專利名稱：一種漸變折射率多模光纖及其檢定方法和制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢定(characterizing)漸變折射率多模光纖的方法。本發(fā)明還 涉及一種制作這種光纖的方法，包括實(shí)施該制造方法的適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)步驟以及選擇步驟，本 發(fā)明還應(yīng)用于可以通過(guò)這種方法制作的類型的多模光纖。 多模光纖被用于短至中長(zhǎng)度的連接，例如用于連接本地網(wǎng)。其主要的優(yōu)點(diǎn)在于其 使得使用相對(duì)便宜的連接器及光源(垂直空腔表面發(fā)射激光器(VCSELs)或甚至是發(fā)光二 極管(LEDs))成為可能，而這些并不適用于單模光纖。與此對(duì)比，這種光纖呈現(xiàn)的模間色散 (intermode dispersion)在大于幾千米或甚至是幾百米的長(zhǎng)度大大地降低了其比特率，因 此妨礙這種光纖應(yīng)用于過(guò)長(zhǎng)的距離。 為了使模間色散最小化，用于遠(yuǎn)程通信的多模光纖通常包括的纖芯的折射率從光 纖中心至光纖與包層接合處逐漸降低。通常，折射率分布圖通過(guò)以下被稱為"a分布"的關(guān) 其中 n。為光纖的光軸的折射率； r為距所述光軸的距離； a為所述光纖的纖芯的半徑； A為無(wú)量綱參數(shù)，表示光纖的纖芯與包層之間的折射率的差；以及 a為無(wú)量綱參數(shù)，表示折射率分布圖的形態(tài)。 參數(shù)A被稱成為折射率對(duì)比度；并且由于A << 1，n"a) = n。 .(l-A/l-2A)"-n。 所謂"a分布"光纖及其制作方法在文件US 3989350 (美國(guó)專利第3， 989， 350B1
號(hào))中已經(jīng)公開(kāi)。 如今，多模光纖的性能已經(jīng)發(fā)展至能夠用于跨越幾百米距離的非常高比特率的連 接的范圍。例如，"10吉比特(Gb)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)"(lOGbE)制訂了將"a分布"光纖用于小于 或等于300米(m)的距離的規(guī)定。 有必要考慮實(shí)際制作的光纖的參數(shù)a的值呈現(xiàn)分散的事實(shí)，因此實(shí)際制作的光 纖的折射率分布不是必然精確地遵從標(biāo)稱(nominal)關(guān)系。不幸的是，傳輸特性對(duì)折射率 分布的變動(dòng)非常敏感。因此，制作漸變折射率多模光纖包括兩個(gè)階段
適當(dāng)?shù)厣a(chǎn)光纖；及 為了放棄那些不符合規(guī)格的光纖，對(duì)這樣生產(chǎn)的光纖進(jìn)行檢定。 特別地，很少直接測(cè)量多模光纖的實(shí)際折射率分布。通常，能夠在預(yù)定義的波長(zhǎng)
背景技術(shù)：
5入。處測(cè)量模間色散。因此，在850納米(nm)波長(zhǎng)處上述10GbE標(biāo)準(zhǔn)需要大于或等于2000 兆赫-千米(MHz. km)的有效模帶寬(EMB，effectivemodal bandwidth)。據(jù)觀察，EMB不是 嚴(yán)格意義上的帶寬，而是通過(guò)傳播距離使帶寬增加的產(chǎn)物。 在F0TP-220標(biāo)準(zhǔn)(包括其信息附錄B和D)中對(duì)EMB進(jìn)行了精確的限定。EMB參 數(shù)通過(guò)執(zhí)行多個(gè)單獨(dú)的測(cè)量來(lái)確定，而未對(duì)用作標(biāo)準(zhǔn)的參考的技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行探究。每個(gè)單 獨(dú)測(cè)量由以下步驟組成將空間定位的光脈沖投射入待檢定的光纖的入射端面，其中投射 是在距光纖的軸預(yù)定義的徑向偏移處(因此偏離端面的中心)進(jìn)行的；以及確定脈沖的傳 播延遲。按照不同的徑向偏移值重復(fù)進(jìn)行多次單獨(dú)測(cè)量。組合多次單獨(dú)測(cè)量的結(jié)果以確定 光纖的有效模式傳輸函數(shù)，并據(jù)此確定EMB。 為了檢定具有50微米(iim)直徑的光纖，F(xiàn)0TP-220標(biāo)準(zhǔn)需要執(zhí)行24次單獨(dú)測(cè)量。
