一種高帶寬抗彎多模光纖的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種具有高帶寬性能的抗彎多模光纖，屬于光通信技術領域。
【背景技術】
[0002] 按照國際電工委員會（IEC)的光纖產品規范標準IEC60793-2中對多模光纖的描 述，A1類光纖為多模光纖，并且根據幾何結構的不同，A1類光纖又被分為Ala、Alb和Aid 類。Ala類光纖即50/125μm的漸變折射率光纖，Alb類光纖即62. 5/125μm的漸變折射率 光纖，Aid類光纖即100/140μπι的漸變折射率光纖。其中Ala類光纖是目前商用最廣泛的 多模光纖類型，它又按照帶寬性能從小到大依次被分為Ala. 1、Ala. 2和Ala. 3類光纖，分別 對應IS0/IEC標準中的成纜光纖類型0M2、0M3和0M4。
[0003] 多模光纖以其低廉的系統成本優勢，成為短距離高速率傳輸網絡的優質解決方 案，已廣泛應用于數據中心、辦公中心、高性能計算中心和存儲區域網等領域。多模光纖的 應用場景往往是狹窄的機柜、配線箱等集成系統，光纖會經受很小的彎曲半徑。常規多模光 纖進行小角度彎曲時，靠近纖芯邊緣傳輸的高階模很容易泄漏出去，從而造成信號損失。在 設計抗彎多模光纖折射率剖面時，可以采用在光纖包層增加低折射率區域的方法來限制高 階模的泄漏，使信號損失最小化。抗彎多模光纖優異的抗彎曲性能使得其能夠被高效地應 用在數據中心局域網中。
[0004] 多模光纖中存在的模間色散使其所能支持的傳輸距離受到大大限制，為降低光纖 模間色散，需要將多模光纖的芯層折射率剖面設計成中心至邊緣連續逐漸降低的折射率分 布，通常我們稱其為"α剖面"。即滿足如下冪指數函數的折射率分布：
[0005]
[0006] 其中，&為光纖軸心的折射率；r為離開光纖軸心的距離；a為光纖芯半徑；α為 分布指數；Α。為纖芯中心相對包層的折射率。
[0007] 相對折射率即Δι:
[0008] Δ3 = [ (η/_η02)/2η,]X100%，
[0009] 其中，叫為距離纖芯中心i位置的折射率；η。為光纖芯層的最小折射率，通常也是 光纖包層的折射率。
[0010] 通過在Si02中摻入一定濃度具有折射率調節功能的摻雜劑（如Ge02、F、B203、P205、 Ti02、Al203、Zr02、Sn02等）來實現多模光纖的芯層折射率分布。由此設計而得的多模光纖能 夠支持數百米的高速率傳輸。例如，用850nm激光光源，單根0M4多模光纖能夠支持10Gb/ s的以太網流量傳輸550m以上，支持40Gb/s的速率傳輸150m以上。然而，隨著網絡傳輸 速率的飛速發展，和用戶對帶寬需求的不斷上升，多模光纖的容量需要不斷提升。目前單根 0M4多模光纖的帶寬已經接近多模光纖上限。在100Gb/s、400Gb/s甚至更高速的單一光源 傳輸系統中，0M4多模光纖所能支持的傳輸距離會大大縮短。波分復用（WDM)技術是進一 步提升多模光纖容量以適應更高速傳輸系統的有效手段。采用WDM，單根光纖可以容納多股 數據通道，每增加一個波長，光纖的傳輸能力就會增加。例如，4個25Gb/s的波長合并在一 起通過一根多模光纖傳輸，就實現了單根多模光纖支持lOOGb/s的速率傳輸150m以上的性 能，即單根多模光纖容量增大至原來的4倍。多模光纖應用WDM技術，要求該光纖能夠支持 多個波長窗口下的高性能傳輸。
[0011]多模光纖可以通過精確控制芯層折射率分布來獲得高帶寬性能。這里的帶寬性 能是指光纖的滿注入帶寬（〇FLBandwidth)，采用TIA中規定的F0TP-204標準測試方法測 得。研究表明，多模光纖折射率剖面一定時，往往只針對特定的波長窗口表現出較高的帶寬 性能，當光纖應用窗口移至較大或較小波長時，帶寬性能會出現明顯的下降。常規0M3/0M4 多模光纖的帶寬與波長窗口的關系如圖1所示，其在850nm窗口之外的帶寬性能急劇惡化。 顯然，這種多模光纖難以滿足WDM技術的應用要求。
[0012] 專利US7336877提出一種芯層具有分段式折射率分布的光纖，能夠支持775nm~ 1l〇〇nm波段中一個或多個波長窗口的2GHz-km數據傳輸。但該光纖不符合0M4光纖標準， 無法與常規多模光纖兼容，且不具有抗彎曲性能。專利US2010254653提出一種具有α剖 面的多模光纖，通過Ge/F共摻的方式來優化光纖在850nm和1300nm窗口的帶寬性能。但 該多模光纖無法滿足WDM技術的應用要求，且不具有抗彎曲性能。
