CN101403808A - 单模光纤中的弯曲不灵敏性 - Google Patents

单模光纤中的弯曲不灵敏性 Download PDF

Info

Publication number
CN101403808A
CN101403808A CNA200810107959XA CN200810107959A CN101403808A CN 101403808 A CN101403808 A CN 101403808A CN A200810107959X A CNA200810107959X A CN A200810107959XA CN 200810107959 A CN200810107959 A CN 200810107959A CN 101403808 A CN101403808 A CN 101403808A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical fiber
core district
district
refractive index
basal seat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA200810107959XA
Other languages
English (en)
Inventor
J·M·非尼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric North America Inc
Original Assignee
Furukawa Electric North America Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Electric North America Inc filed Critical Furukawa Electric North America Inc
Publication of CN101403808A publication Critical patent/CN101403808A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03616—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
    • G02B6/03661—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 4 layers only
    • G02B6/03666—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 4 layers only arranged - + - +

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

本发明提供对弯曲损耗相对不灵敏的光纤和接入系统。该光纤包括芯区和包层区，所述芯区和所述包层区被构造为支持和引导基横模的光的传播，所述包层区包括：(i)外包层区，该外包层区的折射率小于芯区域的折射率；(ii)环形包层基座区，该环形包层基座区的折射率比所述外包层区的折射率高且与所述芯区的折射率相当；(iii)置于芯区和基座区之间的环形包层内沟槽区，该内沟槽区的折射率小于所述外包层区的折射率；和(iv)置于基座区和外包层区之间的环形包层外沟槽区，该外沟槽区的折射率小于所述外包层区的折射率。此外，为了抑制HOM，该基座区被构造为使芯区的至少一个其它横模与基座区的至少一个非基横模共振耦合。这种光纤便于用作接入光纤，但也可以具有其它的应用，例如用作传感器光纤。

