LP01模式到MMF的LP01模式的耦合損耗取決于模場(chǎng)直徑(MFD)。由于MFD失配而引起的耦合損耗CL可以使用來(lái)計(jì)算。不大于±30％的模場(chǎng)直徑失配幫助將由于MFD失配而引起的耦合損耗保持為不大于0.5dB。例如，SMF 50′、50可以位于發(fā)射器20(包含在長(zhǎng)于950nm的波長(zhǎng)處進(jìn)行操作的光源)與MMF 40、40′之間。然而，其還可以位于接收器30與MMF 40、40′之間。在光學(xué)系統(tǒng)10的一些實(shí)施例中，MMF 40、40′的長(zhǎng)度為100m到1000m。

在一些示例性實(shí)施例中，在1310nm處對(duì)單模光纖50、50′進(jìn)行單模處理，并且多模光纖40、40′被構(gòu)造成具有這樣的模場(chǎng)直徑(MFD)：該模場(chǎng)直徑使得在1310nm處傳播通過(guò)多模光纖的LP01模式大約等于單模光纖50、50′在此波長(zhǎng)處的MFD(即，±30％，或者在λ₀＝1310nm處，0.7MFD_SM<LP01 MFD_MM<1.3MFD_SM)。在一些實(shí)施例中，0.8MFD_SM<LP01 MFD_MMλ0<1.2MFD_SM，并且在一些實(shí)施例中，在λ₀＝1310nm處，0.9MFD_SM<LP01 MFD_MMλ0<1.1MFD_SM。

而且，例如，在一些實(shí)施例中，單模光纖50、50′在1060nm處是單模光纖，并且多模光纖40、40′被構(gòu)造成具有這樣的模場(chǎng)直徑(MFD)：該模場(chǎng)直徑使得在約1060nm的λ₀處傳播通過(guò)多模光纖的LP01模式大約等于單模光纖50、50′的模場(chǎng)直徑(即，±30％，或者在λ₀處，0.7MFD_SM<LP01 MFD_MM<1.3MFD_SM)。在一些實(shí)施例中，0.8MFD_SM<LP01 MFD_MMλ0<1.2MFD_SM，并且在一些實(shí)施例中，在λ₀＝1060nm處，0.9MFD_SM<LP01 MFD_MMλ0<1.1MFD_SM。

而且，例如，在一些實(shí)施例中，單模光纖50、50′在λ₀＝1550nm處是單模光纖，并且多模光纖40、40′被構(gòu)造成具有這樣的模場(chǎng)直徑(MFD)：該模場(chǎng)直徑使得在λ₀＝1550nm處傳播通過(guò)多模光纖的LP01模式大約等于單模光纖50、50′的模場(chǎng)直徑(即，±30％，或者在λ₀＝1550nm處，0.7MFD_SM<LP01 MFD_MM<1.2MFD_SM)。在一些實(shí)施例中，0.8MFD_SM<LP01 MFD_MMλ0<1.2MFD_SM，并且在一些實(shí)施例中，在λ₀＝1550nm處，0.9MFD_SM<LP01 MFD_MMλ0<1.1MFD_SM。

并且，例如，在一些實(shí)施例中，在波長(zhǎng)λ₁處對(duì)光纖50、50′進(jìn)行多模處理，并且該光纖在980nm、或1060nm、或1310nm、或1550nm的波長(zhǎng)，或者另一個(gè)波長(zhǎng)λ₀(其中，λ₀-λ₁>100nm)處以LP01模式來(lái)傳播光，并且多模光纖被構(gòu)造成具有這樣的模場(chǎng)直徑：該模場(chǎng)直徑使得在此波長(zhǎng)處傳播通過(guò)多模光纖40、40′的LP01大約等于(±30％，更優(yōu)選地，20％，并且甚至更優(yōu)選地，10％)單模光纖50、50′在該波長(zhǎng)處的MFD，以便將MMF與SMF之間的耦合損耗最小化。由此，根據(jù)這些實(shí)施例，可以在光學(xué)傳輸系統(tǒng)10中將多模光纖40、40′既用于傳輸由(多個(gè))850nm VCSEL光源所提供的信號(hào)，又用于對(duì)從單模光纖提供至該多模光纖的信號(hào)光進(jìn)行單模傳輸，并且有利地，光學(xué)傳輸系統(tǒng)10不需要利用在單模光纖與多模光纖之間的模式轉(zhuǎn)換透鏡的耦合設(shè)備。例如，有利地，SMF和MMF可以彼此接合，或者彼此對(duì)接耦合，而不需要具有在其之間的介入透鏡元件。