[0013] 因此，有必要設計一種多模光纖，既能與現有0M3/0M4多模光纖兼容，又具有較低 的帶寬-波長敏感性，能夠滿足一定波段范圍內WDM技術的應用要求，并且具有抗彎曲性 能，以適應多模光纖容量日益增長的市場需求。
【發明內容】
[0014] 本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術存在的不足，提供一種結構設計 合理，具有較低帶寬-波長敏感性的高帶寬抗彎多模光纖。
[0015] 本發明為解決上述提出的問題所采用的技術方案為：包括有芯層和包層，芯層折 射率剖面呈拋物線形，分布指數為α，其特征在于所述芯層半徑R1為23~27μm，芯層中 心位最大相對折射率差A1_為0. 9%~1. 2%，所述的芯層為鍺氟共摻的二氧化硅玻璃 層，芯層中心位具有最小氟摻雜量，其氟含量質量百分比為CF，_，芯層的氟含量質量百分比 隨半徑發牛變化，并桉如下函數分布：
[0016]
[0017] 其中，k為常數，其取值范圍為1~2.5 ;CF'的取值范圍為3X10 3~12X10 3;所 述的包層由內到外依次為內包層、下陷包層以及外包層。
[0018] 按上述方案，所述的芯層中心位氟含量質量百分比CF，_小于或等于1X10 3。
[0019] 按上述方案，所述的芯層折射率剖面的分布指數α為1. 9~2. 2。
[0020] 按上述方案，所述的內包層單邊寬度（R2-R1)為3. 0~6. 0μm，相對折射率差Δ2 為-0.05 %~0.05 %，所述的下陷包層單邊寬度（R3-R2)為5.0~8.0μm，相對折射率差 Λ3為-1. 0%~-0. 4%，所述的外包層為純二氧化硅玻璃層。
[0021] 按上述方案，所述光纖在850nm波長的差分模時延（DMD)滿足以下標準：DMD InnerMask(5_18ym)和DMDOuterMask(0_23ym)均小于或等于0.14ps/m;DMDInterval Mask小于或等于0·llps/m。
[0022] 按上述方案，所述光纖的數值孔徑為0. 185~0. 215。
[0023] 按上述方案，所述光纖在850nm波長具有3500MHz-km或3500MHz-km以上帶寬， 在950nm波長具有2300MHz-km或2300MHz-km以上帶寬，在1300nm波長具有500MHz-km或 500MHz-km以上帶寬。
[0024] 更進一步的，光纖在850nm波長具有5000MHz-km或5000MHz-km以上帶寬，在 950nm波長具有3300MHz-km或3300MHz-km以上帶寬，在1300nm波長具有600MHz-km或 600MHz-km以上帶寬。
[0025] 按上述方案，所述光纖在850nm波長具有4700MHz-km或4700MHz-km以上的有效 模式帶寬（EMB)。
[0026] 按上述方案，所述光纖在875nm波長具有3400MHz-km或3400MHz-km以上的有效 模式帶寬（EMB)。
[0027] 按上述方案，所述光纖在900nm波長具有2900MHz-km或2900MHz-km以上的有效 模式帶寬（EMB)。
[0028] 按上述方案，所述光纖在925nm波長具有2800MHz-km或2800MHz-km以上的有效 模式帶寬（EMB)。
[0029] 按上述方案，所述光纖在950nm波長具有2500MHz-km或2500MHz-km以上的有效 模式帶寬（EMB)。
[0030] 按上述方案，所述光纖在850nm波長處，以7. 5毫米彎曲半徑繞2圈導致的彎曲附 加損耗小于0. 2dB，甚至達到0. 02dB;在1300nm波長處，以7. 5毫米彎曲半徑繞2圈導致的 彎曲附加損耗小于〇. 5dB，甚至達到0.ldB。
[0031] 本發明的有益效果在于：1、本發明光纖通過對芯層氟摻雜量的優化，實現對于光 傳輸帶寬性能的優化，在帶寬性能提高的同時，帶寬-波長敏感性降低；2、本發明光纖不僅 能與現有0M3/0M4多模光纖兼容，還能支持850nm~950nm波長范圍內的波分復用技術；3、 本發明光纖具有優異的抗彎曲性能，可適用于接入網和小型化光器件中。本發明使多模光 纖傳輸容量得到進一步提升，適應了數據流量高速增長的網絡需求，對光通信技術的應用 具有重要意義。
【附圖說明】
[0032] 圖1是常規0M3/0M4多模光纖的帶寬與波長的關系。
[0033] 圖2是本發明光纖折射率剖面示意圖。
[0034] 圖3是實施例1光纖的芯層折射率