專利名稱：耐彎曲多模光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及光纖，尤其涉及多模光纖。
背景技術(shù)：
康寧公司制造和銷售InfiniCor 62. 5iim光纖，這種光纖是多模光纖，其纖芯 具有大約2%的最大相對(duì)折射率差以及62. 5 y m的纖芯直徑，此外，康寧公司還制造和銷售 InfiniCor 50 y m光纖，這種光纖是多模光纖，其纖芯具有大約1 %的最大相對(duì)折射率差 以及50 iim的纖芯直徑。

發(fā)明內(nèi)容
在這里公開的是耐彎曲多模光纖。這里公開的多模光纖包括折射率漸變纖芯區(qū)以 及圍繞并直接毗鄰纖芯區(qū)的包層區(qū)，該包層區(qū)包括一個(gè)折射率下陷環(huán)形部分，與包層其它 部分相比，該環(huán)形部分具有低的相對(duì)折射率。包層的折射率下陷環(huán)形部分最好與纖芯隔開。 優(yōu)選地，纖芯的折射率分布具有拋物線或者基本上是拋物線的形狀。舉例來說，折射率下陷 環(huán)形部分可以例如包括含有多個(gè)空隙的玻璃，或摻雜了例如氟、硼或其混合物的降低摻雜 物(downdopant)的玻璃，或摻有一種或多種這類降低摻雜物的玻璃和含有多個(gè)空隙的玻
^^ o在一些實(shí)施例中，多模光纖包括折射率漸變玻璃纖芯以及圍繞并接觸纖芯的包 層，該包層具有圍繞纖芯的折射率下陷環(huán)形部分，所述折射率下陷環(huán)形部分具有小于大 約-0. 2%的折射率差和至少1微米的寬度，所述折射率下陷環(huán)形部分與所述纖芯至少間隔 0. 5微米。在一些包括含有空隙的包層的實(shí)施例中，這些空隙在一些優(yōu)選實(shí)施例中非周期性 地位于折射率下陷環(huán)形部分的內(nèi)部。我們用“非周期性地位于”指的是在獲取光纖的橫截 面(例如與縱軸垂直的橫截面)時(shí)，非周期性布置的空隙是隨機(jī)或非周期性地分布在一部 分光纖上的(例如在折射率下陷環(huán)形區(qū)域內(nèi)部)。沿著光纖長度的不同點(diǎn)獲取的類似橫截 面將會(huì)顯示不同的隨機(jī)分布的橫截面穿孔圖案，也就是說，不同的橫截面將會(huì)具有不同的 穿孔圖案，其中空隙的分布和空隙的大小并不是完全一致。換言之，這些空隙是非周期性 的，也就是說，它們并不是周期性地布置在光纖結(jié)構(gòu)內(nèi)部的。這些空隙是沿著光纖長度(也就是與縱軸平行)展開(延伸)的，但是對(duì)于傳輸光纖的典型長度而言，這些空隙并未延伸 到整個(gè)光纖的整個(gè)長度。我們相信，空隙沿著光纖長度延伸的距離小于20米，優(yōu)選小于10 米，更為優(yōu)選的是小于5米，并且在一些實(shí)施例中小于1米。在一些實(shí)施例中，光纖包括含氟的折射率下陷環(huán)形部分，并且纖芯優(yōu)選具有介于 23與26微米之間的外半徑R1。光纖優(yōu)選還包括寬度大于0. 5微米和小于3微米的內(nèi)環(huán)形 包層區(qū)，并且該內(nèi)包層優(yōu)選還包括大于0. 2襯％的峰值氟濃度以及大于0. 2襯％的峰值鍺 濃度。折射率下陷包層區(qū)優(yōu)選具有折射率差小于大約-0. 2%的下陷折射率以及至少1微米 的寬度。這里公開的多模光纖呈現(xiàn)非常低的彎曲引入衰減，尤其是非常低的大彎曲引入衰 減。在一些實(shí)施例中，高帶寬是由纖芯中的低最大相對(duì)折射率提供的，并且還提供了低的 彎曲損耗。因此，多模光纖可以包括折射率漸變玻璃纖芯、圍繞并接觸纖芯的內(nèi)包層以及 具有圍繞內(nèi)包層的折射率下陷環(huán)形部分的第二包層，所述折射率下陷環(huán)形部分具有小于 大約-0. 2%的折射率差和至少1微米的寬度，其中所述內(nèi)包層的寬度是至少0. 5微米，在 850nm處，該光纖還呈現(xiàn)小于或等于0. 4dB/匝的繞10mm直徑芯棒纏繞1匝的衰減增加，大 于0. 14、優(yōu)選大于0. 17、更優(yōu)選大于0. 18以及最優(yōu)選大于0. 185的數(shù)值孔徑，以及在850nm 處大于1. 5GHz-km的滿注入(overfilled)帶寬。通過使用這里公開的設(shè)計(jì)，可以制造出50微米直徑纖芯的多模光纖，這種多模光 纖在850nm的波長處提供大于1. 5GHz_km、優(yōu)選大于2. 0GHz_km、更優(yōu)選大于3. 0GHz_km、最 優(yōu)選大于4. OGHz-km的滿注入(0FL)帶寬。能夠在實(shí)現(xiàn)這些高帶寬的同時(shí)，在850nm波長 處保持小于0. 5dB、優(yōu)選小于0. 3dB、更優(yōu)選小于0. 2dB以及最優(yōu)選小于0. 15dB的繞10mm 直徑芯棒纏繞1匝的衰減增加。還能夠?qū)崿F(xiàn)這些高帶寬的同時(shí)，在850nm波長處保持小于 0. 2dB、優(yōu)選小于0. ldB以及最優(yōu)選小于0. 05dB的繞20mm直徑芯棒纏繞1匝的衰減增加， 以及在850nm波長處保持小于0. 2dB、優(yōu)選小于0. ldB以及更優(yōu)選小于0. 05dB的繞15mm直 徑芯棒纏繞1匝的衰減增加。這種光纖還能夠提供大于0. 17、優(yōu)選大于0. 18以及最優(yōu)選大 于0. 185的數(shù)值孔徑(NA)。這種光纖同時(shí)還能在1300nm處顯現(xiàn)出大于500MHz-km、優(yōu)選大 于600MHz-km以及更優(yōu)選大于700MHz_km的0FL帶寬。這種光纖同時(shí)還能在850nm處顯現(xiàn) 出大于大約1. 5MHz-km、優(yōu)選大于大約1. 8MHz-km以及最優(yōu)選大于大約2. OMHz-km的最小計(jì) 算有效模帶寬(Min EMBc)。優(yōu)選地，這里公開的多模光纖顯現(xiàn)出了在850nm處小于3dB/km、優(yōu)選在850nm處小 于2. 5dB/km、更優(yōu)選在850nm處小于2. 4dB/km以及更優(yōu)選在850nm處小于2. 3dB/km的光 譜衰減。優(yōu)選地，這里公開的多模光纖顯現(xiàn)出了在1300nm處小于1. OdB/km、優(yōu)選在1300nm 處小于0. 8dB/km、更優(yōu)選在1300nm處小于0. 6dB/nm的光譜衰減。在一些實(shí)施例中，較為理 想的是紡繞(spin)多模光纖，這是因?yàn)樵谀承┣闆r下，執(zhí)行這種處理可以進(jìn)一步提高具有 下陷包層區(qū)的光纖的帶寬。光于紡繞，我們指的是為光纖施加或給予一種旋轉(zhuǎn)，其中該旋轉(zhuǎn) 是在從光纖預(yù)成形處理中拉伸光纖、即在光纖仍處于至少某種程度的被加熱、能夠經(jīng)受非 彈性旋轉(zhuǎn)位移并且能夠在完全冷卻之后基本保持旋轉(zhuǎn)位移的時(shí)候進(jìn)行的。在一些實(shí)施例中，光纖的數(shù)值孔徑(NA)優(yōu)選小于0. 23并大于0. 17，更為優(yōu)選的是 大于0. 18，而最為優(yōu)選的則是小于0. 215并大于0. 185。在一些實(shí)施例中，纖芯從中心線向外呈放射狀延伸半徑R1，其中10 < R1 < 40微米，更為優(yōu)選的是20 ^ 40微米。在一些實(shí)施例中，22 ^ Rl ^ 34微米。在一些優(yōu)選 實(shí)施例中，纖芯的外半徑介于大約22到28微米之間。