根據(jù)一些實(shí)施例，可以在光學(xué)傳輸系統(tǒng)10中將多模光纖40、40′既用于在波長(zhǎng)λ₁處(例如，在λ₁＝850nm處)傳輸由(多個(gè))VCSEL光源所提供的信號(hào)，又用于進(jìn)行到單模光纖50、50′的單模傳輸(LP01模式，在波長(zhǎng)λ₀處)，其中，單模光纖50、50′位于MM光纖與接收器之間。在這些實(shí)施例中，λ₀-λ₁>100nm。在此實(shí)施例中，例如，多模光纖和單模光纖可以彼此物理接觸，或者可以與其之間的折射率匹配流體或粘合劑耦合，或者可以被小的氣隙d(例如，d<1mm)分離。(多根)光纖50、50′、40、40′被構(gòu)造成使得在λ₀處，0.7MFD_SM<LP01 MFD_MM<1.3MFD_SM。因此，在此實(shí)施例中，在更高階光學(xué)模式進(jìn)一步傳播到光學(xué)系統(tǒng)10中之前，單模光纖50、50′剝離這些更高階光學(xué)模式(同時(shí)允許以LP01模式傳播光)。在這些實(shí)施例中，有利地，光學(xué)傳輸系統(tǒng)10不需要利用位于單模光纖50、50′與多模光纖40、40′之間的模式轉(zhuǎn)換/匹配透鏡的耦合設(shè)備。

本公開(kāi)的一些實(shí)施例涉及光學(xué)傳輸系統(tǒng)10，該光學(xué)傳輸系統(tǒng)在從950nm到1600nm的范圍內(nèi)的波長(zhǎng)處進(jìn)行操作且采用光學(xué)地耦合至被設(shè)計(jì)成用于進(jìn)行850nm多模操作的多模光纖的對(duì)應(yīng)端的單模光發(fā)射器和光學(xué)接收器。光學(xué)傳輸系統(tǒng)10采用光發(fā)射器與接收器20和30之間的光學(xué)路徑內(nèi)的至少一根單模光纖50、50′。在這些實(shí)施例中，單模50、50′確保僅在該波長(zhǎng)處來(lái)自LP01模式的光傳輸通過(guò)該系統(tǒng)，由此有利地啟用大于10GHz·km的系統(tǒng)帶寬。單模光纖50、50′可以具有相對(duì)短的長(zhǎng)度L，例如，1cm到5m或者50cm到5m。

根據(jù)一些示例性實(shí)施例，單模光纖50′的物理芯直徑D_SM為從8.0μm到9.5μm，并且此光纖被耦合至多模光纖40。在此實(shí)施例中，多模光纖40具有相對(duì)小的芯直徑D₄₀(例如，14μm到30μm)，該芯直徑小于傳輸系統(tǒng)中使用的常規(guī)MMF的50μm或62.5μm的直徑。

根據(jù)其他實(shí)施例，單模光纖50的物理芯直徑D_SM大于常規(guī)SMF的物理芯直徑，并且具有比常規(guī)SMF的芯變化量更小的芯變化量(例如，0.1％到0.25％)。例如，單模光纖50的物理芯直徑D_SM為14μm到24μm，并且此SMF 50可以被耦合至多模光纖40′。這些實(shí)施例的多模光纖40′具有例如50μm或62.5μm的芯直徑D₄₀。