在本申請(qǐng)中的此處和下文中，更特別地參考了由電信工業(yè)協(xié)會(huì)(TIA)于2003年 1月1日出版并被確定為信息文檔TIA-455-220-A的文檔"F0TP-220 differential mode delay measurement of multimode fiber in the timedomain (FOTP-220時(shí)域中對(duì)多模光 纖的差模延遲測(cè)量)"，該文檔可以在網(wǎng)頁(yè)http:〃standardsdocuments. tiaonl ine. org/ tia_455_220_a_fotp_220. htm的TIA互聯(lián)網(wǎng)址(http:〃www. tiaonline. org/index. cfm) 上購(gòu)得。 這種現(xiàn)有技術(shù)已知的方法只能用于確定光纖在單波長(zhǎng)的帶寬(lOGbE標(biāo)準(zhǔn)為 850nm士10nm)方面的性能。 如果需要揭示光纖處于多波長(zhǎng)或甚至跨越波長(zhǎng)的延展范圍的性能，有必要執(zhí)行多 次獨(dú)立EMB測(cè)量，即幾十甚至幾百次單獨(dú)測(cè)量。 如上所述，為了放棄由于在其實(shí)際折射率分布中不可避免的波動(dòng)而無(wú)法表現(xiàn)所需 要的特性的光纖，在制作時(shí)需要采取這樣的測(cè)量。對(duì)每根光纖進(jìn)行大量單獨(dú)測(cè)量的需求可 能對(duì)其成本產(chǎn)生重大的影響。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠使?jié)u變折射率多模光纖的傳輸特征在波長(zhǎng)的范 圍內(nèi)以更簡(jiǎn)單且更快速的方式進(jìn)行檢定的方法——因而相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的方法更經(jīng)濟(jì)。該 方法適于在制作該類型光纖的過(guò)程中應(yīng)用。 發(fā)明人注意到在單一波長(zhǎng)處采取一次測(cè)量(或者更精確的一系列單獨(dú)測(cè)量)可以
用于檢定多模光纖的實(shí)際折射率分布對(duì)相應(yīng)的標(biāo)稱折射率分布的偏離。該測(cè)量，與模間色
散或EMB測(cè)量相結(jié)合，使得預(yù)測(cè)光纖在測(cè)量波長(zhǎng)以外的波長(zhǎng)處的傳輸特性成為可能。這確
保折射率分布的色散不會(huì)過(guò)大，然而這可以由現(xiàn)代光纖生產(chǎn)方法容易地保證。 在一個(gè)方案中，該方法提供一種檢定漸變折射率多模光纖的方法，所述方法包括
步驟 a)將預(yù)定義波長(zhǎng)的光脈沖經(jīng)由待檢定的光纖的"入射"端面而投射入所述光纖的 纖芯，其中將所述光脈沖以距離所述入射端面的中心預(yù)定義的徑向偏移進(jìn)行投射；
b)在所述光纖的"出射"端面檢測(cè)所述光脈沖，所述脈沖的時(shí)間特性通過(guò)沿著所述 光纖傳播而改變；以及 c)以所述預(yù)定義的徑向偏移的多個(gè)值重復(fù)步驟a)和步驟b);及
d)確定光纖的傳輸函數(shù)，并確定成為所述傳輸函數(shù)的特征并作為所述徑向偏移的 函數(shù)的徑向偏移帶寬(ROB)。 測(cè)量步驟a)至c)與以現(xiàn)有技術(shù)中已知的方式確定光纖的EMB所需求的步驟相 同。可以用同樣的測(cè)量確定ROB和EMB 二者，以更完全地執(zhí)行光纖的檢定。
在本發(fā)明的特定實(shí)施方式中 每個(gè)光脈沖都可以以傳播方向投射入光纖，該傳播方向大體上平行于光纖的軸且 垂直于所述入射端面。 每個(gè)光脈沖可以空間地定位在光纖的所述入射端面上。特別地，每個(gè)光脈沖的空
間范圍可以大體上等于具有所述預(yù)定義波長(zhǎng)的單模光纖的單個(gè)空間模的范圍。 所述徑向偏移值可以在至少0至a的范圍內(nèi)變化，其中a為所述光纖的纖芯的半徑。 步驟a)至b)可以按照2003年1月1日的電信工業(yè)協(xié)會(huì)FOTP-220標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
所述預(yù)定義波長(zhǎng)可以為850nm±10nm。