Description

单模光纤中的弯曲不灵敏性
技术领域
本发明涉及单模光纤，更具体地涉及减少这种光纤中的弯曲灵敏度。本发明还涉及不仅相对弯曲不灵敏而且能与标准单模光纤有效地模匹配和/或有效地截止高阶横模的光纤设计。
背景技术
和用于例如陆上线路、海底和地铁系统中的标准单模光纤形成对比，通常更靠近用户设置的接入光纤包括光纤到户(FTTH)、跨接线缆、以及FTTx光纤(例如，光纤到路边、室内布线)。接入光纤不仅仅必须以低损耗、可靠的方式与将光信号传送至被接入的位置(例如，住宅、交易设施或其它设备)的标准单模光纤(SMF)对接，还必须对弯曲的影响相对不灵敏，弯曲在很多接入光纤应用中是固有的。
更具体地说，标准阶跃折射率SMF通常具有约8-11μm的芯直径。这种类型的SMF示例性地遵守国际电信联盟-电信部建议(International Telecommunications  Union-TelecommunicationsSector Recommendation)G.652。这种类型的典型的光纤，被称为SMF 28，可以从美国纽约州Corning市的Corning公司购得。具有在这个范围内的直径和约0.005-0.007的芯-包层折射率差(core-cladding index contrast)的这种SMF通常在约1300nm的波长处具有约60-70μm2的有效基横模场面积(Aeff)，在约1550nm的波长处具有约80-90μm2的有效基横模场面积(Aeff)。实际上，为了将这种SMF与接入光纤有效耦合(接合)，该接入光纤的Aeff应当与SMF的Aeff尽量接近。
然而，此外，某一接入光纤可能必须被弯曲，例如，绕着墙角以及在布线管道或布线导管内被弯曲。在一些应用中，接入光纤的所需的弯曲半径可能是5-15mm。然而，当光纤被这么剧烈地弯曲的时候，光损耗可能会增加至无法接受的程度。特别地，当光纤是直的(或仅仅轻微弯曲)时，标准SMF的基横模所受到的光损耗可能在系统规格内，当同一光纤被过分弯曲时，该光损耗通常远高于且超出规格。此外，如果光信号包含任何更高阶的横模(HOM)，则这种HOM所受到的弯曲损耗将比基横模所受到的弯曲损耗更高。
然而，由于具有这样的性质，具有与标准SMF的Aeff匹配的Aeff和/或其HOM有效地截止的接入光纤的设计通常与在典型的接入环境内获得低弯曲损耗的设计相冲突。
因此，本领域仍然存在对这样一种接入光纤设计的需要，该接入光纤在被弯曲至约5-15mm的半径时具有较低的弯曲损耗，同时具有与标准SMF的Aeff匹配的Aeff并且/或者其HOM有效地截止。
在下文中，术语“模”(一种或多种)应当指的是“横模”，术语“指数”(一种或多种)应当指的是“折射率”。
发明内容
根据本发明的一个实施例，对弯曲损耗相对不灵敏的光纤包括芯区和包层区，其中，芯区和包层区被构造用来支持和引导基横模的光的传播，所述包层区包括：(i)外包层区，该外包层区的折射率小于芯区的折射率；(ii)环形包层基座区(annular cladding pedestalregion)，该环形包层基座区的折射率高于外包层区的折射率且与芯区的折射率相当；(iii)环形包层内沟槽区，被置于芯区和基座区之间，该内沟槽区的折射率小于外包层区的折射率；和(iv)环形包层外沟槽区，被置于基座区和外包层区之间，该外沟槽区的折射率小于外包层区的折射率。此外，为了抑制HOM，该基座区被构造为使芯区的至少一个其它横模与基座区的至少一个非基横模共振耦合。
根据本发明设计的光纤具有相对较低的弯曲灵敏度，且有利于被用作接入光纤，但是它可以具有其它的应用，例如用于传感器或交通工具中的光纤。
附图说明
通过下面结合附图进行的更详细的描述，可以容易地理解本发明及其各种特征和优点，在附图中：
图1A是根据本发明的一个实施例的光纤的示意性的横截面图；
图1B是图1A的光纤的折射率分布的示意曲线图；
图2是阶跃折射率光纤(SIF)的折射率分布的示意曲线图，该曲线图用于说明Aeff如何随着芯区的折射率差(Δn)变化；
图3是SIF的折射率分布的示意曲线图，该曲线图用于说明Aeff如何随着芯区的宽度(例如，直径，D)变化；
图4示出了具有用于抑制较高阶模(HOM)的环形包层区的SIF的折射率分布的示意曲线图；图4A表示直光纤的情形；图4B表示弯曲光纤的情形；
图5是根据图1A和1B的设计制得的光纤的折射率分布的曲线图；
图6是根据图1A和1B的设计制得的另一光纤的折射率分布的曲线图；和
图7是说明本发明的接入光纤的一般应用的示意性的框图。
具体实施方式
用于典型的实际应用的光学接入光纤(optical access fibers)的设计涉及考虑三个相互关联的要求：(i)对于预定范围(例如，5-15mm)内的弯曲半径，具有相对较低的弯曲损耗(即，低的弯曲灵敏度)；(ii)对HOM的抑制(即，对要抑制的HOM具有相对较低的截止波长)；和(iii)与标准SMF模面积匹配(例如，与标准光纤例如前述的可Corning公司购得的SMF 28的良好的连接(connectorization)和/或接合)。