在一些其他的優(yōu)選實(shí)施例中，纖芯的 外半徑介于大約28到34微米之間。在一些實(shí)施例中，纖芯的最大相對(duì)折射率小于或等于1.2%并大于0.5%，更為優(yōu) 選的是大于0.8%。在其他實(shí)施例中，纖芯的最大相對(duì)折射率小于或等于1. 1%，并且大于 0. 9%。在一些實(shí)施例中，光纖在850與1400nm之間的所有波長上呈現(xiàn)不超過1. OdB、優(yōu)選 不超過0. 6dB、更為優(yōu)選的是不超過0. 4dB、進(jìn)一步優(yōu)選的是不超過0. 2dB、更進(jìn)一步優(yōu)選的 是不超過0. ldB的繞10mm直徑芯棒纏繞1匝的衰減增加。在第一方面中，這里公開的多模光纖包括圍繞縱向中心線布置的折射率漸變玻璃 纖芯以及圍繞該纖芯的玻璃包層。該包層包括內(nèi)環(huán)部分、折射率下陷的環(huán)形部分，以及外環(huán) 部分。內(nèi)環(huán)部分直接毗鄰纖芯，折射率下陷的環(huán)形部分直接毗鄰內(nèi)環(huán)部分，并且內(nèi)環(huán)部分優(yōu) 選具有最大絕對(duì)幅度I A |小于0. 05%的相對(duì)折射率分布。在一些實(shí)施例中，內(nèi)環(huán)部分具有 小于0.05%的最大相對(duì)折射率A2MAX。如下所述，所有折射率全都與外環(huán)部分有關(guān)。在后續(xù)的詳細(xì)描述中將會(huì)闡述本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)，并且對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員 來說，一部分附加特征和優(yōu)點(diǎn)很容易從該描述中清楚了解，或是通過實(shí)施在這里公開并且 包含了后續(xù)詳細(xì)描述、權(quán)利要求以及附圖的發(fā)明來加以認(rèn)識(shí)。應(yīng)該理解的是，上文的一般描述和后續(xù)的詳細(xì)描述全都給出了本發(fā)明的實(shí)施例， 并且其旨在提供用于理解所要保護(hù)的本發(fā)明的本質(zhì)和特性的概觀或框架。所包括的附圖旨 在提供對(duì)于本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且這些附圖被結(jié)合到本說明書中并構(gòu)成其一部分。所 述附圖示出了本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，并與本描述一起用于說明本發(fā)明的原理和操作。


圖1顯示的是這里公開的多模光纖的例示實(shí)施例中的玻璃部分的橫截面的折射 率分布的示意圖(未按比例繪制)，其中折射率下陷環(huán)形部分偏離纖芯，并且被外環(huán)部分圍繞。圖2是圖1中的光波導(dǎo)光纖的橫截面視圖的示意圖(未按比例繪制)。圖3示出的是為依照本發(fā)明一些實(shí)施例制造的多種光纖模擬的850nm處的模擬 0FL帶寬。圖4示出的是為現(xiàn)有技術(shù)中的光纖以及依照本發(fā)明一些實(shí)施例制造的光纖的 1300nm處的模擬0FL帶寬。圖5示出的是現(xiàn)有技術(shù)中的光纖以及依照本發(fā)明一些實(shí)施例制造的光纖的作為 波長函數(shù)的IX 10mm彎曲損耗。圖6示出的是現(xiàn)有技術(shù)中的光纖以及依照本發(fā)明一些實(shí)施例制造的光纖的每匝 衰減損耗與彎曲直徑的對(duì)比圖。圖7顯示的是這里公開的多模光纖例示實(shí)施例中的玻璃部分的橫截面的折射率 分布，該分布是使用折射近場(chǎng)測(cè)量測(cè)得的，其中折射率下陷環(huán)形部分偏離纖芯并被外環(huán)部 分圍繞。圖8示出的是圖1中的光波導(dǎo)光纖的內(nèi)包層區(qū)的被測(cè)微探針結(jié)果，顯示了介于24與27 iim之間的氟和鍺濃度。詳細(xì)描述在后續(xù)詳細(xì)描述中將會(huì)闡述本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以從該 描述中清楚了解這些特征和優(yōu)點(diǎn)，并且這些特征和優(yōu)點(diǎn)可以通過實(shí)施在后續(xù)描述以及權(quán)利 要求和附圖中描述的本發(fā)明而被加以認(rèn)識(shí)?！罢凵渎史植肌笔钦凵渎驶蛳鄬?duì)折射率與波導(dǎo)光纖半徑之間的關(guān)系。“相對(duì)折射率百分比”被定義為A 100X(ni2-nKEF2)/2ni2，其中除非另有說明，否 則&是區(qū)域i中的最大折射率。此外，除非另有說明，否則相對(duì)折射率百分比是在850nm下 測(cè)得的。除非在這里另有說明，否則nKEF是包層外環(huán)部分60的平均折射率，其中舉例來說， 該平均折射率可以通過在包層的外環(huán)部分獲取“N”個(gè)折射率測(cè)量結(jié)果(nei，ne2，-nCN)以 及使用下式計(jì)算平均折射率來得到i = Nnc = (1/N) E nCi.i = 1除非另有說明，否則這里使用的相對(duì)折射率是用A表示的，并且它的值是以“ ％” 為單位給出的。如果某個(gè)區(qū)域的折射率小于基準(zhǔn)折射率nKEF，那么相對(duì)折射率百分比為負(fù)， 并且被稱為具有下陷區(qū)域或是折射率下陷，此外，除非另有說明，否則最小相對(duì)折射率是在 相對(duì)折射率負(fù)值最大的點(diǎn)計(jì)算的。如果某個(gè)區(qū)域的折射率大于基準(zhǔn)折射率nKEF，則相對(duì)折 射率百分比為正，并且可以認(rèn)為該區(qū)域是升高的或是具有正折射率。這里的“提高摻雜劑 (updopant) ”被認(rèn)為是相對(duì)于純的未摻雜Si02而言具有提高折射率的傾向的摻雜劑。這里 的“降低摻雜劑(downdopant) ”被認(rèn)為是相對(duì)于純的未摻雜Si02而言具有降低折射率的傾 向的摻雜劑。在伴有非提高摻雜劑的一種或多種其它摻雜劑時(shí)，提高摻雜劑可存在于具有 負(fù)相對(duì)折射率的光纖的區(qū)域中。同樣，非提高摻雜劑的一種或多種其它摻雜劑可存在于具 有正相對(duì)折射率的光纖的區(qū)域中。在伴有非降低摻雜劑的一種或多種其它摻雜劑時(shí)，降低 摻雜劑可存在于具有正相對(duì)折射率的光纖的區(qū)域中。同樣，非降低摻雜劑的一種或多種其 它摻雜劑可存在于具有負(fù)相對(duì)折射率的光纖的區(qū)域中。宏彎曲性能是根據(jù)F0TP-62(IEC-60793-l-47)，通過圍繞10mm、20mm或30mm直徑 的芯棒纏繞一匝(例如“ 1 X 10mm直徑宏彎曲損耗”或“ 1 X 20mm直徑宏彎曲損耗”)，以及 通過利用環(huán)形通量(EF)注入條件測(cè)量彎曲引起的衰減增加來確定的。該環(huán)形通量是通過 將滿注入脈沖(overfilled pulse)注入至長度為2米的InfiniCor 50 y m光纖的輸入 端來獲取的，其中該光纖在中點(diǎn)附近布置了 IX 25mm直徑心軸。Inf iniCor 50 y m光纖的 輸出端被接合到被測(cè)光纖，并且被測(cè)彎曲損耗是在規(guī)定彎曲條件下的衰減與無彎曲情況下 的衰減的比值。滿注入帶寬是根據(jù)F0TP-204并使用滿注入法來測(cè)量的。最小計(jì)算有效模 帶寬(Min EMBc)的帶寬是從被測(cè)差分模式延遲光譜中獲得的，如由TIA/EIA-455-220所規(guī) 定的。這里使用的光纖數(shù)值孔徑指的是使用在名為“Measurement Methods andTest Procedures-Numerical Aperture” 的 TIA SP3-2839-URV2 F0TP-177IEC-60793-1-43 中闡 述的方法測(cè)得的數(shù)值孔徑。術(shù)語“ a分布”或“阿爾法分布”指的是用A (r)表述并以“ ％ ”為單位的相對(duì)折射率分布，其中r是半徑，并且遵循以下等式A (r) = A (r0) (1_ [ | r-r01 / (rrr0) ] a)其中r。是A (r)為最大值的點(diǎn)，巧是A (r) %為零的點(diǎn)，并且r處于范圍 ^ r ^ rf以內(nèi)，其中A是如上定義的，巧是a分布的初始點(diǎn)，rf是a分布的終點(diǎn)，a