所述光纖可以呈現(xiàn)由關(guān)系式 給出的折射率分布，其中 n。為光纖的光軸的折射率； r為距所述光軸的距離； a為所述光纖的纖芯的半徑； A為無(wú)量綱參數(shù)，表示光纖的纖芯與包層之間的折射率差；及 a為無(wú)量綱參數(shù)，表示折射率分布圖的形態(tài)。 特別地，參數(shù)a的值處于2. 0至2. 1的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在2. 04至2. 06的范圍內(nèi)。 本發(fā)明的方法還可以包括以下附加步驟 e)根據(jù)在所述步驟a) 、b)和c)中執(zhí)行的測(cè)量的結(jié)果確定在所述預(yù)定義波長(zhǎng)處的 有效帶寬。 本發(fā)明的方法還可以包括以下附加步驟 fl)檢驗(yàn)在所述步驟e)中確定的有效帶寬是否處于預(yù)定的值的范圍中；以及 f2)檢驗(yàn)在步驟d)中確定的作為徑向偏移的函數(shù)的帶寬是否大于對(duì)于在0至&
范圍內(nèi)的所有徑向偏移的值的預(yù)定閾值，其中&小于或者等于所述光纖的纖芯的半徑。
步驟fl)包括檢驗(yàn)步驟e)中所確定的有效帶寬是否在3000MHz. km至6000MHz. km 的范圍內(nèi)；并且步驟f2)包括檢驗(yàn)對(duì)于在0至&范圍內(nèi)的所有徑向偏移來(lái)說(shuō)在步驟d)中 所確定的作為徑向偏移的函數(shù)的定義為_(kāi)3dB的帶寬是否大于或等于6000MHz. km，其中& 在光纖的纖芯半徑的0. 7至0. 9倍的范圍內(nèi)。
更特別地 所述步驟a)和步驟b)按照2003年1月1日的電信工業(yè)協(xié)會(huì)FOTP-220標(biāo)準(zhǔn)執(zhí) 行；所述預(yù)定義波長(zhǎng)為850nm± 10nm ;
所述光纖呈現(xiàn)由關(guān)系式 <formula>formula see original document page 8</formula> 給出的折射率分布，其中 n。為光纖的光軸的折射率； r為距所述光軸的距離； a為所述光纖的纖芯的半徑； A為無(wú)量綱參數(shù)，表示光纖的纖芯與包層之間的折射率差；以及 a為無(wú)量綱參數(shù)，表示折射率分布圖的形態(tài)并且在2. 04至2. 06的范圍內(nèi)； 所述步驟a)和步驟b)按照2003年1月1日電信工業(yè)協(xié)會(huì)F0TP-220標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行； 在步驟e)中確定的有效帶寬為按照上述規(guī)定的FOTP-220標(biāo)準(zhǔn)確定的計(jì)算有效帶
括
在另一個(gè)方案中，本發(fā)明還提供一種制作漸變折射率多模光纖的方法，該方法包
制作呈現(xiàn)標(biāo)稱折射率分布的多模光纖，例如"a型"； 檢定按照上述方法制作的光纖；以及
僅選擇有效帶寬在所述預(yù)定的值的范圍內(nèi)并且作為徑向偏移的函數(shù)的所述帶寬 大于對(duì)于在0至&的范圍內(nèi)的所有徑向偏移值的所述預(yù)定閾值的光纖。
在又一個(gè)方案中，本發(fā)明提供一種呈現(xiàn)由關(guān)系式 n(r)=
r S a
r 2 a 給出的折射率分布的漸變折射率多模光纖，其中
n。為光纖的光軸的折射率；
r為距所述光軸的距離；
a為所述光纖的纖芯的半徑； A為無(wú)量綱參數(shù)，表示光纖的纖芯與包層之間的折射率差；以及
a為無(wú)量綱參數(shù)，表示折射率分布圖的形態(tài)并且在2. 04至2. 06的范圍內(nèi)；
所述光纖的特征在于，所述光纖的作為距光纖的軸的徑向偏移的函數(shù)的_3dB帶 寬(如在波長(zhǎng)850nm處測(cè)量到的)對(duì)于在0至&的范圍內(nèi)的所有徑向偏移都大于或等于 6000腿z. km，其中&在光纖的纖芯的半徑的0. 7至0. 9倍的范圍內(nèi)。 在本發(fā)明的特定實(shí)施例中，這樣的光纖還可以包括按照2003年1月1日的電信工 業(yè)協(xié)會(huì)FOTP-220標(biāo)準(zhǔn)定義的在3000MHz. km至6000MHz. km的范圍內(nèi)波長(zhǎng)為850nm的有效 帶寬。 特別地，& = 18 ii m并且可以存在直徑為50 y m的纖芯。 有益地，在波長(zhǎng)850nm處測(cè)量的_3dB帶寬被定義為通過(guò)上述方法確定的距離光纖 的軸的徑向偏移的函數(shù)。
在閱讀參照以示例方式提供的附圖并不限定保護(hù)范圍的下述的具體實(shí)施方式