光纤设计-弯曲不灵敏考虑因素
现在参照图1A和1B，根据本发明的一个方面的光纤10具有相对较低的弯曲损耗，并因此适于多种接入或传感器光纤应用。光纤10包括由包层区14包围的芯区12，其中，芯区和包层区被构造为支持并引导光(辐射)沿着基本上位于芯区12的中心处的纵轴16轴向传播。
尽管芯区12被示意性地示出为具有圆形的横截面，这通常是优选的形状，但是它也可以具有其它的横截面形状，例如椭圆形。通常，用Aeff表征模尺寸，但是，对于SMF的典型的圆形芯横截面，也可以使用模场直径(MFD)。
这种类型的光纤通常由玻璃(例如，二氧化硅)制得，其中，芯区和包层区的折射率由在光纤的制造过程中结合在其中的掺杂剂(例如，P、Al、Ge、F)的量和类型来控制，如本领域所公知的。如下面所述，这些折射率、以及芯/包层区的厚度/直径决定光纤的重要的操作参数。
根据本发明的一个实施例，包层区14包括环形外包层区14.4、环形高折射率基座区(annular elevated index pedestal region)14.1、设置于芯区12.1和基座区14.1之间的环形低折射率内沟槽区(annular depressed index inner trench region)14.2、以及设置于基座区14.1和外包层区14.4之间的环形低折射率外沟槽区(annulardepressed index outer trench region)14.3。基座区14.1的折射率(nped)比外包层区14.4的折射率(nout)高。此外，内沟槽区和外沟槽区的折射率(ntri、ntro)都比外包层区14.4的折射率低；即，nped＞nout，ntri＜nout，且ntro＜nout。如下面所讨论的，总体地说光纤10，具体地说基座区14.1，被构造用来抑制预定的HOM。
在一个实施例中，芯区12包括由环形外芯区(或陆架区(shelfregion))12.2径向地包围的内芯区12.1。内芯区12.1的折射率大于外芯区12.1的折射率；即，ncore＞nshlf。陆架区12.2是可任选的，但是在某些情况下可能是优选的。在省略陆架区的设计中，芯区12仅仅包括内芯区12.1，而内沟槽区14.2的厚度增加了被省略的陆架区的宽度。如下面所讨论的，在任一方案中，芯区12被构造为产生与标准SMF的基模匹配的基模Aeff。
当然，弯曲损耗应当尽可能低。特别地，对于在约5-15mm的范围内的任何弯曲半径，在重要的工作波长(例如，1300nm、1550nm和1650nm)处，它应当小于标准SMF的损耗。为了此目的，至少一个沟槽区14.2、14.3(优选两者)应当提供比标准SMF高得多的总的差值(contrast)。举例来说，SMF28具有约0.005的总的差值。根据本发明的一个实施例，光纤10的总的差值为
|ntri-ncore|＞0.007，和/或(1)
|ntro-ncore|＞0.007(2)。
此外，外包层区14.4和外沟槽区14.3之间的界面14.5对于5-15mm的弯曲半径应当具有在约17-23μm的范围内的半径，并且，芯区和基座区的折射率相当；即，
|ncore-nped|＜0.003(2a)。
光纤设计-模匹配考虑因素
由于接入光纤应用通常伴有将接入光纤接合或利用其它方式耦合至标准单模传输光纤，重要的是该接入光纤的Aeff与标准SMF(例如，前述的可从Corning公司购得的SMF 28)的Aeff匹配。在当前的实践中，这种要求意味着接入光纤也应当是有效单模的，且在约1550nm的信号波长处具有约80-90μm2的Aeff，以及在约1300nm的信号波长处具有约60-70μm2的Aeff。等效地，对于具有圆形横截面的接入光纤芯区，该接入光纤应当具有约8-11μm的芯径。
光纤10的Aeff主要由两个参数控制：芯区12.1和内沟槽区14.2之间的折射率差Δn，即，Δn＝(ncore-ntri)；和芯区12的径向宽度和芯面积，即，在圆形横截面的情况下是芯区的直径D，而在椭圆横截面的情况下例如是芯面积。更具体地，如图2所示，对于给定的D，当折射率差从Δn2减少到Δn1时，基模场的限制减少，这意味着它的Aeff增加。然而，减少的模限制意味着光纤起更差的波导的作用，且光损耗增加，尤其是当光纤遭遇急弯(例如，弯曲半径为5-15mm)时。另一方面，如图3所示，对于给定的Δn，当芯区12的直径从D1增加至D2时，Aeff增加(近似成正比)，但是支持的HOM的数量也增加。通常，可以不希望HOM中存在显著的能量；例如，如果光纤被弯曲，光损耗增加。
在图1的实施例中，其中外芯区(或陆架区)12.2被省略，总的差值(即，ncore-ntri或ncore-ntro或两者)仍然应当满足不等式(1)和/或(2)，芯宽度(例如，直径D)应当在近似
8μm≤D≤11μm    (3)