是為實(shí)數(shù)的指數(shù)。折射率下陷的環(huán)形部分具有分布量V3，其中該分布量在這里被定義成Routee2 / A3(r)r drRINNEE其中如下文中定義的那樣，R^-是折射率下陷的環(huán)形部分的內(nèi)半徑，Routee ^ 折射率下陷的環(huán)形部分的外半徑。對(duì)于這里公開的光纖來說，v3的絕對(duì)幅度優(yōu)選大于 60% -ym2，更為優(yōu)選的是大于80% -ym2，進(jìn)一步優(yōu)選的是大于100% -ym2。此外，V3的 絕對(duì)幅度優(yōu)選小于400% -ym2，更為優(yōu)選的是小于200% -ym2，進(jìn)一步優(yōu)選的則是小于 150% -ii m2。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，V3的絕對(duì)幅度大于60% -ii m2并且小于200% m2。 在其他的優(yōu)選實(shí)施例中，V3的絕對(duì)幅度大于80% -ii m2并且小于150% -ii m2。這里公開的多模光纖包括纖芯以及圍繞并直接毗鄰纖芯的包層。在一些實(shí)施例 中，該纖芯包括摻入了鍺的二氧化硅，也就是摻鍺二氧化硅。除了鍺之外，在這里公開的光 纖的纖芯內(nèi)部、尤其是在中心線上或是中心線附近還可以單獨(dú)或組合使用ai2O3或P205，以 便獲取預(yù)期的折射率和密度。在一些實(shí)施例中，這里公開的光纖的折射率分布從中心線到 纖芯外半徑是非負(fù)的。在一些實(shí)施例中，該光纖在纖芯中未包含增大折射率的摻雜物。圖1顯示的是多模光纖的實(shí)施例的玻璃部分的橫截面的折射率分布的示意圖，其 中該多模光纖包括玻璃纖芯20和玻璃包層200，該包層包括內(nèi)環(huán)部分30、折射率下陷的環(huán) 形部分50，以及外環(huán)部分60。圖2是圖1中的光波導(dǎo)光纖的橫截面的示意圖(未按比例繪 制)。纖芯20具有外半徑禮和最大折射率差△ lmx。內(nèi)環(huán)部分30具有寬度W2和外半徑R2。 折射率下陷的環(huán)形部分50具有最大折射率差百分比A3MIN、寬度W3以及外半徑R3。該折射 率下陷的環(huán)形部分50被顯示成被內(nèi)環(huán)部分30偏離開纖芯20，即與纖芯20間隔開。環(huán)形部 分50圍繞并且接觸內(nèi)環(huán)部分30。外環(huán)部分60則圍繞并接觸環(huán)形部分50。內(nèi)環(huán)部分30具 有最大相對(duì)折射率為△2_并且最小相對(duì)折射率為A2MIN的折射率分布A2(r)，其中在一 些實(shí)施例中，A2mx= A2min。折射率下陷的環(huán)形部分50具有最小相對(duì)折射率為A3MIN的折 射率分布△ 3 (r)。外環(huán)部分60具有最大相對(duì)折射率為△ 4mx且最小相對(duì)折射率為△ 4min的 折射率分布A 4 (r)，其中在一些實(shí)施例中，A 4MX = A 4腿。優(yōu)選地，A 1MX > A 2mx > A 3MIN。 在一些實(shí)施例中，如圖1中用常數(shù)△ 2 (r)顯示的那樣，內(nèi)環(huán)部分30具有基本恒定的折射率 分布；在這其中的一些實(shí)施例中，A2(r) =0%。在某些實(shí)施例中，如圖1中用常數(shù)A4(r) 顯示的那樣，外環(huán)部分60具有基本恒定的折射率分布；在這其中的一些實(shí)施例中，A4(r) =0%。纖芯20具有全部為正的折射率分布，其中Al(r) >0%。禮被定義成從中心線開 始向外徑向延伸纖芯的折射率差首次達(dá)到數(shù)值0.05%時(shí)的半徑。優(yōu)選地，纖芯基本上不包 含氟，并且該纖芯最好不包含氟。在一些實(shí)施例中，內(nèi)環(huán)部分30優(yōu)選具有最大絕對(duì)幅度小 于0. 05 %的相對(duì)折射率分布A 2 (r)，并且A 2MX < 0. 05 %且A 2MIN > -0. 05 %，折射率下 陷的環(huán)形部分50是從中心線開始向外徑向延伸包層的相對(duì)折射率首次達(dá)到小于-0. 05%的數(shù)值的位置處開始的。在一些實(shí)施例中，外環(huán)部分60具有最大絕對(duì)幅度小于0. 05%的 相對(duì)折射率分布A 4(r)，并且A 4mx < 0. 05%且A 4min > -0. 05%,折射率下陷的環(huán)形部分 50是從出現(xiàn)A 3min的半徑開始向外徑向延伸包層的相對(duì)折射率首次到達(dá)大于-0. 05%的值 的位置處結(jié)束的。在這里公開的多模光纖中，纖芯是折射率漸變纖芯，并且纖芯的折射率分布優(yōu)選 具有拋物線(或基本上是拋物線)的形狀；例如在一些實(shí)施例中，纖芯的折射率分布具有 a形狀，其中在850nm處測(cè)得的a值優(yōu)選介于1. 9與2. 3之間，更為優(yōu)選的是大約2. 1 ；在 一些實(shí)施例中，纖芯的折射率可以具有中心線下落，其中纖芯的最大折射率以及整個(gè)光纖 的最大折射率與中心線相距小的距離，但是在其他實(shí)施例中，纖芯的折射率沒有中心線下 落，纖芯的最大折射率和整個(gè)光纖的最大折射率位于該中心線。所述拋物線形狀擴(kuò)展到半 徑隊(duì)，并且優(yōu)選是從光纖的中心線擴(kuò)展到半徑禮。由此，這里使用的“拋物線”包括基本上 是拋物線形狀的折射率分布，該折射率分布在纖芯中的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處可以略微不同于大 約為2. 0的a值，例如1. 9,2. 1或2. 3，優(yōu)選介于2. 0與2. 2之間，還包括具有較小變化和 /或中心線下落的分布。參考附圖，纖芯20被定義成是在拋物線形狀結(jié)束時(shí)所在的半徑札 處結(jié)束的，與包層200的最內(nèi)半徑一致。包層200中的一個(gè)或多個(gè)部分可以由包層材料組成，這種包層材料例如可以是在 沉積處理期間沉積的，或者以采用套管型光學(xué)預(yù)成型裝置中的管之類的封套(jacketing) 的形式提供，或者可以是沉積材料與封套的組合。包層200被至少一個(gè)涂層210包圍，在一 些實(shí)施例中，該涂層210可包括低模量主涂層和高模量次涂層。