中 顯現(xiàn)出本發(fā)明其他特征、細(xì)節(jié)及優(yōu)點(diǎn)，并且其中 圖1A至圖1D示出漸變折射率多模光纖的入射端面，這種光纖的折射率分布，以及 分別在光纖的入射處及出射處的光脈沖的時(shí)間分布； 圖2示出作為具有理想的"a型"分布的多個(gè)光纖的波長(zhǎng)的函數(shù)的EMB，參數(shù)a 有多個(gè)值； 圖3示出圖2的光纖在850nm處測(cè)量的作為徑向偏移的函數(shù)的帶寬； 圖4A和圖4B示出具有偏離理想"a型"分布的折射率分布的實(shí)際光纖在850nm
處測(cè)量的作為徑向偏移函數(shù)的帶寬； 圖5示出圖4A和圖4B的光纖的EMB ;以及 圖6示出參數(shù)a與圖2的光纖在800nm、850nm及l(fā)lOOnm處的EMB的相關(guān)性。
具體實(shí)施例方式
圖1A為被包層G包裹的長(zhǎng)度為L(zhǎng)包括半徑為a的纖芯C的多模光纖的示意圖。該 光纖具有入射端面Fe及出射端面Fs ;這兩個(gè)端面都與光纖的光軸A垂直。所述光軸A對(duì)應(yīng) 于纖芯的中心點(diǎn)P。穿過(guò)入射端面&。 圖IB的曲線表示"a型"的徑向折射率分布。在該曲線中，參數(shù)A的值被放大了 很多實(shí)際中，△達(dá)到1%的數(shù)量。 如上所述，檢定光纖需要采取多次的單獨(dú)測(cè)量。每次單獨(dú)測(cè)量都包括在光纖的纖 芯C投射入空間定位的光脈沖；通過(guò)將小徑的光束射在光纖的入射端面^上實(shí)現(xiàn)該投射。 在圖lA中，標(biāo)記tSe代表光束在所述入射端面上形成的斑點(diǎn)。 根據(jù)FOTP-220標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)將光源(例如半導(dǎo)體或者鈦寶石激光器)與單模光纖耦 合來(lái)獲得信號(hào)入射光束，該單模光纖的出射端面定位在距離待檢定的多模光纖的入射端面 Fe最大10 m處。斑點(diǎn)t&由強(qiáng)度的高斯分布表征
I (r) = exp [_8r2/MFD2]其中"直徑"MFD由:MFD = 8. 7入(in nm)-2390 (士500nm)來(lái)給出。 由于波長(zhǎng)在850nm至llOOnm的范圍內(nèi)，因此斑點(diǎn)tse的直徑在5. 005 y m至
7. 18iim士0.5iim的范圍內(nèi)。例如，光束以階(order)為1°的容差在與多模光纖的軸A平
行的方向上傳播。 通常，斑點(diǎn)t&并不相對(duì)于多模光纖的纖芯而居中，而是從中心點(diǎn)P。測(cè)量的表示為 r的徑向偏移。每次單獨(dú)測(cè)量都以不同的具有在O至a(甚至大于a)的范圍內(nèi)的值的不同 徑向偏移r執(zhí)行，例如具有以1 P m為階的步長(zhǎng)。 圖1C和圖lD兩個(gè)圖分別為表示在光纖的入射處入射的脈沖Se(t)的時(shí)間分 布——假定對(duì)于所有單獨(dú)測(cè)量都是相同的，從而獨(dú)立于徑向偏移r——以及在出射處的 相同脈沖sjt，r)的分布。在沿著多模光纖傳播后，出射脈沖相對(duì)于入射脈沖延遲時(shí)間 AtPr。p ;另外，其時(shí)間分布發(fā)生變形；該延遲及變形基于徑向偏移r。假設(shè)這些脈沖表現(xiàn)窄光 譜帶，可以假定的是其時(shí)間分布的變形實(shí)質(zhì)上是由于傳輸?shù)亩嗄Ｐ再|(zhì)引起的，而且色散扮演次要的甚至可忽略的角色。如果該假定不適用，則能夠通過(guò)反巻積的方法去除色散的影
響(參照F0TP-220標(biāo)準(zhǔn)，尤其參照其附錄A)。 EMBc通過(guò)一系列單獨(dú)測(cè)量計(jì)算得出，如下所述 通過(guò)將具有不同徑向偏移r的空間定位光束進(jìn)行線性組合來(lái)接近可用于多模光 纖的光源(典型地為VCSEL)的場(chǎng)分布； 通過(guò)適當(dāng)?shù)臋?quán)重，將所有具有相同時(shí)間分布、(t)的不同空間定位入射脈沖進(jìn)行 線性組合，從而能夠通過(guò)所述光源模擬射入光纖的光脈沖； 線性地組合相應(yīng)的出射脈沖ss(t， r)以模擬通過(guò)使用所述光源將獲得的出射脈 沖； 然后在考慮后確定光纖或者光源的傳輸函數(shù)，出于該目的能夠計(jì)算出射脈沖和入 射脈沖的時(shí)間分布的傅里葉變換之間的比率；以及 從帶寬中推測(cè)_3dB帶寬(典型地直接測(cè)量-1. 5dB帶寬并推斷為_(kāi)3dB)。