的范围内，而外包层区14.4的折射率应当近似满足
0.003≤(ncore-nout)≤0.006(4)。
请注意，如果该差值过高，则HOM将被引入芯区，然而，使用下面的部分中描述的设计抑制该HOM。
在图1中还示出了满足减少弯曲损耗以及将Aeff与标准SMF的Aeff匹配的这两个冲突的要求的另一可选的光纤设计。更具体地，芯区12包括包围内芯区12.1的薄的低折射率环形陆架区12.2，如图1所示。陆架区12.2允许增Aeff以与标准SMF的Aeff匹配。陆架区12.2具有比内芯区12.1的直径D小很多的tshlf的厚度。举例来说，D＞＞tshlf且当D＝8-11μm时，近似满足
1.0μm≤tshlf≤4.0μm    (5)。
此外，陆架区12.2的折射率nshlf小于内芯区12.1的折射率，即，ncore＜nshlf。典型地，近似满足(ncore-nshlf)＜0.007，这与标准SMF的折射率差(0.005)接近。优选地，nshlf近似满足下列不等式
0.004≤(ncore-nshlf)≤0.007，和(6)
|nshlf-nout|≤0.002(6a)，
且D在约9-10μm的范围内。
前述的芯区12的设计细节不仅仅促进模匹配还促进了HOM的抑制，这将在下面的部分中进行讨论。
光纤设计-HOM考虑因素
为了抑制HOM，光纤10的包层区14包括基座区14.1，该基座区14.1具有比包层区的其余部分高的折射率nped，即，基座区14.1由较低折射率(ntri)的内沟槽区14.2和较低折射率(ntro)的外沟槽区14.3径向限定。此外，基座区14.1具有比外包层区14.4的折射率(nout)高的折射率。
基座区14.1被构造为使其非基(环形)模中的至少一个与芯区12的至少一个HOM共振耦合。如图4A的简化的折射率分布所示，优选地，芯区12的HOM 18(示意性地示出为第一高阶模)与基座区14.1的非基模20共振，然而芯区的基模22不与基座区的任何模共振。非基模20通常是基座区14.1的最低阶的非基环形模。
术语“共振的或共振地耦合”指的是芯区中的模的有效折射率(neff)基本上与基座区中的非基模的有效折射率相等。从而，芯区12的第一高阶模18的neff18.1基本上与基座区14.1中的非基模20的neff20.1相等，这使得HOM 18中的能量从芯区传输或耦合(箭头24)入基座区的非基模20中并且从其中辐射入外包层区14.4。(箭头26表示这种辐射经由通常存在的漏包层模(leaky claddingmodes)。)在沿光纤传播适当的距离后，这种共振传输和辐射的过程有效地抑制了芯区中的HOM 18。与此不同的是，芯区的基模22的neff22.1不与基座区中的任何模的neff相对应。从而，基模22在芯区中有效地传播，并且不会发生其能量共振传输(否定的箭头28)入基座区的现象。
芯区模和基座区非基模具有基本上相等的折射率的条件意味着，例如，芯区HOM折射率18.1和基座区非基模折射率20.1不会非常不同以至于明显地阻挠这些模之间的光耦合。在本发明的优选实施例中，折射率18.1和20.1之间的差比芯区基模折射率22.1和基座区非基模折射率20.1之间的差小得多。
要被抑制的芯区模和共振基座区模之间的适当的耦合还应当考虑减少后一基座区模返回入前一芯区模的耦合的需要。
此外，光纤10应当被构造为允许不需要的芯区模通过基座区模有效地泄漏。更具体地，环形包层区14.1的泄漏率(leaky rate)应当比从芯区12辐射入外包层区14.1的直接泄漏率大。为了此目的，外沟槽区14.3的宽度或厚度ttro优选与内沟槽区14.2的ttri近似相等；即，
ttro≈ttri。(7)
此外，芯区和基座区之间的耦合不应过大以至于期望的芯区模中断。另一方面，芯区和基座区之间的耦合不应当过小以至于不需要的芯区模不能与要被抑制的基座区非基模充分耦合。接下来，基座区模的泄漏率不应过大以至于芯区和基座区之间的耦合被阻止(即，不充分)。最后，基座区模的泄漏率不应过小，以至于不需要的芯区模的损耗过小，从而不能被有效地抑制。
遵守这些设计原则能确保在芯区12中，例如，基模22有效地传播，但HOM 18被有效地抑制。HOM需要被抑制(或截止)的程度取决于特定的应用。在许多应用中不需要整体的或全部的抑制，这意味着相对低强度的HOM的连续存在是可以容忍的。无论如何，抑制HOM通过例如减少总的插入损耗、降低信号模中的噪声、以及降低微弯损耗来改善系统的性能。
弯曲对图4A的光纤的影响示于图4B中。弯曲前的折射率分布4A被歪斜为由分布4B所示的，从而导致基座区14.1的非基模20的neff20.1b的增加。如果弯曲半径足够小，则非基包层模20可能会变成与芯区12的基模22共振，如箭头30所示。这种共振会不利地增加芯区基模22的光损耗。因此，基座区14.1需要被构造为适应预期的弯曲半径，而不引起芯区基模22与任何包层模尤其与包层非基模20共振。