可以在限定光學(xué)路徑的部件中的任何部件中將單模光纖50、50′整合在該光學(xué)路徑內(nèi)。例如，單模光纖50、50′可以被耦合至發(fā)射器20和/或接收器30。可以將單模光纖50、50′接合在多模光纖40、40′的任一端或兩端處，例如以便形成光纖鏈路的一部分。在一些示例中，升級(jí)的光學(xué)傳輸系統(tǒng)10支持大于10Gb/s的數(shù)據(jù)速率，例如，16Gb/s、25Gb/s或甚至更高。

如在圖1A中所示出的，根據(jù)一些實(shí)施例，光學(xué)系統(tǒng)利用適合用于進(jìn)行850nm多模傳輸和在更長(zhǎng)波長(zhǎng)λ₀(例如，980nm、1060nm、1310nm或1550)處進(jìn)行LP01模式傳輸?shù)亩嗄９饫w(MMF)40。此實(shí)施例的MMF 40針對(duì)在位于845到855nm的范圍內(nèi)的波長(zhǎng)λ₁(例如，λ₁＝850nm)處的高帶寬(BW)而設(shè)計(jì)。MMF 40的基本模式(LP01)具有大約等于標(biāo)準(zhǔn)單模光纖50′(比如，)的模場(chǎng)直徑(LP01 MFD_MM)的模場(chǎng)直徑，例如，在1310nm處約8.7-9.7μm以及在1550nm處約9.8-10.8μm，并且MMF 40優(yōu)選地具有約13-30μm的物理芯直徑D₄₀，例如，15μm≤D₄₀≤23μm。當(dāng)MMF 40用于在光學(xué)傳輸系統(tǒng)10′中在圖1A中所示出的850nm處進(jìn)行傳輸時(shí)，MM發(fā)射器被直接耦合至MMF。在接收端處，MMF 40被耦合至MM接收器。

當(dāng)圖1A的MMF 40用于在如圖1B中所示出的更長(zhǎng)波長(zhǎng)(λ₀>950nm，例如，1060nm、1310nm或1550nm)處進(jìn)行單模傳輸時(shí)，SM發(fā)射器可以被耦合至標(biāo)準(zhǔn)SMF 50′，該標(biāo)準(zhǔn)SMF被耦合至MMF 40(呈中心對(duì)齊)。因?yàn)镸MF 40的基本模式的MFD與標(biāo)準(zhǔn)SMF 50′的MFD大約相同，所以從SM源20S(或者從SMF 50′)處提供至MMF 40的光被耦合到基本模式LP01中。在接收端處，如果在MMF中沒(méi)有發(fā)生明顯的模式耦合損耗，則SM接收器或MM接收器中的任一者都可以被直接耦合至MMF 40。然而，如果在MMF 40中進(jìn)行傳播期間發(fā)生模式耦合，則可以將標(biāo)準(zhǔn)SMF 50′作為濾波器放在MMF與接收器之間，以便剝離更高階模式。

圖2A是采用通過(guò)多模光纖(MMF)40光學(xué)地連接的單模(SM)發(fā)射器20S和多模(MM)接收器30M的光纖傳輸系統(tǒng)(“系統(tǒng)”)10的示意圖，該多模光纖具有被設(shè)計(jì)成用于在約850nm的標(biāo)稱波長(zhǎng)處最佳地進(jìn)行操作的折射率分布(即，具有845nm-855nm的范圍內(nèi)的“峰值波長(zhǎng)”，在該范圍內(nèi)，模色散最小)。因?yàn)樵诒疚闹兴枋龅腗M光纖40在波長(zhǎng)λ₀處以LP01模式來(lái)傳輸光信號(hào)，所以從SM發(fā)射器20S處發(fā)射的光將傳播通過(guò)光纖40，就好像其是單模光纖。