對(duì)這種檢定技術(shù)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，可以參照下述出版物 P. F. Kolesar禾口 D. J. Mazzarese的 〃 Understanding multimode bandwidth anddifferential mode delay measurements and their applications(協(xié)議多模 帶寬禾口差模延遲及其應(yīng)用)〃 ，Proceedings of the 51st International Wire and CableSymposium， pages 453-460 (第51界國(guó)際電線電纜研討會(huì)會(huì)刊，第453-460頁(yè))；以及
D. Coleman禾口 Philip Bell的"Calculated EMB enhances lOGbEperformance reliability for laser-optimized 50/125 um multimode fiber (計(jì)算的EMB增強(qiáng)用于 優(yōu)選于激光器的50/125 ii m多模光纖的lOGbE性能的可靠性)"，Corning Cable Systems Whit印aper(康寧光纜系統(tǒng)白皮書)。 F0TP-220標(biāo)準(zhǔn)(特別是其附錄D)提供了對(duì)應(yīng)于多個(gè)理論上的光源的參數(shù)的線性 組合，但不代表這些光源是真正可得到的。從這些理論光源獲得的最小模帶寬被稱為"計(jì)算 出的"EMB (EMBc)。 圖2的曲線示出具有波長(zhǎng)在800nm至llOOnm的范圍內(nèi)的具有不同折射率分布的 多個(gè)光纖的EMBc。光纖為在633nm處n。 = 1. 47的硅纖維，并且光纖表現(xiàn)理想的"a型"分 布，& = 25iim(纖芯直徑50iim)，包層直徑125iim， A =0.01，且a為在2. 04至2. 08的
范圍內(nèi)的不同值。 所有這些光纖在850nm處呈現(xiàn)的EMBc都大于2000MHz. km ;因此，它們符合lOGbE 標(biāo)準(zhǔn)。然而，在圖2的光纖中，僅有特征為a =2.05的光纖在此條件下(800nm-1100nm) 在整個(gè)光譜帶呈現(xiàn)的EMBc大于或等于2000MHz. km。 如果實(shí)際光纖確實(shí)具有理想的"a型"折射率分布，其將滿足在一個(gè)或兩個(gè)波長(zhǎng)確 定EMBc以清晰地確定a ，并據(jù)此推斷所有其他波長(zhǎng)的EMBc。然而，實(shí)際中，實(shí)際光纖的折 射率分布并不是理想的"a型"。因此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)執(zhí)行的一個(gè)或兩個(gè)系列的單獨(dú)測(cè)量不 滿足跨越波長(zhǎng)的延伸范圍而確定EMBc。通過(guò)使用包含在用于相同波長(zhǎng)A 。(例如850nm)的多個(gè)單獨(dú)測(cè)量的脈沖的時(shí)間分
布的拓寬和變形中的信息，本發(fā)明能夠使所述問(wèn)題至少部分地得以解決。 將Sjf)設(shè)定為入射脈沖Sjt)的時(shí)間分布的傅里葉變換，Sjf，r)為徑向偏移r
的出射脈沖Ss (t， r)的時(shí)間分布的傅里葉變換，其中f表示頻率。
對(duì)于每個(gè)徑向偏移r，能夠計(jì)算傳輸函數(shù) ,琳綴 傳輸函數(shù)ff(f)的_3(18帶寬為徑向偏移1~的函數(shù)且被稱為徑向偏移帶寬 (ROB (r))。 圖3的曲線示出圖2中部分光纖在850nm的R0B(r)?？梢钥闯鯮OB(r)主要取決 于對(duì)于在0和小于纖芯半徑a的最大偏移&的范圍內(nèi)的r的值的參數(shù)a的值，在該實(shí)例 中纖芯半徑a為大約18iim;超出上述范圍，R0B(r)的值實(shí)質(zhì)上取決于纖芯包層界面，并且 對(duì)于參數(shù)a相對(duì)不敏感。更通常地，并且作為指標(biāo)，Ri可以在0.7a至0.9a的范圍內(nèi)。
ROB的有趣特征為其對(duì)折射率的局部缺陷的高敏感性。因此，如果光纖呈現(xiàn)的ROB 具有在O < r < &的范圍內(nèi)的高值，可以認(rèn)為其折射率分布接近理想的"a分布"且足夠 規(guī)則以能夠由在波長(zhǎng)入。處進(jìn)行的測(cè)量推斷到其他波長(zhǎng)A。相反，如果隨著徑向偏移r增 加ROB下降的太快，則很可能光纖呈現(xiàn)不規(guī)則的折射率分布，使任何推斷都將不確定。