上述的共振耦合(折射率匹配)的原则也可被应用于对多个不需要的芯区模进行抑制，其通过将它们与基座区的单一非基模共振耦合或通过将它们与一个或多个基座区的不同的非基模共振耦合，每个芯区模都与独立的基座区模共振。
光纤设计原则
在光纤10的设计中的重要的参数包括：内芯区12.1的折射率(ncore)和半径(rcore＝D/2)；环形芯(支架)区12.2(如果存在)的折射率(nshlf)和厚度(tshlf)；基座区14.1的折射率(nped)、半径(rped)和厚度(tped)；外沟槽区14.3的折射率(ntro)和厚度(ttro)；以及内沟槽区14.2的折射率(ntri)和厚度(ttri)。
为了满足典型的低弯曲损耗和高Aeff的要求，需要进行权衡。低弯曲损耗意味着高折射率差，而高折射率差则意味着低Aeff。一个折衷的办法就是使用低差值芯区(相对于陆架区)。如前所述，这个条件被转换为(ncore-nshlf)，从而满足不等式(6)。举例来说，(ncore-nshlf)～0.005。此外，内沟槽区14.2不应当过于影响Aeff，这意味着陆架区12.2(如果存在)不应当过薄；即，它应当满足不等式(5)。
另一方面，从弯曲损耗方面来看，内沟槽区14.2的厚度和折射率是非常重要的。增加内沟槽区的宽度(或厚度)会减少弯曲损耗，但是也会增加不需要的HOM的存在。
HOM的存在也可能会显著地削弱性能，例如，通过多径干扰。从而，本光纤设计的涉及HOM抑制的多个方面也是实现同时满足其它通信系统要求的低弯曲损耗光纤的重要因素。通常，如前面所讨论的，通过满足待抑制的高阶(例如，第一阶)芯区模和基座区非基环模之间的共振条件，即，这两个模的有效折射率应当彼此近似相等，来抑制HOM。在这点上，应当特别注意内芯区12.1和基座区14.1之间的折射率差(ncore-nped)，还应当特别注意基座区的厚度与内芯区的半径的比值tped/rcore。由于ncore～nped这一折射率匹配条件可以通过在大约2-4μm范围内的tped来满足。如果ncore＜nped，折射率匹配通常需要较小的厚度tped，如果ncore＞nped，则需要较大的tped。
弯曲损耗还与弯曲半径相关；即，通常，弯曲程度越严重(弯曲半径越小)，光损耗就越高。然而，如前面所讨论的，存在芯区基模与基座区基模共振的临界弯曲半径(rcrit)。基座区(环)模的环模折射率的变化量为
Δnped＝cnpedrped/rbend    (8)，
其中，c是常数，近似为
0.8≤c≤1.0。(9)
临界半径(rcrit)近似为半径rbend，在该半径处Δnped等于芯区基模22.1(图4A)和芯区高阶模18.1(图4A)之间的模间距Δnms：
rbend0＞rcrit～cnpedrped/Δnms。(10)
在rbend＝rcrit时，芯区基模受到的光损耗极高；即，芯区基模被有效地抑制，这是很不利的情形。为了缓解这个问题，可以减小基座区14.1的半径(rped)，从而获得较小的临界弯曲半径直至操作所需的弯曲半径比临界半径大。
实验结果
这些实例描述了根据本发明的示例性的实施例的弯曲不灵敏的预制件，以及由这些预制件拉制的二氧化硅光纤，其中，芯区12包括内芯区12.1和径向包围内芯区的环形芯区12.2。使用公知的MCVD由二氧化硅玻璃制造光纤，并且，在内芯区12.1中掺有Ge、在环形芯区12.2中掺有F，在内沟槽区14.2中掺有F，在基座区14.1中掺有Ge，在外沟槽区14.3中掺有F。外包层区14.4未被掺杂。这样拉制的光纤具有图5和6所示的折射率差分布。目标分布由虚线迹线I和III示出，而实际分布由实线迹线II和IV示出。径向位置轴(横坐标)给出了各种光纤组成部分：内芯区、陆架区、沟槽区和基座区的实际厚度/半径。
各种材料、尺寸和操作条件仅仅以示例的方式提供，并且不应当限制本发明的范围，除非另有清楚的指出。
实例I(样本PW060217)
在这个实例中，光纤预制件具有18.8mm的直径，拉制的光纤具有119μm或125μm的外径(OD)。各种径向组成部分具有下面的厚度/半径、以及相对于外包层区的折射率差(Δn)：
  光纤区域   厚度(μm)   半径(μm)   Δn
  内芯区   4.9   0.005
  陆架区   2.9   -0.004
  内沟槽区   4.3   -0.008
  基座区   3.2   13.7   0.004
  外沟槽区   6.8   -0.008
  外包层区   22   0.000
这两种光纤用它们的截止波长、弯曲损耗(在5mm的弯曲半径和1650nm的波长处)和MFD(在1550nm波长处)表征，如下表：
 光纤OD(μm)   截止波长(nm)   弯曲损耗(dB/m)   MFD(μm)
 119   1445   ＜0.5   8.8
 125   1505   ＜0.8   9.2
尽管该光纤具有相对较高的截止波长(截止波长为1505nm；信号波长为1553nm)，但是在初步的CATV测试上未表现出损伤。