圖2B類似于圖2A，但是采用了SM接收器30S。SM發(fā)射器20S可以是在如LR或LRM收發(fā)器等光通信收發(fā)器中使用的SM發(fā)射器。MM接收器30M可以是在基于VCSEL的收發(fā)器中使用的MM接收器，或者其可以是特別設(shè)計(jì)的MM接收器。SM發(fā)射器20S發(fā)射調(diào)制光22，在示例中，該調(diào)制光具有至少950nm的標(biāo)稱波長(zhǎng)λ₀(例如，980nm、1060nm、1200nm、1310nm、或1550nm)。更一般地，SM發(fā)射器20S發(fā)射具有從950nm到1600nm的范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光，并且在本文中所公開(kāi)的系統(tǒng)和方法可以具有此范圍內(nèi)的工作波長(zhǎng)。在圖2A和圖2B中所示出的光學(xué)傳輸系統(tǒng)10的兩個(gè)實(shí)施例中，SM光纖(未示出)可以被耦合至收發(fā)器20、30和多模光纖，從而使得SMF的MFD直徑大約等于MMF的MFD直徑，即，在波長(zhǎng)λ₀處，0.7MFD_SM<LP01 MFD_MM<1.3MFD_SM。優(yōu)選地，在波長(zhǎng)λ₀處，0.8MFD_SM<LP01 MFD_MM<1.2MFD_SM。在一些實(shí)施例中，在波長(zhǎng)λ₀處，0.9MFD_SM<LP01 MFD_MM<1.1MFD_SM。

光學(xué)系統(tǒng)10的一個(gè)實(shí)施例類似于圖1B中所示出的光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)示例，但是代替MMF 40，光學(xué)系統(tǒng)10包括現(xiàn)有或“遺留”850nm MMF 40′，比如，在波長(zhǎng)950nm到1600nm處具有12-16μm的范圍內(nèi)的LP01 MFD的現(xiàn)有OM2、OM3或OM4MM光纖，其中，SM收發(fā)器20S在從950nm到1600nm的范圍內(nèi)的波長(zhǎng)λ₀處(并且特別是在約1060nm(即，1060nm±10nm)處、或者在約1310nm(即，1310nm±10nm)處、或者在約1510nm(即，1510nm±10nm)處)進(jìn)行操作以便以可能10Gb/s或更高數(shù)據(jù)速率(例如，25Gb/s或更高，取決于如由MMF 40′的功率預(yù)算和帶寬所限制的系統(tǒng)能力)在100m到1000m的距離上在數(shù)據(jù)中心之內(nèi)或之間傳輸數(shù)據(jù)。在此實(shí)施例中，SMF 50被設(shè)計(jì)成用于與現(xiàn)有或“遺留”850nm MMF 40′(比如，現(xiàn)有OM2、OM3或OM4MM光纖)一起利用。在此實(shí)施例中，MMF 40′被直接耦合至SM光纖50，該SM光纖被構(gòu)造成在波長(zhǎng)λ₀處具有使得0.7MFD_SM<LP01 MFD_MM<1.3MFD_SM的MFD直徑(MFD_SM)。在一些實(shí)施例中，0.8MFD_SM<LP01 MFD_MM<1.2MFD_SMμm，例如，0.9MFD_SM<LP01 MFD_MM<1.1MFD_SM。SMF 50具有12-16微米的范圍內(nèi)的MFD(在位于950nm與1600nm之間的波長(zhǎng)λ₀處)，在此波長(zhǎng)處，該MFD大于標(biāo)準(zhǔn)SMF 50′的MFD(例如，大于的MFD)。在一些實(shí)施例中，被耦合至在位于950nm與1600nm的范圍內(nèi)的波長(zhǎng)λ₀處具有約12-16μm的LP01模式MFD的OM2、OM3或OM4MM光纖40′的SM光纖50的芯直徑(D_SM)為例如15到23μm。