圖4A示出不是理想的"a型"分布的實(shí)際多模光纖Ss(t， r)的圖。圖4B示出相 應(yīng)的ROB的圖?？梢钥闯觯琑OB對(duì)于在O至12 ii m的范圍內(nèi)時(shí)的r保持近乎等于6000MHz. km，然后迅速下降。這使得能夠推斷明顯背離標(biāo)稱"a型"分布的光纖的實(shí)際折射率分布。 測(cè)量作為波長(zhǎng)A (圖5)的函數(shù)的EMBc證實(shí)這個(gè)結(jié)果僅在800nm至850nm的范圍內(nèi)光纖 滿足條件EMBc > 2000MHz. km，并且整體上其呈現(xiàn)出的傳輸特性明顯差于具有理想"a型" 分布的光纖。 然而，與圖2對(duì)比，可以看出，僅僅在850nm處確定EMBc是不能夠?qū)⑦@種缺陷光纖 與具有在2. 04至2. 05 (850nm處的EMBc三3000MHz.km)的范圍內(nèi)的a的"理想"光纖 區(qū)分開(kāi)的，"理想"光纖具有好得多的帶寬傳輸特性。 確定ROB不僅能夠識(shí)別具有表現(xiàn)有缺陷的折射率分布的光纖，還有助于在具有不 同值的a參數(shù)的兩個(gè)"理想"光纖之間進(jìn)行區(qū)分。 因此，從圖2，可以看出僅在850nm處測(cè)量EMBc不能區(qū)別具有a = 2. 04的光纖和 a =2.09的光纖(對(duì)于兩個(gè)a值在850nm處EMBcs3500MHz.km)。然而，僅有第一個(gè) 光纖在800nm至llOOnm帶寬上滿足lOGbE標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定(EMBc > 2000MHz. km)?？紤]ROB使 得區(qū)分這兩種光纖變得非常容易。
總結(jié) 如果ROB下降的太快("太快"為需要按照個(gè)案原則定義的標(biāo)準(zhǔn)，作為預(yù)期應(yīng)用、 需求及正常折射率分布的函數(shù))，可以認(rèn)為實(shí)際折射率分布明顯背離標(biāo)稱分布，因此不能夠 由在一個(gè)特定波長(zhǎng)A 。處確定的EMBc推斷到其他波長(zhǎng)； 如果ROB表示折射率分布基本是規(guī)則的，其可用于區(qū)分由參數(shù)a的不同值表征的 兩個(gè)光纖，即使這兩個(gè)光纖在測(cè)量波長(zhǎng)A 。處具有相似的EMBc值。 重要的是，確定ROB不需要執(zhí)行附加的測(cè)量，而是僅利用已經(jīng)在預(yù)定義波長(zhǎng)處的 用于計(jì)算EMBc的測(cè)量中可用的數(shù)。因此ROB是對(duì)于EMBc的理想的補(bǔ)充。
在特定的示例性應(yīng)用中，在波長(zhǎng)850nm處的EMBc和ROB可以用于識(shí)別在整個(gè) 800nm-1100nm帶寬上呈現(xiàn)為EMB > 2000MHz. km的光纖。這些光纖可以用于在覆蓋長(zhǎng)度大 約300m的非常高的比特率(lOGb/s/信道)的波分多址(WDMA)應(yīng)用。
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圖2和圖6 (特別參照在800nm-llOOnm的范圍之上的曲線min (EMBc)，表示作為在 800nm至llOOnm的范圍上的a的函數(shù)的EMBc的最小值)示出僅有o^2.05的"a型"光纖 滿足此條件。這種光纖提供大約在3000Mhz. km至6000MHz. km的范圍內(nèi)的850nm的EMBc。 然而，這并不充足具有a蘭2.09的光纖也具有在這個(gè)范圍內(nèi)的850nm的EMBc，然而它們的模 帶寬在波長(zhǎng)大于950nm-1000nm處變得不充足。 如果考慮附加條件，可以消除這種不明確性，即對(duì)于r《18iim，在850nm處的 ROB(r) > 6000MHz. km。 更通常地，檢驗(yàn)在確定的值的范圍內(nèi)的A 。處的EMBc并且證實(shí)A 。處的ROB (r)大 于在0至l^〈a的范圍內(nèi)的r的預(yù)定閾值，能夠確保光纖表現(xiàn)出足夠接近a型的標(biāo)稱分 布的折射率分布，并能夠估算所述參數(shù)a的值。與在確定A。處的EMBc已經(jīng)需要的測(cè)量 相比，這種雙重檢驗(yàn)不需要采取額外的測(cè)量因此甚至可以在生產(chǎn)線上執(zhí)行而沒(méi)有額外的 成本。 這樣的結(jié)果可以推廣至標(biāo)稱分布而不只是"a型"分布。因此保護(hù)的范圍還擴(kuò)展 至這些分布。