優(yōu)選地，這里公開的光纖具有基于二氧化硅的纖芯和包層。在一些實(shí)施例中，包層 具有為Rmax的2倍且大小約為125 u m的外直徑。優(yōu)選地，包層的外直徑在沿著光纖長度的 方向上具有恒定直徑，其中任何波動(dòng)都具有不超過l.Oym的標(biāo)準(zhǔn)偏差。在一些實(shí)施例中， 光纖的折射率具有徑向?qū)ΨQ性。優(yōu)選地，纖芯的外直徑在沿著光纖長度的方向上具有恒定 的直徑。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)涂層圍繞并接觸包層。該涂層可以是丙烯酸酯基聚 合物(acrylate-based polymer)之類的聚合物涂層。在一些實(shí)施例中，在徑向和沿著光纖 長度的方向上，該涂層具有恒定的直徑。在一些實(shí)施例中，折射率下陷的環(huán)形部分包括非周期性布置或周期性布置或兩者 兼而有之的空隙。對(duì)于“非周期性布置”或“非周期性分布”而言，我們指的是在獲取該光纖 的橫截面(例如垂直于縱軸的橫截面)時(shí)，非周期性布置的空隙在光纖的一部分上是隨機(jī) 或非周期性分布的。在沿著光纖長度的方向上的不同點(diǎn)獲取的類似橫截面將會(huì)呈現(xiàn)不同的 橫截面穿孔圖案，也就是說，不同的橫截面將會(huì)具有不同的穿孔圖案，其中空隙的分布和空 隙的大小是不一致的。換言之，一個(gè)或多個(gè)空隙是非周期性的，也就是說，它們并不是周期 性地分布在光纖結(jié)構(gòu)內(nèi)部的。這些空隙沿著光纖長度(也就是平行于縱軸)展開(延伸)， 但對(duì)于光纖的典型長度來說，這些空隙并不會(huì)延伸至整個(gè)光纖的整個(gè)長度。雖然不希望受 到理論的限制，但是我們相信，這些空隙延伸的距離小于數(shù)米，并且在很多情況下，這些空 隙沿著光纖長度延伸的距離小于1米。這里公開的光纖可以借助使用了預(yù)成型固化條件的 方法制造，這些方法能夠有效地將大量氣體捕獲到固化的玻璃坯料中，從而在固化的玻璃 光纖預(yù)成型件中形成空隙。與采取措施去除這些空隙不同，在這里使用了所得到的預(yù)成型 件來形成內(nèi)部具有空隙或多個(gè)空隙的光纖。如在這里所使用的，當(dāng)從橫向于光纖的縱軸的垂直截面觀察光纖時(shí)，孔洞的直徑是端點(diǎn)被布置在限定了該孔洞的二氧化硅內(nèi)表面上的最 長線段。在一些實(shí)施例中，內(nèi)環(huán)部分30包括實(shí)際既沒有摻雜氟也沒有攙雜鍺的二氧化硅。 優(yōu)選地，環(huán)形部分30包括約23微米到27微米的內(nèi)半徑以及小于28到31微米的外半徑。 優(yōu)選地，該環(huán)形部分30包括大于約0. 5并且小于約4微米的寬度，并且該寬度更為優(yōu)選的 是大于約1. 0并且小于約3. 0微米，而最為優(yōu)選的則是大于約1. 0并且小于約2. 0微米。 在一些實(shí)施例中，外環(huán)部分60包含基本上無摻雜的二氧化硅，但是該二氧化硅也可以包含 一定量的氯、氟、鍺，或其他摻雜物，這些攙雜物集中在一起不會(huì)顯著改變折射率。在一些實(shí) 施例中，折射率下陷的環(huán)形部分50包括摻入了氟的二氧化硅。在一些其他實(shí)施例中，折射 率下陷的環(huán)形部分50包括含有多個(gè)非周期性布置的空隙的二氧化硅。這些空隙可包含一 種或多種氣體，例如氬氣、氮?dú)狻㈦礆?、C02、S02或氧氣，或者這些空隙可包含實(shí)際沒有氣體的 真空；無論是存在還是不存在任何氣體，環(huán)形部分50中的折射率都會(huì)因?yàn)榭障兜拇嬖诙鴾p 小。這些空隙可以隨機(jī)或非周期性地布置在包層200的環(huán)形部分50內(nèi)部，并且在其他實(shí)施 例中，空隙是周期性地布置在環(huán)形部分50中的。作為替換或補(bǔ)充，通過對(duì)環(huán)形部分50進(jìn)行 降低摻雜(downdoping)(例如用氟)或是對(duì)包層和/或纖芯中的一個(gè)或多個(gè)部分進(jìn)行提高 摻雜(updoping)，同樣可以提供環(huán)形部分50中的下陷折射率，折射率下陷的環(huán)形部分50例 如是不像內(nèi)環(huán)部分30那樣重?cái)v雜的二氧化硅。例如在考慮了存在任何空隙的情況下，折射 率下陷的環(huán)形部分50的最小相對(duì)折射率或平均有效相對(duì)折射率優(yōu)選小于-0. 1%，更為優(yōu) 選的是小于約-0. 2%，進(jìn)一步優(yōu)選的是小于約-0. 3%，并且最為優(yōu)選的是小于約-0. 4%。在一組實(shí)施例中，如圖1所述，多模光纖包括折射率漸變、優(yōu)選是拋物線(基本上 是拋物線)的玻璃纖芯20以及玻璃包層200，其中該纖芯結(jié)束于半徑札，該半徑札標(biāo)記的 是折射率漸變纖芯或拋物線形狀的近似末端。纖芯20被內(nèi)環(huán)部分30包圍并與之直接接 觸，該內(nèi)環(huán)部分30具有基本恒定的折射率分布A2(r)。內(nèi)環(huán)部分30被折射率下陷的環(huán)形 部分50包圍并與之直接接觸，而所述折射率下陷的環(huán)形部分50則被外環(huán)部分60包圍并與 之直接接觸，該外環(huán)部分60具有基本恒定的折射率分布A4(r)。折射率下陷的環(huán)形部分 50可包括多個(gè)空隙。在這組實(shí)施例的一些實(shí)施例中，纖芯20包括摻鍺的二氧化硅，內(nèi)環(huán)部 分30包括純二氧化硅，外環(huán)部分60則包括純二氧化硅；在這其中的一些實(shí)施例中，折射率 下陷的環(huán)形部分50包括無孔洞的摻氟二氧化硅；在這其中的其他實(shí)施例中，折射率下陷的 環(huán)形部分50包括處于純二氧化硅中的多個(gè)空隙；而在這其中的另外實(shí)施例中，折射率下陷 的環(huán)形部分50包括處于摻氟二氧化硅中的多個(gè)空隙。在內(nèi)環(huán)部分30包括純二氧化硅并且 折射率下陷的環(huán)形部分50包括具有多個(gè)空隙的純二氧化硅的實(shí)施例中，折射率下陷的環(huán) 形部分50開始于最內(nèi)孔洞的最內(nèi)半徑。在外環(huán)部分60包括純二氧化硅并且折射率下陷的 環(huán)形部分50包括具有多個(gè)空隙的純二氧化硅的實(shí)施例中，折射率下陷的環(huán)形部分50結(jié)束 于最外孔洞的最外半徑。光纖的數(shù)值孔徑(NA)優(yōu)選大于將信號(hào)傳入光纖的光源的NA ；例如，光纖的NA優(yōu) 選大于VCSEL源的NA。圖2是這里公開的光波導(dǎo)光纖100的橫截面視圖的示意圖(沒有按比例繪制)，其 中該光纖具有纖芯20以及直接毗鄰并圍繞纖芯20的包層200，該包層200是由內(nèi)環(huán)部分 30、折射率下陷的環(huán)形部分50以及外環(huán)部分60組成的。