在这种情况下，由不等式(10)给出的条件rbend＞rcrit以下面的方式满足。根据常数c＝0.8-1.0的值，rcrit被计算为在4.6-5.8mm范围内。利用c＝0.8这一较好的估算值，我们获得rcrit＝4.6mm，这小于rbend＝5mm。如所预期的，当使rbend小于约5mm时，光纤性能会急剧下降。(系数值c＝0.8较好，因为它包括本领域中已知的应力校正。)
我们注意到实例I中的光纤不满足由不等式(6)限定的条件。然而，实施例II可以满足由不等式(6)限定的条件，它为其提高的性能进行了部分说明。
实例II(样本PW061128)
在这个实施例中，光纤预制件具有19mm的直径，拉制的光纤具有125μm的外径(OD)。各种径向组成部分具有下面的厚度/半径、以及相对于外包层区的折射率差(Δn)：
  光纤区域   厚度(μm)   半径(μm)   Δn
  内芯区   4.2   0.004
  陆架区   1.6   -0.001
  内沟槽区   5.7   -0.005
  基座区   2.3   12.7   0.003
  外沟槽区   7.1   -0.005
  外包层区   21   0.000
该光纤用其截止波长、1dB/m的弯曲损耗(在6.25mm的弯曲半径和1550nm的波长处)、以及8.6μm和9.2μm的MFD(分别在1310nm和1550nm波长处)表征，如下所述：
该光纤具有由ITU-2m测量法确定的1304nm的截止波长，该截止波长明显低于实例I中的任一光纤的截止波长。目前，一些客户要求较大的MFD和/或＜1260nm的截止波长，这可以通过牺牲弯曲损耗来获得。下面的实例III就这样的光纤设计进行了说明。
在1320nm处，该光纤有利地比得上在1310nm处＞8.6μm的ITU G.652MFD要求。
该光纤在C波段还显示了可以忽略不计的MPI(多径干扰)。
采用掺杂剂扩散的接合：在1550nm处＜0.5dB/接合。
连接：0.05dB＜额外损耗＜0.1dB。额外损耗看起来是由于由所用的连接技术/设计引起的损耗造成的。
实例III
本实例描述了期望能满足某些系统应用的MFD要求的更严格的截止波长的光纤设计。各种径向组成部分具有下面的厚度/半径、以及相对于外包层区的折射率差(Δn)：
  光纤区域   厚度(μm)   半径(μm)   Δn
  内芯区   4.35   0.004
  陆架区   2.2   -0.004
  内沟槽区   4.7   -0.006
  基座区   2.6   12.6   0.004
  外沟槽区   7.2   -0.006
  外包层区   21   0.000
当该光纤用其更严格的截止波长、弯曲损耗(在7.5mm的弯曲半径处)、以及更严格的MFD表征时，基于已经在具有125μm的OD的光纤上执行的模拟，期望得到下面的结果：1260nm的截止波长；在1550nm处＜0.4dB/m的弯曲损耗；以及在1310nm和1550nm处分别为8.9μm和9.6μm的MFD。
应当理解，上述布置仅仅是可以被设计来体现本发明的原则的应用的许多可能的具体实施例的示例。许多的不同的其它布置也可以由本领域的技术人员根据这些原则设计，而不脱离本发明的实质和范围。
特别地，尽管在上面已经描述了各种光纤尺寸如何影响限制损耗，因此减少了从环形区耦合回芯区中的光能的量，但是本领域的技术人员应当清楚，还有其它的方式能得到相同的结果；例如，通过使用吸收、散射、光纤弯曲、模耦合或增益。此外，这些技术可以分别使用或彼此结合使用。
此外，图7中示出了本发明的接入光纤的示例的高度普遍性的应用。此处，输入光纤(例如，标准SMF 70)将来自系统(smyce)72(例如，传输系统)的光信号传送至设施74(例如，容纳有交易设施或住宅的建筑物)。举例来说，SMF 70与接入光纤76接合，该光纤将信号传送到置于该设备中或与该设备相关联的使用装置或设备78。举例来说，SMF 70和接入光纤76在连接盒77处彼此接合，该连接盒通常位于设施74的墙壁74.1上。然而，该连接盒可被置于该设备中或该设备外的其它位置上。在任一情况下，接入光纤76通常都不具有到使用设备78的直线路径。相反，它通常绕过一个或多个障碍物79通行，这意味着它经常具有至少一个弯曲段或部分76.1。如前面所讨论的，这种弯曲部分可能会具有急弯，其中光纤的弯曲半径为约5-15mm。本发明的接入光纤的模匹配特征允许它们与SMF有效接合，且同时能绕障碍物弯曲而不会受到过多的弯曲损耗。换句话说，SMF 70可以是输出光纤，或者可以是输入光纤和输出光纤。从而，通常SMF 70可以称为输入/输出光纤。
最后，尽管本发明已经强调了本发明的光纤在接入应用中的使用，但是本领域的技术人员还应当清楚，这些光纤的减少的弯曲灵敏度使得它们对于在例如传感器或交通工具(例如，汽车、飞机、火车、船)中的应用具有吸引力。