由此，在一些實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)10包括MMF 40′(比如，在波長(zhǎng)λ₀處具有12-16μm的MFD的現(xiàn)有OM2、OM3、或OM4MM光纖)，其中，SM收發(fā)器20S在從950nm到1600nm的范圍內(nèi)的波長(zhǎng)λ₀處(并且特別是在約980nm(±10nm)、1060nm(±10nm)、1310nm(±10nm)或者1510nm(±10nm)處)進(jìn)行操作以便以可能10Gb/s或更高數(shù)據(jù)速率(例如，25Gb/s或更高，取決于如由MMF 40′的功率預(yù)算和帶寬所限制的系統(tǒng)能力)在100m到1000m的距離上在數(shù)據(jù)中心之內(nèi)或之間傳輸數(shù)據(jù)。在這些實(shí)施例中，MMF 40′被直接耦合至常規(guī)SMF光纖50，并且SMF 50被構(gòu)造成波長(zhǎng)λ₀處具有使得0.7MFD_SM<LP01 MFD_MM<1.3MFD_SM的MFD直徑(MFD_SM)。

注意，在這些實(shí)施例中，此處所討論的SM發(fā)射器30S可以是基于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)成用于使用單模光纖(SMF)來(lái)進(jìn)行工作的發(fā)射器?？梢詫?duì)這種SM發(fā)射器30S進(jìn)行修改以便與MMF一起使用來(lái)確保更好的物流管理或者與現(xiàn)有設(shè)備的兼容性。還注意的是，MMF 40′被設(shè)計(jì)成用于在850nm處進(jìn)行最佳操作，但是光學(xué)傳輸系統(tǒng)10在從950nm到1600nm的范圍內(nèi)的標(biāo)稱波長(zhǎng)處(例如，在約980nm、1060nm、1310nm、或1550nm的標(biāo)稱波長(zhǎng)處)進(jìn)行操作。

圖3A和圖3B是作為圖2A和圖2B的系統(tǒng)10的修改版本的并且被配置成用于減小更高階模式所產(chǎn)生的不利效果的示例性光學(xué)傳輸系統(tǒng)100的示意圖，這些更高階模式具有與基本LP01模式的群延遲非常不同的群延遲。參照?qǐng)D3A，系統(tǒng)10包括單模接收器或多模接收器(“接收器”)30和安排在MMF 40、40′與接收器30之間的單模光纖50、50′。在這些實(shí)施例中，MMF 50被耦合至SMF 40′，或者M(jìn)MF 50′被耦合至SMF 40。圖3B類似于圖3A，并且也包括SM發(fā)射器20S與MMF 40之間的第二單模光纖50、50′。圖3A的兩個(gè)特寫(xiě)插圖示出了單模光纖50、50′和MMF 40、40′的截面視圖。單模光纖50、50′具有由包層54包圍的中心芯52。中心芯具有直徑D_SM。優(yōu)選地，單模光纖50、50′具有從5nm到10m的范圍內(nèi)的長(zhǎng)度。多模光纖40、40′具有由包層44包圍的直徑為D₄₀的芯42。

單模光纖50、50′的芯直徑D_SM小于MMF 40、40′的芯直徑D₄₀。單模光纖50、50′的更小芯直徑D_SM用于濾出可能在MMF 40、40′中行進(jìn)的更高階模式。雖然存在一些模式損耗，但是來(lái)自SM發(fā)射器20的行進(jìn)穿過(guò)系統(tǒng)10的光22將被限制在基本上沿著MMF 40、40′的中心向下行進(jìn)的那些模式。