參考圖1，作為這里公開的多模光纖的折射率分布的一個(gè)例示性描述，包層200包 括圍繞纖芯20并與之直接接觸的內(nèi)環(huán)部分30，該內(nèi)環(huán)部分30沿著徑向向外延伸至內(nèi)環(huán) 部分的外半徑R2，并且具有布置在中AR2MID的寬度W2，該部分30具有以％為單位的相對(duì)折 射率分布A2(r)，其中該分布具有以％為單位的最大相對(duì)折射率百分比A2MX，以％為單位 的最小相對(duì)折射率百分比A2MIN，以及最大絕對(duì)幅度相對(duì)折射率百分比| A2(r) |mx ；圍繞部 分30并且直接與之接觸的折射率下陷的環(huán)形部分(或“環(huán)形” )50，該環(huán)形部分50從R2沿 著徑向向外延伸至折射率下陷的環(huán)形部分半徑R3，該部分50具有布置在中點(diǎn)R3MID的寬度 W3，并且具有以％為單位的相對(duì)折射率分布A3(r)，其中該分部具有以％為單位的最小相對(duì) 折射率百分比A3MIN，并且其中A1MX>0> A 3MIN;以及圍繞部分50并且與之直接接觸的外 環(huán)部分60，該外環(huán)部分60具有以％為單位的相對(duì)折射率百分比A 4 (r)。禮被定義成從中心 線開始沿徑向向外延伸纖芯的折射率差首次達(dá)到數(shù)值0. 05%時(shí)的半徑。換言之，纖芯20在 半徑R1處結(jié)束，而內(nèi)環(huán)部分30在半徑R1處開始，并且部分30被確定為在半徑R2處結(jié)束。 折射率下陷的環(huán)形部分50始于R2并結(jié)束于R3。環(huán)形部分50的寬度W3是，并且其中點(diǎn)R3MID 是(R2+R3)/2。在一些實(shí)施例中，對(duì)于內(nèi)環(huán)部分30中大于50%的徑向?qū)挾葋碚f，|A2(r) < 0. 025%，并且在其他實(shí)施例中，對(duì)于內(nèi)環(huán)部分30中大于50%的徑向?qū)挾葋碚f，| A2(r) <0.01%。包層200擴(kuò)展到半徑R4，該半徑也是光纖的玻璃部分的最外圍。在一些實(shí)施例 中，R4 > 40iim ；在其他實(shí)施例中，R4 > 50iim，在另外實(shí)施例中，R4 > 60 ym，在一些實(shí)施例 中，60iim < R4 < 70iim。在一些實(shí)施例中，W3大于0.5并小于10 iim，更為優(yōu)選的是大于1. Oil m并小于 8um,進(jìn)一步優(yōu)選的是大于2 ii m并小于6 y m。以下在表1中闡述的是依照本發(fā)明的多個(gè)模擬示例。表 1 以下在表2中闡述的是依照本發(fā)明制造的多個(gè)例示光纖，以及為每一個(gè)光纖測(cè)得 的屬性。表2 示例5-比較康寧公司的具有50 ii m的纖芯直徑以及125微米的玻璃纖維直徑的Inf iniCor 光纖被制造為包括具有Ge02-Si02漸變折射率的50微米直徑的纖芯(相對(duì)于具有拋物線 (a =2. 1)形狀的純二氧化硅包層而言，最大A為)和固態(tài)二氧化硅包層(無下陷環(huán) 形區(qū))。示例6-比較將2200克的Si02(密度為0. 36g/cc)粉末火焰沉積在長lm且直徑為25. 8mm的 固態(tài)玻璃棒上，該固體玻璃棒具有6602_5102折射率漸變纖芯(相對(duì)于拋物線(a = 2)形 狀的純二氧化硅而言具有的最大折射率)。然后，如下燒結(jié)該組件。首先，在由氦氣和 3%的氯氣組成的氣體中以1000°C干燥該組件2小時(shí)，接著在包含50%氮?dú)夂?0%氦氣的 氣體中以32mm/min的速度將其傳動(dòng)通過1500°C的熱區(qū)，然后在相同的氣體中以25mm/min 的速度將其重新傳動(dòng)通過該熱區(qū)，最終在包含50%氮?dú)夂?0%氦氣的氣體中以6mm/min的 速度將其燒結(jié)，以便將粉末燒結(jié)成“含氮籽(nitrogen-seeded) ”的第一過包層預(yù)成型件，其 中該預(yù)成型件包括被“含氮籽”的包層圍繞且沒有空隙的Ge02-Si02折射率漸變纖芯。將該 預(yù)成型件在1000°C的氬氣凈化保溫爐中放置24小時(shí)。然后，將該預(yù)成型件放置在車床上， 該車床處將5910克的Si02粉末火焰沉積在1米長的棒上。然后，以如下方式燒結(jié)該組件。 首先，在由氦氣和3%的氯氣組成的氣體中以1000°C的溫度干燥該組件2小時(shí)，接著在包含 100%氦氣的氣體中以6mm/min的速度將其傳動(dòng)通過1500°C的熱區(qū)，以便將粉末燒結(jié)成包 含無空隙的Ge02-Si0dF射率漸變纖芯、“含氧籽”第一包層以及無空隙的二氧化硅外包層的 光學(xué)預(yù)成型件。將該預(yù)成型件在1000°C的氬氣凈化保溫爐中放置24小時(shí)。然后，使用具有長約8cm熱區(qū)的約2000°C的回火爐以10m/S的速度將該預(yù)成型件拉成8. 8km長的125微米 直徑的光纖。在850和1300nm處，測(cè)量得到的該光纖的OFL帶寬分別是516和158MHz_km。 帶寬很低的原因在于在折射率漸變的纖芯與下陷的環(huán)形區(qū)域之間沒有內(nèi)環(huán)區(qū)域。示例 7將320克的Si02 (密度為0. 36g/cc)粉末火焰沉積在長lm且直徑為28mm的固態(tài) 玻璃棒上，該玻璃棒的纖芯/包層(包層=棒直徑)比是0.93，并且包含了 Ge02-Si02折射 率漸變纖芯(相對(duì)于拋物線(a = 2. 1)形狀的純二氧化硅而言具有的最大折射率)以 及二氧化硅的第一包層。然后，如下燒結(jié)該組件。首先，在由氦氣和3%的氯氣組成的氣體 中以1000°C干燥該組件2小時(shí)，接著在包含50%氮?dú)夂?0%氦氣的氣體中以32mm/min的 速度將其傳動(dòng)通過1500°C的熱區(qū)，然后在相同的氣體中以25mm/min的速度將其重新傳動(dòng) 通過該熱區(qū)，最終在包含50%氮?dú)夂?0%氦氣的氣體中以6mm/min的速度將其燒結(jié)，以便 燒結(jié)粉末來形成包含了無空隙的Ge02-Si02折射率漸變纖芯、二氧化硅的第一包層以及“含 氮籽”第二包層的“含氮籽預(yù)成型件。將該預(yù)成型件在1000°C的氬氣凈化保溫爐中放置24 小時(shí)。將該預(yù)成型件拉成1米X24. 9mm直徑的棒狀物，然后將該棒狀物放置在車床上，在該 車床處火焰沉積3525克的Si02粉末。然后，以如下方式燒結(jié)該組件。首先，在由氦氣和3% 的氯氣組成的氣體中以1000°C的溫度干燥該組件2小時(shí)，接著在包含100%氦氣的氣體中 以6mm/min的速度將其傳動(dòng)通過1500°C的熱區(qū)，以便將粉末燒結(jié)成包含無空隙的Ge02_Si02 折射率漸變纖芯、二氧化硅的第一包層、“含氮籽”第二包層以及無空隙的二氧化硅外包層 的光學(xué)預(yù)成型件。將該預(yù)成型件在1000°C的氬氣凈化保溫爐中放置24小時(shí)。然后，使用 具有長約8cm熱區(qū)的約2000°C的回火爐以lOm/s的速度將該預(yù)成型件拉成8. 8km長的125 微米直徑的光纖。以這些光纖端面的900和4000倍的放大方式進(jìn)行的SEM圖像分析顯示 約24. 3微米半徑的無空隙固態(tài)二氧化硅-鍺纖芯20，包圍該纖芯的約26. 8微米外半徑的 含無空隙固態(tài)二氧化硅的內(nèi)環(huán)部分30，包圍該內(nèi)環(huán)部分30的約29. 8微米外半徑的含空隙 的折射率下陷環(huán)形部分50(沿著徑向的總的環(huán)形厚度W3約為3微米)，其中該折射率下陷 的環(huán)形部分50在區(qū)域50中包含了平均直徑約為0. 