Claims (20)

1.一种光纤，包括：
具有纵轴的芯区；和
包围所述芯区的包层区，所述芯区和所述包层区被构造为支持和引导基横模的光沿着所述轴的方向在所述芯区中传播，
所述包层区包括：
基座区，该基座区的折射率比所述外包层区的折射率高且与所述芯区的折射率相当，
置于所述芯区和所述基座区之间的环形的内沟槽区，所述内沟槽区的折射率小于所述外包层区的折射率，和
置于所述基座区和所述外包层区之间的环形的外沟槽区，所述外沟槽区的折射率小于所述外包层区的折射率，
所述基座区被构造为使所述芯区的至少一个其它横模与所述基座区的至少一个非基横模共振耦合。
2.根据权利要求1的光纤，其中所述芯区和所述基座区的折射率彼此相差约0.003之内。
3.根据权利要求1的光纤，其中所述芯区和至少一个所述沟槽区之间的折射率差大于约0.007。
4.根据权利要求3的光纤，其中所述芯区的径向宽度在约8至11μm的范围内，且其中所述芯区和至少一个所述沟槽区之间的折射率差在约0.008-0.012的范围内。
5.根据权利要求1的光纤，其中所述基座区的径向厚度为约2-4μm。
6.根据权利要求1的光纤，其中所述外包层区和所述外沟槽区之间的界面位于约17-23μm的半径处。
7.根据权利要求1的光纤，其中所述芯区和所述外包层区之间的折射率差在约0.003-0.006的范围内。
8.根据权利要求1的光纤，其中所述基座区径向地位于所述芯区和所述外包层区之间的约中间位置处。
9.根据权利要求8的光纤，其中0.5＜(rout-rped)/(rped-rcore)＜2.0，其中rout是所述第三区和所述外包层区之间的界面的径向距离，rped是所述基座区的半径，rcore是所述芯区的宽度。
10.根据权利要求1的光纤，其中所述芯区的宽度和所述芯区的折射率被构造为引导所述基模，所述基模在所述光纤的约1300nm的工作波长处的模场面积为约60-70μm2，在所述光纤的约1550nm范围内的工作波长处的模场面积为约80-90μm2。
11.根据权利要求1的光纤，其中所述芯区的所述其它横模的有效折射率和所述基座区的所述横模的有效折射率基本上彼此相等。
12.根据权利要求1的光纤，其中所述基座区被构造为使所述芯区的更高阶横模与所述基座区的非基横模共振耦合。
13.根据权利要求1的光纤，其中所述芯区和所述基座区被构造为减少光能从所述基座区流入所述芯区。
14.根据权利要求13的光纤，其中所述芯区和所述基座区被构造为使光能从所述基座区漏入所述外包层区。
15.根据权利要求1的光纤，其中所述光纤被构造为在一定范围的波长处工作，且其中所述芯区和所述基座区的所述共振横模的有效折射率在所述范围内的多个波长处基本上相等。
16.根据权利要求1的光纤，其中所述基座区被构造为使所述芯区的多个横模与所述基座区的至少一个非基横模共振耦合。
17.一种接入系统，包括：
单模光学输入/输出光纤，用于将信号光传送到接入设施或者从接入设施传送出；
置于所述设施内的使用装置；和
根据权利要求1所述的接入光纤，用于将所述输入/输出光纤耦合至所述使用装置，所述接入光纤被构造为具有基本上等于所述输入/输出光纤的模场面积的模场面积。
18.根据权利要求17的系统，其中，所述接入光纤包括其弯曲半径大于由cnpedrped/Δnmode给出的临界半径的至少一个弯曲光纤段，其中，c是在约0.8-1.0的范围内的常数，nped是所述基座区的折射率，rped是所述基座区的半径，Δnmode是所述芯区的基横模和第一阶横模之间的有效折射率差。
19.根据权利要求18的系统，其中所述弯曲半径在约5-15mm的范围内。
20.根据权利要求1的光纤，其中所述芯区包括内芯区和包围所述内芯区的环形的外芯区，所述外芯区的折射率小于所述内芯区的折射率，且所述外芯区的厚度小于所述内芯区的宽度。
CNA200810107959XA 2007-06-15 2008-05-21 单模光纤中的弯曲不灵敏性 Pending CN101403808A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US81878007A 2007-06-15 2007-06-15
US11/818,780 2007-06-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101403808A true CN101403808A (zh) 2009-04-08