圖4展示了在λ₀＝1310nm處具有若干示例性芯變化量的MMF 40的LP01 MFD對(duì)芯半徑。為了圖4中所示出的模型的目的，我們將MMF 40的芯阿爾法選擇為2.1，但是在圖4中所展示的芯半徑的范圍內(nèi)，計(jì)算的LP01 MFD在1.9與2.2之間的阿爾法的范圍內(nèi)變化非常小。例如，我們考慮了當(dāng)MMF 40的芯變化量為1.0％時(shí)的MFD。已知的是，由紐約州康寧市的康寧公司(Corning Incorporated)所生產(chǎn)的單模光纖在1310nm處具有的9.2μm的標(biāo)稱MFD。圖4展示了為了MMF 40能夠在λ₀＝1310nm處與的使得在λ₀＝1310nm處0.8MFD_SM<LP01 MFD_MM<1.2MFD_SM的9.2μm的MFD相匹配，變化量為1％的MMF 40的芯半徑應(yīng)當(dāng)在10微米左右(芯直徑D₄₀應(yīng)當(dāng)在20微米左右)。例如，對(duì)于具有Δ＝0.6％的相對(duì)芯折射率變化量的MMF 40，該光纖應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地具有約15μm的芯直徑D₄₀，以便具有大約等于光纖的MFD的LP01模式MFD。圖4還指示當(dāng)MMF 40的芯變化量減小時(shí)，MMF 40的芯半徑應(yīng)當(dāng)減小，以便在1310nm處LP01 MFD_MM能夠大約等于的MFD(即，以便使該光纖能夠滿足以下條件：在λ₀＝1310nm處，0.7MFD_SM<LP01 MFD_MM<1.3MFD_SM)。然而，如果我們選擇MMF 40的芯變化量為2.0％，則芯直徑D₄₀應(yīng)當(dāng)為30微米左右。由此，圖4指示當(dāng)MMF 40的芯變化量增大時(shí)，MMF 40的芯半徑應(yīng)當(dāng)增大。圖4展示了對(duì)于MMF 40的任何給定芯變化量值，我們可以選擇合適的芯直徑D₄₀，從而使得MMF 40的MFD大約(±30％)等于光纖50′的MFD(即，在此示例中，光纖的MFD)?？梢詫?duì)在1550nm左右進(jìn)行的單模操作或?qū)θ魏纹渌d趣波長(zhǎng)λ₀進(jìn)行類似研究。

例如，在圖5中示出了在λ₀＝1550nm的波長(zhǎng)處，對(duì)于MMF 40的不同芯半徑，在若干芯變化量處的LP01 MFD。為了讓LP01 MFD在1550nm處與的10.3μm的標(biāo)稱MFD相匹配(在大小上)，人們可以選擇芯變化量為1％的情況下的22微米的芯直徑或者芯變化量為2％的情況下的31微米的芯直徑。以上分析示出了對(duì)于給定變化量，用于在1310nm和1550nm兩者處匹配的MFD的芯直徑大約相同。人們可以選擇用于非常小誤差地匹配1310nm和1550nm兩者的MFD的平均直徑。例如，對(duì)于芯變化量1％，可以將芯直徑選擇為約21μm，并且對(duì)于變化量2％，可以將芯直徑選擇為約30.5μm。

在光學(xué)系統(tǒng)10的一些實(shí)施例中，對(duì)于1310nm操作，單模光纖SMF(例如，作為SM尾纖)可能不同于光纖的MFD，并且在這種情況下，在給定此光纖的MFD的情況下，對(duì)于給定芯變化量，人們可以參照?qǐng)D4而找到芯半徑或直徑D₄₀，從而使得MM光纖將具有類似于此SMF的LP01 MFD的LP01 MFD。此相同的MM光纖將在1550nm處非常合理地工作。

例如，對(duì)于芯變化量1％，以上確定20微米的芯直徑將在此波長(zhǎng)處與的LP01相匹配。相同的光纖在1550nm處具有9.9微米的LP01 MFD，該LP01 MFD基本上類似于的10.3微米值。在一個(gè)進(jìn)一步實(shí)施例中，需要時(shí)，人們可以選擇使用與錐形單模光纖相匹配的一個(gè)附加模式來(lái)進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換。