2微米的大約200個(gè)空隙，最大、最小及 標(biāo)準(zhǔn)偏差分別約為0. 4,0. 03和0. 07微米，包圍折射率下陷的環(huán)形部分50的無空隙的二 氧化硅外環(huán)部分60，該外環(huán)部分60具有約125微米的外直徑(所有徑向尺寸都從光纖中 心開始測(cè)量)。整個(gè)含空隙的環(huán)形區(qū)域包含了局部區(qū)域百分比約為的孔洞(100%的隊(duì) 除以體積)，總的光纖空隙面積百分比(孔洞的面積除以光纖橫截面的總面積X100)約為 0. 06%。示例 8將427克Si02 (密度為0. 36g/cc)粉末火焰沉積在長lm且直徑為27. 5mm的固態(tài) 玻璃棒上，該玻璃棒包含了具有二氧化硅內(nèi)包層并且纖芯/包層比為0. 95的Ge02-Si02折 射率漸變纖芯(相對(duì)于拋物線(a =2. 1)形狀的純二氧化硅具有1 %的最大折射率)。然 后，如下燒結(jié)該組件。首先，在由氦氣和3%的氯氣組成的氣體中以1125°C的溫度干燥該 組件2小時(shí)，接著在由氦氣和20% SiF4組成的氣體中以1125°C的溫度以及在4個(gè)小時(shí)的 時(shí)間里將氟摻入粉末預(yù)成型件，然后在100%氦氣的氣體中以14mm/min的速度將其傳動(dòng)通 過1480°C的熱區(qū)，以便將粉末燒結(jié)成包含鍺-二氧化硅折射率漸變纖芯、二氧化硅內(nèi)包層 以及摻氟第二包層的過包層(overclad)預(yù)成型件。將該預(yù)成型件拉成1米X25. 0毫米直徑的棒，然后將所述棒放置在車床上，在車床處火焰沉積3538克的Si02粉末。然后，如下 燒結(jié)該組件。首先在由氦氣和3%的氯氣組成的氣體中以1000°C的溫度將該組件干燥2小 時(shí)，接著在100%氦氣的氣體中以6mm/min的速度將其傳動(dòng)通過1500°C的熱區(qū)，以便將粉末 燒結(jié)成無空隙的光學(xué)預(yù)成型件，所述光學(xué)預(yù)成型件包含Ge02-Si02折射率漸變纖芯、二氧 化硅第一包層、摻氟的第二包層以及二氧化硅外包層。將該預(yù)成型件在1000°C的氬氣凈化 保溫爐中放置24小時(shí)。然后，使用具有長約8cm的熱區(qū)的約2000°C的回火爐以10m/S的速 度將該預(yù)成型件拉成8. 8km長的125微米直徑的光纖。圖3示出的是依照本發(fā)明一些實(shí)施例制造的多種光纖在850nm處的模擬0FL帶 寬，圖3所示的每一個(gè)光纖都對(duì)應(yīng)于上表1中闡述的光纖。在圖3中可以看到，通過使用這 些光纖設(shè)計(jì)，可以在850nm處實(shí)現(xiàn)高于6000、更有選高于8000、甚至更優(yōu)選高于8000、乃至 高于18000MHz-km的峰值0FL帶寬。此外，這些示例示出這些很高的帶寬是在環(huán)形部分30 包含大于約0. 5并小于約4微米的寬度W2的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)的，其中所述寬度優(yōu)選大于約.75并 小于約3. 0微米，更為優(yōu)選的是大于約1. 0并小于約3. 0微米，而最為優(yōu)選的則是大于約 1.0并小于約2.0微米。圖4示出的是現(xiàn)有技術(shù)中的光纖以及依照本發(fā)明一些實(shí)施例制造的光纖在 1300nm處的模擬0FL帶寬與纖芯a的關(guān)系曲線。與沒有折射率下陷區(qū)域的對(duì)比光纖相比， 添加下陷環(huán)形將會(huì)導(dǎo)致在1300nm處具有更高的0FL帶寬。圖5示出的是現(xiàn)有技術(shù)中的光纖(示例5)以及表2所述的三種光纖的作為波長 函數(shù)的lXlOmm彎曲損耗，其中表2所述的光纖是依照本發(fā)明不同實(shí)施例制造的。在圖5 中可以看到，在從800到1400nm的整個(gè)帶寬范圍內(nèi)都實(shí)現(xiàn)了 1 X 10mm彎曲損耗小于0. 6dB、 優(yōu)選小于0. 4、更優(yōu)選小于約0. 3dB的光纖。在850nm處，繞10mm直徑芯棒纏繞1匝的衰 減增加小于0. 5dB，更優(yōu)選小于0. 3dB，進(jìn)一步優(yōu)選的是小于0. 2dB，并且最為優(yōu)選的是小于 0.15dB。圖6示出的是現(xiàn)有技術(shù)中的光纖(示例5)和表2所述的三種光纖在850nm處的每 匝衰減與彎曲直徑的關(guān)系曲線，其中表2所示光纖是依照本發(fā)明的不同實(shí)施例制造的。在 圖6中可以看到，所制造的光纖在10mm直徑處顯現(xiàn)出小于或等于約0. ldB/匝的彎曲損耗， 在20mm直徑處顯現(xiàn)出小于0. 05dB/匝的彎曲損耗，并且在30mm直徑處顯現(xiàn)出小于0. OldB/ 匝的彎曲損耗。示例9 禾口 10將71. 3克的Si02(密度為0. 36g/cc)粉末火焰沉積在長lm且直徑為26mm的固 態(tài)玻璃棒上，該玻璃棒包含6602_3102折射率漸變纖芯(相對(duì)于拋物線(a =2. 1)形狀的 純二氧化硅而言具有0.95%的最大折射率)。然后，如下燒結(jié)該組件。首先，在由氦氣和 3%的氯氣組成的氣體中以1000°C的溫度干燥該組件2小時(shí)，接著在100%氦氣的氣體中以 6mm/min的速度將其傳動(dòng)通過1500°C的熱區(qū)，以便將粉末燒結(jié)成光學(xué)預(yù)成型件，該光學(xué)預(yù) 成型件包含無空隙的Ge02-Si02折射率漸變纖芯以及纖芯/包層比為0. 96的二氧化硅第一 包層(包層=在二氧化硅沉積和燒結(jié)之后棒的外直徑)。將該光學(xué)預(yù)成型件拉成1米長且 外直徑為20. 1毫米的棒。然后，將246克的Si02(密度為0.36g/cc)粉末火焰沉積在長lm 且直徑為20. 1mm的固態(tài)玻璃棒上，該玻璃棒包含具有纖芯/包層比為0. 96的二氧化硅內(nèi) 包層的Ge02-Si0dF射率漸變纖芯(相對(duì)于拋物線(a = 2. 1)形狀的純二氧化硅而言具有0.95%的最大折射率)。然后，如下燒結(jié)該組件。首先，在由氦氣和3%的氯氣組成的氣體 中以1125°C的溫度干燥該組件2小時(shí)，接著在由氦氣和20% SiFji成的氣體中以1125°C 的溫度以及4小時(shí)的時(shí)間將氟摻入該粉末，然后在100%氦氣的氣體中以14mm/min的速度 將其傳動(dòng)通過1480°C的熱區(qū)，以便將粉末燒結(jié)成包含鍺-二氧化硅的折射率漸變纖芯、二 氧化硅內(nèi)包層以及摻氟第二包層的過包層(overclad)預(yù)成型件。然后，將該預(yù)成型件放置 在車床上，在車床處火焰沉積2892克的Si02粉末。然后，如下燒結(jié)該組件。首先在由氦氣 和3%的氯氣組成的氣體中以1000°C的溫度將該組件干燥2小時(shí)，接著在100%氦氣的氣體 中以6mm/min的速度將其傳動(dòng)通過1500°C的熱區(qū)，以便將粉末燒結(jié)成無空隙的光學(xué)預(yù)成型 件，所述光學(xué)預(yù)成型件包含Ge02-Si02折射率漸變纖芯、二氧化硅第一包層、摻氟的二氧化 硅第二包層以及無空隙的二氧化硅外包層。將該預(yù)成型件在1000°C的氬氣凈化保溫爐中 放置24小時(shí)。然后，使用具有長約8cm的熱區(qū)的約2000°C的回火爐以10m/S的速度將該 預(yù)成型件拉成8. 