Family

ID=39791366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA200810107959XA Pending CN101403808A (zh) 2007-06-15 2008-05-21 单模光纤中的弯曲不灵敏性

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2003476A1 (zh)
JP (1) JP2008310328A (zh)
CN (1) CN101403808A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102782541A (zh) * 2010-02-26 2012-11-14 康宁股份有限公司 低弯折损耗光纤
CN103907037A (zh) * 2011-09-21 2014-07-02 Ofs菲特尔有限责任公司 优化的超大面积光纤
CN107300738A (zh) * 2017-06-27 2017-10-27 中国电子科技集团公司电子科学研究院 一种光纤
CN107367788A (zh) * 2017-09-20 2017-11-21 北京交通大学 一种大模场改进型多层沟槽光纤
CN109581583A (zh) * 2018-11-21 2019-04-05 华中科技大学 一种多包层光纤及多芯光纤耦合器
CN110431472A (zh) * 2017-01-24 2019-11-08 康宁股份有限公司 光纤和包括该光纤的光学系统

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7817892B2 (en) 2008-05-28 2010-10-19 Ofs Fitel, Llc Bend insensitive fiber optic drop cable for in-home use
EP2388871B1 (en) * 2009-06-17 2020-11-18 Fujikura Ltd. Multiclad optical fiber, optical fiber module, fiber laser, and fiber amplifier
FR2951282B1 (fr) * 2009-10-13 2012-06-15 Draka Comteq France Fibre optique monomode a tranchee enterree
ES2451369T3 (es) 2011-06-09 2014-03-26 Draka Comteq Bv Fibra óptica de modo único
JP5557953B2 (ja) 2011-07-04 2014-07-23 株式会社フジクラ 光ファイバ
DE102016125730A1 (de) * 2016-12-27 2018-06-28 fos4X GmbH Vorrichtung und Verfahren zum Messen der Torsion eines Messobjekts

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4238479B2 (ja) * 1997-12-22 2009-03-18 住友電気工業株式会社 光伝送路
KR100636332B1 (ko) * 1998-09-21 2006-10-19 피렐리 카비 에 시스테미 소시에떼 퍼 아찌오니 확장 파장 밴드용의 광파이버
CN1192259C (zh) * 1999-03-31 2005-03-09 株式会社藤仓 具有高次波型除去功能的多波型光导纤维
JP4101429B2 (ja) * 1999-03-31 2008-06-18 株式会社フジクラ 高次モード除去機能を有する多モード光ファイバ
JP2003029062A (ja) * 2001-07-13 2003-01-29 Sumitomo Electric Ind Ltd グレーティング内蔵光ファイバおよびグレーティング形成用光ファイバ

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102782541A (zh) * 2010-02-26 2012-11-14 康宁股份有限公司 低弯折损耗光纤
CN103907037A (zh) * 2011-09-21 2014-07-02 Ofs菲特尔有限责任公司 优化的超大面积光纤
CN103907037B (zh) * 2011-09-21 2017-06-09 Ofs菲特尔有限责任公司 优化的超大面积光纤
CN110431472A (zh) * 2017-01-24 2019-11-08 康宁股份有限公司 光纤和包括该光纤的光学系统
CN107300738A (zh) * 2017-06-27 2017-10-27 中国电子科技集团公司电子科学研究院 一种光纤
CN107300738B (zh) * 2017-06-27 2024-05-24 中国电子科技集团公司电子科学研究院 一种光纤
CN107367788A (zh) * 2017-09-20 2017-11-21 北京交通大学 一种大模场改进型多层沟槽光纤
CN109581583A (zh) * 2018-11-21 2019-04-05 华中科技大学 一种多包层光纤及多芯光纤耦合器

Also Published As

Publication number Publication date
EP2003476A1 (en) 2008-12-17
JP2008310328A (ja) 2008-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101883998B (zh) 单模光纤中的弯曲不敏感性
CN101403808A (zh) 单模光纤中的弯曲不灵敏性
CN103257397B (zh) 单模光纤
CN110161622B (zh) 多芯光纤、光缆及光连接器
JP5379396B2 (ja) 大きい実効面積を有する伝送用光ファイバ
CN101551488B (zh) 色散位移光纤
CN101055331B (zh) 单模光纤
CN109188603B (zh) 小芯径渐变折射率光纤
US6947652B2 (en) Dual-band bend tolerant optical waveguide
WO2008066805A2 (en) Low bend loss quasi-single-mode optical fiber and optical fiber line
JP2002365464A (ja) 有効面積の広い正分散光ファイバ
CN111399113B (zh) 一种小外径弯曲不敏感单模光纤
CN101893732B (zh) 光纤
CN110824610B (zh) 一种弯曲不敏感单模光纤
CN104345383A (zh) 弯曲不敏感的宽带色散平坦单模光纤
CN101663604A (zh) 具有大有效面积的光纤
CN104345382A (zh) 弯曲不敏感的宽带色散优化单模光纤
CN108983350B (zh) 一种小芯径渐变折射率光纤
Francois Zero dispersion in attenuation optimized doubly clad fibers
CN109358391B (zh) 一种低宏弯损耗的单模耦合光纤
US20230305221A1 (en) Optical fibers for single mode and few mode vcsel-based optical fiber transmission systems
CN104345384A (zh) 弯曲不敏感的宽带色散平坦单模光纤
CN102841403A (zh) 弯曲不敏感的色散平坦单模光纤

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20090408