如果某些應(yīng)用需要更小的MMF芯直徑，那么我們可以使用匹配的單模光纖(即，具有大約與MMF的LP01模式相同的MDF的SMF)來(lái)與其一起工作。例如，對(duì)于芯變化量1％，如果我們將MMF 40的芯直徑選擇為30μm，那么在1310nm處，LP01模式的MFD為11.2μm，該MFD大于如等常規(guī)SM光纖的MFD。在這種情況下，我們可以使用具有相同或類似MFD的單模光纖50來(lái)發(fā)射LP01模式。作為示例，變化量為0.25％且芯半徑為5.3μm的階躍折射率單模光纖設(shè)計(jì)具有11.2μm的MFD，該MFD與MMF 40的LP01模式的MFD基本上相同。

雖然示例性MMF 40用于在長(zhǎng)波長(zhǎng)(比如，980nm、1060nm、1310nm或1550nm中任一者)或單模發(fā)射器可用的任何其他>950nm的波長(zhǎng)(或者其中，λ₀-λ₁<100nm)處進(jìn)行單模傳輸或基本上進(jìn)行單模傳輸，但是因?yàn)榇蠖鄶?shù)VCSEL迄今在850nm左右進(jìn)行操作，所以示例性MMF 40是用于進(jìn)行850nm VCSEL傳輸?shù)亩嗄９饫w。優(yōu)選地，MMF 40的纖芯42的阿爾法值被選擇為使得MM光纖在850nm左右的帶寬性能是最優(yōu)的。圖6示出了若干MMF的帶寬對(duì)波長(zhǎng)。它們具有1.9到2.3的范圍內(nèi)的阿爾法，例如，分別為2.096、2.104、2.098和2.092。在圖6中示出了具有1％的50微米芯MMF的結(jié)果，以便進(jìn)行比較?？梢允境龅氖牵诟〉男竞拖嗤兓?％的情況下，峰值帶寬可能由于更少的模式群和更小的材料色散效應(yīng)而大大增大。另一方面，在芯變化量為2％的情況下，最大帶寬相當(dāng)?shù)?。然而，芯變化量?％的光纖的帶寬仍然足以用于一些應(yīng)用。

圖7展示了一根示例性MMF 40的折射率分布。此MMF 40具有阿爾法為2左右(即，2.09<α<2.13)的漸變折射率芯，以便將模群延遲最小化，從而在850nm處實(shí)現(xiàn)高帶寬。多模光纖40的模帶寬在波長(zhǎng)λ₁(例如，λ₁＝850nm)處為至少2.5GHz·Km(優(yōu)選地，至少5GHz·Km，并且根據(jù)一些實(shí)施例，10GHz·Km)。根據(jù)一些實(shí)施例，優(yōu)選地，該芯在850nm的波長(zhǎng)處具有至少0.7％的相對(duì)折射率變化量Δ₁(％)，例如，0.7％≤Δ₁≤1.25。表1示出了MMF 40的若干實(shí)施例的示例性參數(shù)(光纖示例1-5)。在表1中所示出的MMF 40的所有實(shí)施例具有9.1μm到9.3μm的范圍內(nèi)的MFD，該范圍在如在1310nm處具有9.2μm的MFD的等標(biāo)準(zhǔn)單模光纖50′的MFD的30％內(nèi)。MMF的理論帶寬大于58GHz.km，這些理論帶寬由于更少的模式群在MMF 40中進(jìn)行傳播而遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)MMF的理論帶寬。在表1中所示出的示例性實(shí)施例中，15μm≤D₄₀≤23μm，并且多模光纖40的模帶寬在波長(zhǎng)λ₁處為至少2.5GHz·Km并且在波長(zhǎng)λ1≥1200nm處為小于2GHz·Km。

