專利名稱：自補(bǔ)償多模光纖的制作方法
自補(bǔ)償多模光纖相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求2009年8月17日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/234，530以及2009年 8月20日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)NO. 61/235，506的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的主題通過引用整體包含在本文中。本申請(qǐng)整體包含在2009年6月15日提交的題為“DESIGN METHOD AND METRIC FOR SELECTING AND DES IGNING MULTIMODE FIBER FOR IMPROVED PERFORMANCE (用于選擇和設(shè)計(jì)性能改善的多模光纖的設(shè)計(jì)方法和尺度)”的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)No. 61/187，137以及 2008 年 12 月 1 日提交的題為 “MULTIM0DE FIBER HAVING IMPROVED INDEX PROFILE (具有改善的折射率分布的多模光纖)，，的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)No. 61/118，903中。背景傳播通過光纖的光脈沖的降級(jí)是衰減和色散的結(jié)果。色散是在離散數(shù)據(jù)位傳播通過介質(zhì)時(shí)的展寬。脈沖展寬導(dǎo)致連續(xù)數(shù)據(jù)位之間的重疊，這造成一個(gè)數(shù)據(jù)位被解讀成邏輯0 或1的不確定性增加。這種邏輯狀態(tài)不確定性是依照誤碼率(BER)來量化的，其中BER被定義為誤碼數(shù)除以在給定時(shí)間段內(nèi)傳輸?shù)目偽粩?shù)。對(duì)于高速以太網(wǎng)，對(duì)于傳輸?shù)拿?萬億位，BER不能超過1個(gè)誤碼位(BER < ΙΟ"12)。對(duì)于多模光纖中的總色散，存在兩種貢獻(xiàn)色彩色散或材料色散，以及模色散。由于材料的折射率隨著光波長而改變，因此會(huì)發(fā)生色彩色散或材料色散。這是由于特征共振頻率造成的，材料在此頻率下對(duì)光(光是傳播的電磁場(chǎng))作出響應(yīng)。較短的波長遭遇較高的折射率(即較大的光密度)并因此比較長波長行進(jìn)得更緩慢。由于光脈沖通常包括幾種波長，因此光信號(hào)的光譜分量在傳播時(shí)在時(shí)間上擴(kuò)展或色散，這使脈寬變寬。光纖近乎純二氧化硅(SiO2)，因此光纖的色彩色散或材料色散基本與純?nèi)廴诙趸柘嗤?。?br>
圖1中，繪出熔融二氧化硅的材料色散和折射率以波長為函數(shù)的曲線圖。由于材料的折射率是取決于波長η( λ)的，因此材料中的光速度也是取決于波長的，其關(guān)系為其中，c是真空下的光速099，792，458米/秒)。參照等式1，短波長(也稱“藍(lán)”光)的折射率大于較長波長(也稱“紅”光)的折射率，由此較長波長(“紅”)的光比較短波長(“藍(lán)”)行進(jìn)得更快。對(duì)于通過具有這種特征的介質(zhì)的光來說，這種效應(yīng)被稱為“正?！鄙?。如果較短波長的折射率低于較長波長，則這種色散被稱為反常的，因?yàn)樗{(lán)光將比紅光行進(jìn)得更快。除了材料色散外，穿過例如多模光纖光纜(MMF)的光波導(dǎo)的光信號(hào)也經(jīng)歷模色散，這通常在MMF中具有大得多的效果。由于光的波屬性和光纖的波導(dǎo)特性，光信號(hào)沿被稱為模的離散光學(xué)路徑穿過光纖。脈沖的光功率由離散模的總和承載。參見圖2Α和2B，MMF 被優(yōu)化以使所有模同一時(shí)間到達(dá)光纖的輸出。這是通過調(diào)整或“分級(jí)”纖芯的折射率分布來實(shí)現(xiàn)的。以較大角度行進(jìn)的模(并因此穿過較長的距離)必須行進(jìn)得更快。這些被稱為高階模。以小角度行進(jìn)的模式(低階模)在漸變折射率光纖中行進(jìn)得更慢。光纖中的最快和最慢模之間的傳播延遲差被用來確定模間色散或簡(jiǎn)單地稱為模散射。為了最小化模散射，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)漸變折射率多模光纖(GIMMF)，由此跨纖芯的折射率遵循拋物線分布(在本文被稱為標(biāo)準(zhǔn)拋物線折射率分布)。表述最小模色散的折射率徑向分布的公式如下給出