權(quán)利要求
一種檢定漸變折射率多模光纖的方法，所述方法包括以下步驟a)將預(yù)定義波長(zhǎng)的光脈沖(Se)經(jīng)由待檢定的光纖的“入射”端面(Fe)而投射入所述光纖的纖芯(C)，其中將所述光脈沖以距離所述入射端面的中心(Pc)預(yù)定義的徑向偏移(r)進(jìn)行投射；b)在所述光纖的“出射”端面(Fs)檢測(cè)所述光脈沖(Ss)，所述脈沖的時(shí)間特性通過(guò)沿著所述光纖傳播而改變；以及c)以所述預(yù)定義的徑向偏移的多個(gè)值重復(fù)步驟a)和步驟b)；所述方法的特征在于進(jìn)一步包括d)確定光纖的傳輸函數(shù)，并將確定成為所述傳輸函數(shù)的特征并作為所述徑向偏移的函數(shù)的徑向偏移帶寬(ROB)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將每個(gè)光脈沖都以傳播方向投射入所述光纖，所 述傳播方向大體上平行于所述光纖的軸(A)并且垂直于所述入射端面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中將每個(gè)光脈沖空間地定位在所述光纖的所述 入射端面上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中每個(gè)光脈沖的空間范圍大體上等于具有所述預(yù)定 義波長(zhǎng)的單模光纖的單個(gè)空間模的范圍，且/或其中所述徑向偏移值至少在0至a的范圍變化，其中a為所述光纖的纖芯的半徑。
5. 根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述步驟a)和b)按照2003年1月1 日的電信工業(yè)協(xié)會(huì)FOTP-220標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
6. 根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述預(yù)定義波長(zhǎng)為850nm士10nm。
7. 根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述光纖呈現(xiàn)由關(guān)系式給出的折射率分布，其中 n。為光纖的光軸的折射率； r為距所述光軸的距離； a為所述光纖的纖芯的半徑；A為無(wú)量綱參數(shù)，表示光纖的纖芯與包層之間的折射率差；及 a為無(wú)量綱參數(shù)，表示折射率分布圖的形態(tài)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述參數(shù)a的值在2.0至2. l的范圍內(nèi)，優(yōu)選地 在2. 04至2. 06的范圍內(nèi)。
9. 根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟e)根據(jù)在所述步驟a)、b)和c)中執(zhí)行的測(cè)量的結(jié)果確定在所述預(yù)定義波長(zhǎng)處的有效 帶寬。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括步驟fl)檢驗(yàn)在所述步驟e)中確定的有效帶寬是否處于預(yù)定的值的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在 3000MHz. km至6000MHz. km的范圍中；以及f2)檢驗(yàn)在所述步驟d)中確定的作為徑向偏移的函數(shù)的帶寬是否大于對(duì)于在0至1^范圍內(nèi)的所有徑向偏移的值的預(yù)定閾值，其中&小于或者等于所述光纖的纖芯的半徑，定 義為_(kāi)3dB的帶寬優(yōu)選地對(duì)于在0至&范圍內(nèi)的所有徑向偏移都大于或等于6000MHz. km， &在所述光纖的纖芯半徑的0. 7至0. 