表1.MMF 40設(shè)計(jì)示例

如以上所討論的，根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，單模光纖50(光纖跳線50)可以用于使用850nm標(biāo)準(zhǔn)MMF 40′來(lái)升級(jí)現(xiàn)有系統(tǒng)，以便在1310nm或1550nm處進(jìn)行單模傳輸。變化量為1％的標(biāo)準(zhǔn)MMF 40′的MFD在1310nm處為14.6μm，并且在1550nm處為15.8μm，并且變化量為2％的標(biāo)準(zhǔn)MMF 40′的MFD在1310nm處為13.8μm，并且在1550nm處為15.0μm，這些MFD遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)SMF 50′的MFD。如果標(biāo)準(zhǔn)SMF 50′在1310或1550nm處被用作跳線，那么MMF 40′與SMF 50′之間的MFD失配將激起更高階光學(xué)模式，這些更高階光學(xué)模式將使系統(tǒng)性能降級(jí)?？梢酝ㄟ^(guò)使用如在圖8中所示出的特別設(shè)計(jì)的SMF 50跳線來(lái)解決這一問(wèn)題。

在下表2中描述了MFD類似于標(biāo)準(zhǔn)MMF 40′的MFD的SMF 50的一些示例性實(shí)施例，該表提供了SMF實(shí)施例50的參數(shù)。示例6光纖具有這樣的分布設(shè)計(jì)：凹陷的內(nèi)部包層包圍芯。該光纖的截止波長(zhǎng)為1288nm。可以在1310nm或1550nm的波長(zhǎng)λ₀處進(jìn)行操作的傳輸系統(tǒng)10上使用這種SM光纖50。如果SM光纖50僅用于1550nm，那么可以增大其截止波長(zhǎng)以便改善彎曲損耗。在示例7的SM光纖50中，通過(guò)增大芯變化量來(lái)將截止波長(zhǎng)增大到1466nm。示例8SM光纖50具有這樣的分布設(shè)計(jì)：在包層中具有低折射率溝槽。示例7和示例8的SM光纖50被設(shè)計(jì)成用于與芯變化量為1％且芯直徑為50μm的標(biāo)準(zhǔn)MMF相匹配。示例9和示例10的SM光纖50被設(shè)計(jì)成用于與芯變化量為2％且芯直徑為62.5μm的標(biāo)準(zhǔn)MMF相匹配。示例9SM光纖50具有凹陷的內(nèi)部包層，并且示例10具有向上摻雜的外部包層。

表2.SMF 50設(shè)計(jì)示例

表3示出了SMF 50的被設(shè)計(jì)成與MM光纖40′一起使用的可以在850nm的波長(zhǎng)處進(jìn)行操作并且能夠在1060nm處進(jìn)行LP01傳播的若干實(shí)施例的示例性參數(shù)。由此，可以在光學(xué)傳輸系統(tǒng)10中結(jié)合這種MMF而使用在表3中所示出的光纖50的實(shí)施例(示例11光纖和示例12光纖)。

表3

對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員將變得清楚的是，可以在不偏離如由所附權(quán)利要求書(shū)所限定的本公開(kāi)的精神或范圍的情況下對(duì)如在本文中所描述的本公開(kāi)的優(yōu)選實(shí)施例作出各種修改。因此，本公開(kāi)涵蓋了所提供的這些修改和變形，它們落在所附權(quán)利要求書(shū)和其等價(jià)物的范圍內(nèi)。

除非另外明確指出，否則并不以任何方式意圖使在本文中所闡述的任何方法解釋為要求其步驟按特定順序執(zhí)行。相應(yīng)地，在方法權(quán)利要求沒(méi)有實(shí)際敘述其步驟所要遵循的順序或在權(quán)利要求書(shū)或說(shuō)明中沒(méi)有另行明確地指出這些步驟將局限于特定順序的情況下，絕不旨在推測(cè)任何具體的順序。

對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將明顯的是，可以在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下作出多種不同的修改和變更。由于本領(lǐng)域技術(shù)人員可能發(fā)生結(jié)合本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例加以修改組合、產(chǎn)生子組合和變體，所以本發(fā)明應(yīng)當(dāng)解釋為包括在所附權(quán)利要求及其等效物的范圍之內(nèi)的每一事項(xiàng)。