權(quán)利要求
1.一種制造改善的多模光纖光纜的方法，所述多模光纖光纜既補(bǔ)償材料色散效應(yīng)又補(bǔ)償模色散效應(yīng)，所述方法包括將激光器與基準(zhǔn)多模光纖光纜耦合；通過激光器產(chǎn)生多個(gè)光輻射脈沖并將其投射到所述基準(zhǔn)多模光纖光纜中，其中每個(gè)光輻射脈沖以不同的徑向偏移投射；對(duì)每個(gè)徑向偏移下的每個(gè)光脈沖確定DMD波形輪廓以及脈沖延遲；對(duì)于每個(gè)DMD波形輪廓確定是否存在脈沖延遲差；以及設(shè)計(jì)具有改善的折射率分布的改善的多模光纖光纜，所述折射率分布補(bǔ)償每個(gè)DMD波形輪廓中出現(xiàn)的任何脈沖延遲差并補(bǔ)償基準(zhǔn)多模光纖光纜中出現(xiàn)的材料色散的至少一部分。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用于補(bǔ)償所述基準(zhǔn)多模光纖光纜中出現(xiàn)的材料色散的至少一部分的所述改善的折射率分布是通過增加或減少所述改善的多模光纖光纜中針對(duì)模散射效應(yīng)的任何補(bǔ)償來設(shè)計(jì)的。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括使用單模光纖以將多個(gè)光輻射脈沖中的每一個(gè)投射到所述基準(zhǔn)多模光纖光纜中。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括確定脈沖延遲差是否隨著徑向偏移增加而形成左或右DMD時(shí)間波形移位。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，如果多模光纖光纜隨著徑向偏移增加表現(xiàn)為左DMD時(shí)間波形移位，則需要基準(zhǔn)多模光纖光纜纖芯外區(qū)內(nèi)低于標(biāo)準(zhǔn)拋物線的折射率以補(bǔ)償材料色散和模色散兩者。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，如果多模光纖光纜隨著徑向偏移增加表現(xiàn)為右DMD時(shí)間波形移位，則需要基準(zhǔn)多模光纖光纜纖芯外區(qū)內(nèi)高于標(biāo)準(zhǔn)拋物線的折射率以補(bǔ)償材料色散和模色散兩者。
7.一種設(shè)計(jì)改善的多模光纖光纜的方法，所述多模光纖光纜既補(bǔ)償材料色散效應(yīng)又補(bǔ)償模色散效應(yīng)，所述方法包括確定因使用激光器投射到多模光纖光纜的光輻射脈沖而產(chǎn)生的基準(zhǔn)多模光纖光纜中材料色散和模色散的量；以及為改善的多模光纖光纜設(shè)計(jì)改善的折射率分布，所述折射率分布補(bǔ)償所述基準(zhǔn)多模光纖光纜中出現(xiàn)的材料色散的至少一部分。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，用于補(bǔ)償所述基準(zhǔn)多模光纖光纜中出現(xiàn)的材料色散的至少一部分的所述改善的折射率分布是通過增加或減少所述改善的多模光纖光纜中對(duì)模散射效應(yīng)的任何補(bǔ)償來設(shè)計(jì)的。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，確定所述基準(zhǔn)多模光纖光纜中材料色散和模色散的量包括將所述激光器與所述基準(zhǔn)多模光纖光纜耦合；通過激光器產(chǎn)生多個(gè)光輻射脈沖并將其投射到所述基準(zhǔn)多模光纖光纜中，其中每個(gè)光輻射脈沖以不同的徑向偏移投射；對(duì)每個(gè)徑向偏移下的每個(gè)光脈沖確定DMD波形輪廓以及脈沖延遲；以及對(duì)于每個(gè)DMD波形輪廓確定是否存在脈沖延遲差。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括確定脈沖延遲差是否隨著徑向偏移增加而形成左或右DMD時(shí)間波形移位。