9倍的范圍內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述步驟a)和步驟b)按照2003年1月1日的電信工業(yè)協(xié)會(huì)F0TP-220標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行； 所述預(yù)定義波長(zhǎng)為850nm士10nm ;所述光纖呈現(xiàn)由關(guān)系式<formula>formula see original document page 3</formula>給出的折射率分布，其中 n。為光纖的光軸的折射率； r為距所述光軸的距離； a為所述光纖的纖芯的半徑；A為無(wú)量綱參數(shù)，表示光纖的纖芯與包層之間的折射率差；以及 a為無(wú)量綱參數(shù)，表示折射率分布圖的形態(tài)并且在2. 04至2. 06的范圍內(nèi)； 所述步驟a)和步驟b)按照2003年1月1日的電信工業(yè)協(xié)會(huì)FOTP-220標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行； 在所述步驟e)中確定的有效帶寬為按照上述規(guī)定的FOTP-220標(biāo)準(zhǔn)確定的計(jì)算有效帶寬o
12. —種制作漸變折射率多模光纖的方法，所述方法包括 制作呈現(xiàn)標(biāo)稱折射率分布的多模光纖；檢定按照權(quán)利要求10至11中任意一項(xiàng)的方法制作的光纖；以及僅選擇有效帶寬在所述預(yù)定的值的范圍內(nèi)并且作為徑向偏移的函數(shù)的所述帶寬大于 對(duì)于在0至&的范圍內(nèi)的所有徑向偏移值的所述預(yù)定閾值的光纖。
13. —種呈現(xiàn)由關(guān)系式給出的折射率分布的漸變折射率多模光纖，其中 n。為光纖的光軸的折射率； r為距所述光軸的距離； a為所述光纖的纖芯的半徑；A為無(wú)量綱參數(shù)，表示光纖的纖芯與包層之間折射率差；以及a為無(wú)量綱參數(shù)，表示折射率分布圖的形態(tài)并且在2. 04至2. 06的范圍內(nèi)；所述光纖的特征在于，所述光纖的在波長(zhǎng)850nm處測(cè)量到的作為距所述光纖的軸的徑向偏移的函數(shù)的_3dB帶寬對(duì)于在0至&的范圍內(nèi)的所有徑向偏移都大于或等于6000MHz.km，其中&在所述光纖的纖芯的半徑的0. 7至0. 9倍的范圍內(nèi)，優(yōu)選地其中& = 18y m并且表具有直徑為50 m的纖芯。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的漸變折射率多模光纖，按照2003年1月1日的電信工業(yè)協(xié) 會(huì)FOTP-220標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，也具有波長(zhǎng)為850nm在3000MHz. km至6000MHz. km的范圍內(nèi)的有效帶寬。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的漸變折射率多模光纖，具有在波長(zhǎng)850nm處測(cè)量的-3dB帶 寬并且所述帶寬被定義為根據(jù)權(quán)利要求1至12中任意一項(xiàng)的方法確定的距離光纖的軸的 徑向偏移的函數(shù)。
全文摘要
一種檢定漸變折射率多模光纖的方法，所述方法包括步驟a)將預(yù)定波長(zhǎng)的光脈沖經(jīng)由待檢定的光纖的“入射”端面而投射入所述光纖的纖芯，其中將所述光脈沖以距離所述入射端面的中心預(yù)定義的徑向偏移進(jìn)行投射；b)在所述光纖的“出射”端面檢測(cè)所述光脈沖，所述脈沖的時(shí)間特性通過(guò)沿著所述光纖傳播而改變；以及c)以所述預(yù)定義的徑向偏移的多個(gè)值重復(fù)步驟a)和步驟b)；所述方法的特征在于進(jìn)一步包括d)確定光纖的傳輸函數(shù)，并將確定成為所述傳輸函數(shù)的特征并作為所述徑向偏移的函數(shù)的帶寬。所述方法可以用于在生產(chǎn)光纖之后對(duì)光纖進(jìn)行選擇。本發(fā)明還提供一種可以通過(guò)這種方法制作的光纖，以及制作所述光纖的方法。
文檔編號(hào)G02B6/028GK101793994SQ20101000030
公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2010年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日
發(fā)明者伊夫·盧米內(nèi)奧, 德尼·莫林, 皮埃爾·西亞爾, 阿斯加爾·吳拉米 申請(qǐng)人:德雷卡通信技術(shù)公司