8km長的125微米直徑的光纖。光纖的近場(chǎng)測(cè)量證實(shí)折射率分布是由下列 各項(xiàng)組成的半徑R1 = 25. 4 ym以及最大折射率A lmx = 0. 95%的折射率漸變纖芯，R2 = 26. 4iim、A2min > -0. 05% 以及 A 2麗 < 0. 05% 的內(nèi)包層，R3 = 31. 6um, A 3MIN = -0. 4% 以及體積V3 = -121 % -um2的下陷環(huán)形部分，以及R4 = 62. 5 ii m且平均折射率為0. 0% 的二氧化硅外包層。 表3示出的是示例9中描述的光纖以及依照本發(fā)明制造的附加光纖(示例10)實(shí) 際測(cè)得的光學(xué)特性。除非特別申明，否則示例10是用與上文中為示例9公開的處理相類似 的處理制造的。這些示例表明可以在環(huán)形部分30包含大于約0. 5且小于約4微米、優(yōu)選大 于約1. 0且小于約3. 0微米以及最優(yōu)選大于約1. 0且小于約2. 0微米的寬度W2的時(shí)候?qū)?現(xiàn)高的帶寬以及低的彎曲損耗。表3
示例9示例10
A 1%0. 950. 94
A3MIN%-0. 4-0. 44
R1 (U m)25. 425. 3
R2 (u m)26. 426. 5
R3 (u m)31. 631. 3
W2 (u m)1. 01. 2
W3 (u m)5. 184. 77
V3(% -um2)-121. 2-115. 8
850nm 處衰減(dB/km)2. 1982. 184
1300nm 處衰減(dB/km)0. 4370. 411
數(shù)值孔徑0. 20260.1962
850處的滿注入帶寬(MHz-km)28492591
最小有效模帶寬(MHz-km)38542319
1300處的滿注入帶寬(MHz-km)765664
850nm處的10mm宏彎曲(dB/
匝)0. 0610. 096
850nm 處的 15mm 宏彎曲(dB/匝)0.014 0.036850nm 處的 20mm 宏彎曲(dB/匝)0.007 0.023下表4中闡述的是依照本發(fā)明的多個(gè)模制光纖。這些示例示出在環(huán)形部分30包 含大于約0. 5小于約4微米以及更優(yōu)選大于約1. 0且小于約3. 0微米的W2的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)高的 帶寬和低的彎曲損耗。在從800到1400nm的整個(gè)帶寬上，1父10111111宏彎曲損耗小于0.6(18、 優(yōu)選小于0. 4，并且更優(yōu)選的是小于約0. 3dB。在850nm處，繞10mm直徑芯棒纏繞1匝的衰 減增加小于0. 5dB，更優(yōu)選小于0. 3dB，進(jìn)一步優(yōu)選的是小于0. 2dB，并且最為優(yōu)選的是小于 0. 15dB。1 X 15mm宏彎曲損耗小于0. 2dB、優(yōu)選小于0. ldB,并且更優(yōu)選的是小于約0. 06dB。表4中的示例還示出在保持?jǐn)?shù)值孔徑大于0. 14、優(yōu)選大于0. 15、更優(yōu)選大于 0. 16以及最優(yōu)選大于0. 185的同時(shí)，中心纖芯的最大折射率能在850和1300nm處實(shí)現(xiàn)很高 的帶寬。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，數(shù)值孔徑大于0. 185并小于0.215。850nm處的滿注入帶寬 大于5000MHz-km、優(yōu)選大于10000MHz-km、更優(yōu)選的是大于20000MHz-km，并且進(jìn)一步優(yōu)選 的是大于40000MHz-km。1300nm處的滿注入帶寬大于500MHz_km、優(yōu)選大于700MHz_km、并 且更優(yōu)選的是大于1000MHz-km。
0104]表40105]示例11示例12示例13示例14示例150106]Al%0. 9360. 840. 750. 660. 580107]纖芯a2. 10062.10022.10152.10212.10210108]A 3MIN%-0. 4-0. 4-0. 4-0. 45-0. 450109]R1 (U in)25252525250110]R2 (u in)26. 7126. 7526. 8827. 0327. 140111]R3 (u in)30. 630. 731. 430. 9431. 50112]W2 (u in)1. 711. 751. 882. 032. 140113]W3 (u in)3. 893. 954. 523. 914. 360114]V3(% -um2)-89-91-105-102-1150115]數(shù)值孔徑0. 2010. 1900. 1790. 1680. 1570116]850處的滿注入帶寬(MHz-km)22634300813579650386674690117]1300處的滿注入帶寬7318741063107013430118](MHz-km)0119]850nm處的10mm宏彎曲(dB/0. 1030. 1100. 1270. 1330. 1460120]匝)0121]850nm處的15mm宏彎曲(dB/0. 0400. 0430. 0490. 0520. 0570122]匝)0123]圖1示出的是為具有上文中參考圖1描述的折射率分布的光纖的內(nèi)環(huán)部分30測(cè)
得的微探針結(jié)果。圖7所示的示例是一個(gè)多模光纖，該光纖包含了折射率漸變的纖芯以及 圍繞所述纖芯的包層，其中該包層包括內(nèi)環(huán)部分和圍繞該內(nèi)環(huán)部分的下陷的環(huán)形部分。纖 芯具有介于23與26之間的外半徑R1，并且內(nèi)環(huán)部分包括大于0. 5微米且小于3微米的寬 度。內(nèi)環(huán)部分包括大于0. 2襯％的峰值氟濃度以及大于0. 2襯％的峰值鍺濃度。下陷的環(huán)形部分包括折射率差小于-0.2%的下陷折射率以及至少1微米的寬度。但是，本發(fā)明并不局 限于這種設(shè)計(jì)，并且應(yīng)該理解的是，針對(duì)本實(shí)施例的修改可以包括上文中公開的任何修改。 圖7所示光纖的折射率下陷的環(huán)形包層區(qū)是摻入了氟的，并且在其內(nèi)是不包含空隙的。在 圖7中可以看到，在本實(shí)施例中，該特定光纖中的內(nèi)環(huán)部分30在所述內(nèi)環(huán)部分中包含大于 0. 3wt%的峰值氟濃度，并且在所述內(nèi)環(huán)部分中包含大于0. 3襯％的峰值鍺濃度。該內(nèi)環(huán)區(qū) 域還顯現(xiàn)出了這樣一個(gè)氟濃度隨著半徑的增大而增大并且鍺濃度隨著半徑的增大而減小 的區(qū)域。在25微米的半徑上，光纖中的鍺濃度優(yōu)選小于2wt. %，更優(yōu)選的是小于lwt. %0 在26微米的半徑上，所述光纖中的鍺濃度優(yōu)選小于0. 5wt. %，更優(yōu)選的是小于0. 3wt. % 在26. 0微米的半徑上，所述光纖中的氟濃度優(yōu)選小于2. ，更優(yōu)選的是小于1. 5wt. %, 進(jìn)一步優(yōu)選的是小于lwt. %。在26. 0微米的半徑處，氟濃度優(yōu)選大于0. lwt. %，更優(yōu)選的 是大于0.2wt. %，并且進(jìn)一步優(yōu)選的是大于0.4%。