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，如果多模光纖光纜隨著徑向偏移增加表現(xiàn)為左DMD時(shí)間波形移位，則需要基準(zhǔn)多模光纖光纜纖芯外區(qū)內(nèi)低于標(biāo)準(zhǔn)拋物線的折射率以補(bǔ)償材料色散和模色散兩者。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，如果多模光纖光纜隨著徑向偏移增加表現(xiàn)為右DMD時(shí)間波形移位，則需要基準(zhǔn)多模光纖光纜纖芯外區(qū)內(nèi)高于標(biāo)準(zhǔn)拋物線的折射率以補(bǔ)償材料色散和模色散兩者。
13.一種設(shè)計(jì)改善的多模光纖光纜的方法，所述多模光纖光纜既補(bǔ)償材料色散效應(yīng)又補(bǔ)償模色散效應(yīng)，所述方法包括產(chǎn)生多個(gè)光輻射脈沖并將其投射到基準(zhǔn)多模光纖光纜中，其中每個(gè)光輻射脈沖以不同的徑向偏移投射；對(duì)每個(gè)徑向偏移下的每個(gè)光脈沖確定DMD波形輪廓以及脈沖延遲；以及為改善的多模光纖光纜設(shè)計(jì)改善的折射率分布，所述折射率分布通過校正每個(gè)DMD波形輪廓中出現(xiàn)的任何脈沖延遲差來補(bǔ)償基準(zhǔn)多模光纖光纜中出現(xiàn)的材料色散的至少一部分。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還包括對(duì)每個(gè)DMD波形輪廓確定是否存在脈沖延遲差。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，用于補(bǔ)償所述基準(zhǔn)多模光纖光纜中出現(xiàn)的材料色散的至少一部分的所述改善的折射率分布是通過增加或減少所述改善的多模光纖光纜中對(duì)模散射效應(yīng)的任何補(bǔ)償來設(shè)計(jì)的。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還包括使用單模光纖以將多個(gè)光輻射脈沖中的每一個(gè)投射到所述基準(zhǔn)多模光纖光纜中。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還包括確定脈沖延遲差是否隨著徑向偏移增加而形成左或右DMD時(shí)間波形移位。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，如果多模光纖光纜隨著徑向偏移增加表現(xiàn)為左DMD時(shí)間波形移位，則需要基準(zhǔn)多模光纖光纜纖芯外區(qū)內(nèi)低于標(biāo)準(zhǔn)拋物線的折射率以補(bǔ)償材料色散和模色散兩者。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，如果多模光纖光纜隨著徑向偏移增加表現(xiàn)為右DMD時(shí)間波形移位，則需要基準(zhǔn)多模光纖光纜纖芯外區(qū)內(nèi)高于標(biāo)準(zhǔn)拋物線的折射率以補(bǔ)償材料色散和模色散兩者。
20.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還包括將激光器與基準(zhǔn)多模光纖光纜耦
全文摘要
設(shè)計(jì)一種改善的多模光纖光纜以補(bǔ)償用于高速通信系統(tǒng)中的激光源的波長分布和發(fā)射模式。改善的多模光纖光纜補(bǔ)償波長依賴VCSEL極發(fā)射模式以減少模色散。披露用于減少改善的多模光纖光纜中的模色散的技術(shù)，允許改善的誤碼率(BER)系統(tǒng)性能和/或獲得在高帶寬光學(xué)信道鏈路中的較大抵達(dá)距離。在改善的多模光纖光纜的設(shè)計(jì)和制造中已作出顯著的努力以使模色散最小化，忽略激光器中波長依賴的極發(fā)射模式的效應(yīng)。材料色散效應(yīng)對(duì)模色散具有顯著的影響，并通過修正標(biāo)準(zhǔn)拋物線折射率分布以補(bǔ)償材料色散效應(yīng)，總模色散可減小。
文檔編號(hào)G02B6/028GK102483486SQ201080037032
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月17日
發(fā)明者G·E·圖杜瑞, R·J·皮姆皮娜拉 申請(qǐng)人:泛達(dá)公司