此外，在所述內(nèi)環(huán)部分的中點(diǎn)，該區(qū)域 包括大于0. lwt. %的氟和大于0. lwt. %的鍺。 應(yīng)當(dāng)理解的是，以上描述僅僅是本發(fā)明的示例，并且旨在提供用于理解附加權(quán)利 要求限定的本發(fā)明的本質(zhì)和特征的概述。所包括的附圖旨在提供針對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理 解，這些附圖被結(jié)合到本說明書中并構(gòu)成了說明書的一部分。所述附圖示出的是本發(fā)明的 多個(gè)特征和實(shí)施例，并且連同其描述一起用于說明本發(fā)明的原理和操作。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù) 人員來說，很明顯，在不脫離附加權(quán)利要求定義的本發(fā)明的實(shí)質(zhì)或范圍的情況下，針對(duì)這里 描述的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的不同修改是可行的。
權(quán)利要求
一種多模光纖，包括折射率漸變纖芯；以及圍繞并接觸該纖芯的內(nèi)包層和包含圍繞該內(nèi)包層的折射率下陷的環(huán)形部分的第二包層，所述折射率下陷的環(huán)形部分具有小于約 0.2％的折射率差和至少1微米的寬度，其中所述內(nèi)包層的寬度至少是0.5微米，并且小于4微米。
2.權(quán)利要求1的光纖，其中所述內(nèi)包層具有大于-0.05%且小于0. 05%的折射率差，并 且包括約25微米的內(nèi)半徑，所述內(nèi)包層的寬度至少是1微米。
3.權(quán)利要求1的光纖，其中所述內(nèi)包層的寬度小于3微米。
4.權(quán)利要求1的光纖，其中所述光纖在850nm處還呈現(xiàn)小于或等于0.IdB/匝的繞30mm 直徑芯棒纏繞1匝的衰減增加。
5.權(quán)利要求1的光纖，其中所述光纖在850nm處還呈現(xiàn)小于或等于0.IdB/匝的繞20mm 直徑芯棒纏繞1匝的衰減增加。
6.權(quán)利要求1的光纖，其中所述光纖在850nm處還呈現(xiàn)小于或等于0.5dB/匝的繞IOmm 直徑芯棒纏繞1匝的衰減增加。
7.權(quán)利要求2的光纖，其中所述折射率下陷的環(huán)形部分具有大于2微米的寬度。
8.權(quán)利要求7的光纖，其中所述折射率下陷的環(huán)形部分具有小于10微米的寬度。
9.權(quán)利要求1的光纖，其中所述光纖在850nm處還呈現(xiàn)大于1.5GHz-km的滿注入帶寬。
10.權(quán)利要求1的光纖，其中所述光纖在850nm處還呈現(xiàn)大于2.OGHz-km的滿注入帶覓ο
11.權(quán)利要求1的光纖，其中所述光纖在850nm處還呈現(xiàn)大于4.OGHz-km的滿注入帶覓ο
12.權(quán)利要求1的光纖，其中所述光纖在1300nm處還呈現(xiàn)大于500MHz-km的滿注入帶覓ο
13.權(quán)利要求1的光纖，其中所述折射率下陷的環(huán)形部分呈現(xiàn)小于-0.3%的折射率差。
14.權(quán)利要求1的光纖，其中所述折射率下陷的環(huán)形部分呈現(xiàn)小于-0.4%的折射率差。
15.權(quán)利要求1的光纖，其中所述折射率下陷的環(huán)形部分包括摻氟二氧化硅。
16.權(quán)利要求1的光纖，其中所述折射率下陷的環(huán)形部分包含多個(gè)非周期性布置的空隙。
17.權(quán)利要求1的光纖，其中所述折射率漸變纖芯的最大折射率差大于0.5%并小于1· 2 % ο
18.權(quán)利要求1的光纖，其中對(duì)在800與1400nm之間的所有波長來說，繞IOmm直徑芯 棒纏繞1匝的衰減增加小于0. 6dB。
19.一種多模光纖，包括 折射率漸變纖芯；以及圍繞并接觸該纖芯的內(nèi)包層和包含圍繞該內(nèi)包層的折射率下陷的環(huán)形部分的第二包 層，所述折射率下陷的環(huán)形部分具有小于約-0. 2%的折射率差以及至少1微米的寬度，其 中所述內(nèi)包層的寬度至少是0. 5微米，并且所述光纖在850nm處還呈現(xiàn)小于或等于0. 4dB/ 匝的繞IOmm直徑芯棒纏繞1匝的衰減增加，以及在850nm處大于1. 5GHz-km的滿注入帶寬。
20.權(quán)利要求19的多模光纖，還包括大于0.18的數(shù)值孔徑。
21.權(quán)利要求19的多模光纖，其中所述折射率下陷的環(huán)形部分包含氟。
22.權(quán)利要求19的多模光纖，其中所述光纖在850nm處還呈現(xiàn)大于2.OGHz-km的滿注 入帶寬。
23.權(quán)利要求1的多模光纖，還包括大于0.14的數(shù)值孔徑。
24.一種多模光纖，包括折射率漸變纖芯和圍繞所述纖芯的包層，所述包層包括內(nèi)環(huán)區(qū) 和圍繞該內(nèi)環(huán)區(qū)的下陷環(huán)形區(qū)，其中該纖芯具有介于23與26微米之間的外半徑，并且所述 內(nèi)環(huán)區(qū)包括大于0. 5微米且小于3微米的寬度，所述內(nèi)環(huán)區(qū)包括大于0. 2wt. %的峰值氟濃 度和大于0. 2wt. %的峰值鍺濃度，所述下陷環(huán)形區(qū)包括折射率差小于約-0. 2%的下陷折 射率以及至少1微米的寬度。
25.權(quán)利要求24的多模光纖，其中所述內(nèi)環(huán)區(qū)包括在所述內(nèi)環(huán)區(qū)中大于0.3wt. %的峰 值氟濃度，以及在所述內(nèi)環(huán)區(qū)中大于0. 3wt. %的峰值鍺濃度。
26.權(quán)利要求24的多模光纖，其中所述內(nèi)環(huán)區(qū)包括氟濃度增大和鍺濃度減小的區(qū)域。
27.權(quán)利要求24的多模光纖，其中所述光纖中的鍺濃度在25.0微米半徑處小于 2wt. %。
28.權(quán)利要求24的多模光纖，其中所述光纖中的鍺濃度在26.0微米半徑處小于 0. 5wt.
29.權(quán)利要求24的多模光纖，其中所述光纖中的氟濃度在26.0微米半徑處小于 2wt. %。
30.權(quán)利要求24的多模光纖，其中氟濃度在26.0微米半徑處大于0. Iwt. %。
31.權(quán)利要求24的多模光纖，其中在所述內(nèi)環(huán)區(qū)的中點(diǎn)，該區(qū)域包括大于0.Iwt. %的 氟以及大于0. Iwt. %的鍺。
32.權(quán)利要求24的多模光纖，其中所述光纖在850nm處還呈現(xiàn)小于或等于0.5dB/匝的 繞IOmm直徑芯棒纏繞1匝的衰減增加。
全文摘要
在這里公開的是耐彎曲多模光纖。這里公開的多模光纖包括纖芯區(qū)以及圍繞并直接毗鄰該纖芯區(qū)的包層區(qū)，該包層區(qū)包括具有下陷的相對(duì)折射率的折射率下陷的環(huán)形部分，該環(huán)形部分與纖芯的間隔至少是0.5微米且小于4微米。
文檔編號(hào)G02B6/028GK101932961SQ200880124215
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
發(fā)明者斯科特·R·比卡姆, 李明俊, 查克沃梅卡·B·奧赫, 約翰·S·阿博特三世, 達(dá)納·克雷格·布克班德, 金伯利·威爾伯特 申請(qǐng)人:康寧公司