CN101627329A - 双包层对接光纤的光纤连接器 - Google Patents

Abstract

一种光纤连接器具有双包层对接光纤，其具有深陷的芯线与内部包层折射率曲线和升高的外部包层折射率曲线。双包层对接光纤邻靠单包层场光学纤维以形成主模所跨越的界面而不显著与较高阶模干涉。对接光纤的内部包层半径与芯线半径的比值小于6.5∶1。内部包层的折射率曲线相对于芯线的折射率是深陷的以将主模限制在芯线内。外部包层的升高的折射率将较高阶模更深地拉入该区域，降低与主模的干涉。场光纤和对接光纤的芯线直径相匹配以避免模场直径不匹配。

Description

双包层对接光纤的光纤连接器

技术领域

本发明总地涉及一种光纤连接器，且更具体地涉及一种场端接、预抛光的光纤连接器，其具有用于使由高阶模的激励引起的光干涉效应最小的双包层对接光纤。

背景技术

场端接预抛光光纤连接器包括两光导纤维——场光导纤维(“场光纤”)和内部对接光导纤维(“对接光纤”)——耦合处的界面。这种连接器包括预抛光前表面，其能够与另一兼容光纤连接器连接。在这种连接器中，对接光纤基本上置于两界面之间：场光纤-对接光纤界面，以及在预抛光前表面与兼容连接器的连接器界面。

理想的是，穿过单模场光纤的芯线的所有光能会继续不受阻碍地越过该界面进入预抛光光纤连接器中对接光纤的芯线内。在该理想情况下，据说场光纤与对接光纤之间的界面具有等于1的耦合系数η₁，因为在场光纤的芯线内行进的所有光耦合到用于单模光纤的标以LP₀₁的主模，并行进穿过对接光纤芯线。但实际上，由于场光纤与对接光纤的芯线的错位或者用于场光纤和对接光纤的模场直径(MFD)或光功率分布的不匹配而产生光干涉效应。该错位或不匹配激励用于单模光纤的诸如LP₁₁和LP₀₂模的不希望的高阶相干模，它们在较短长度的对接光纤内相互干涉。该干涉可能是建设性的或破坏性的，在后一种情况下会引起连接器界面的插入损失的整体增加。

需要克服这些和其它问题的一种预抛光快速端接光纤连接器。

发明内容

一种用于端接单包层场光纤的场端接预抛光光纤连接器组件，包括双包层对接光纤和对准件。该对准件接纳场端接场光纤的剥开端，该剥开端邻靠双包层对接光纤的端部，在邻靠点处形成界面。双包层对接光纤包括具有半径r_c的芯线、具有半径r₁的内部包层和具有半径r₂的外部包层。比值r₁∶r_c小于6.5∶1。将内部包层的折射率下掺杂，从而产生至少0.0025的有效折射率，该折射率小于芯线的折射率但大于外部包层的折射率。双包层对接光纤的模场直径(MFD)大致与场光纤的MFD匹配。在一实施方式中，场光纤和双包层对接光纤是单模类型的。在另一实施方式中，场光纤和双包层对接光纤是多模型的。场光纤也可以是双包层光纤。

一种端接单包层场光纤的方法包括将场光纤的端部定位在光纤连接器组件内，使得该端部与至少部分设置在光纤连接器组件内的双包层对接光纤的端部接触。

附图说明

图1是根据本发明一方面的用于端接场光纤12的示例性场端接预抛光光纤连接器10的侧剖视图；以及

图2是包含在图1的示例性光纤连接器10内的双包层对接光纤14的剖视图以及双包层对接光纤14的芯线和包层的相应折射率的折射率曲线。

具体实施方式

图1是根据本发明一方面的用于端接场光纤12的场端接预抛光光纤连接器10的侧剖视图。场光纤12是具有单个包层的单模光导纤维。连接器10将场光纤12与对接光纤14耦合在一起，这形成两光纤12、14在连接器10内彼此邻靠的界面16。连接器10可选地是共同转让的2006年3月14日授权的题为《可逆光导纤维对接光纤连接器(Reversible Fiber Optic Stub FiberConnector)》的美国专利第7,011,454号中大致描述的类型，尽管也可使用其它光纤连接器。对准件18可包括用于将光纤12、14的端部以相互固定关系对准的v形沟槽板条(plank)。箍20围绕对接光纤14的一部分，且对接光纤14的预抛光端位于箍20的预抛光前表面22处，从而它们可一起接纳在接线板或其它装置内的适当构造的端口内。常规缓冲器24围绕场光纤12的一部分。

穿过场光纤12的芯线的光是主模或基模(单模光纤的LP₀₁)，其描述光导纤维内的径向和方位角电磁场分布。在界面16处，在安装期间使场光纤12和对接光纤14并到一起时两光纤的相应芯线可能稍微错位或者跨越光纤12、14的相应露出端表面可能有模场直径(MFD)的不匹配。界面处的芯线错位致使不希望的较高阶模激励。当场光纤12内的光能功率分布是如LP₀₁模中所呈现的径向高斯分布时，芯线包层界面附近的光能激励另外的较高阶模，诸如第二阶模LP₁₁和第三阶模LP₀₂，它们可致使在预抛光前表面22处产生模态干涉。光的激励模是相干的且根据不同的传播常数沿不同路径行进，所以当它们达到对接光纤14端部处的前表面22时，根据相位差，这些模会相互干涉。该干涉与波长无关，且可以是建设性的(当各模的电场组合在一起时)或破坏性的(当一个模的电场抵消另一模的电场时)。破坏性干涉引起所不想要的插入损失增加。

可通过强制压紧光纤的几何形状，诸如通过将具有高同心度K(或低同心度误差)的对接光纤包含在连接器10内来使芯线错位的程度最小。但是，即便使用高同心度对接光纤也可能不能完全消除不理想的模态干涉，所以本发明提出一种双包层专业光纤14，其具有相对窄的内部包层与芯线的相应半径之间的比值以及内部包层相对于芯线和外部包层的折射率深陷。较窄的内部包层与芯线半径比值和芯线与内部包层折射率深陷显著限制光纤14的芯线内的主模并使不希望的较高阶模能够朝向折射率升高的外部包层区域延伸，由此降低芯线内的模态交叠。较佳的是，对接光纤14具有不大于0.5μm的高同心度(或低同心度误差)以使由场光纤12和对接光纤14的相应芯线的错位产生的干涉最小。

图2是双包层对接光纤14的剖视图，该对接光纤14具有芯线30、内部包层32、以及外部包层34，各具有相应的折射系数n_c、n₁、以及n₂和相应的半径r_c、r₁、以及r₂。在图2所示的双包层对接光纤14中，内部包层32的折射率小于芯线30和外部包层34的折射率。内部包层32的折射率用例如氟或硼降低，从而产生至少0.0025的有效折射率，该折射率小于芯线30的折射率但大于外部包层34的折射率。不同于内部包层32的下掺杂的折射率，芯线30的折射率可例如上掺杂有锗。外部包层34的升高的折射率n₂小于芯线30的折射率n_c。双包层对接光纤14与通常可用的凹陷包层光纤的不同在于包层与芯线比值产生所要求的效果，如本文所讨论的那样。内部包层32与芯线30的相应折射率之间的折射率深陷基本上将主模包含在芯线内，而外部包层34的升高的折射率使较高阶模在较大直径上延伸，使它们更易于与外部包层34相互作用。

业已发现，如果双包层光纤的内部包层和芯线的半径之间的比值太大，则较高阶模往往会被包含在芯线内，从而由于模态干涉产生较高的插入损失。内部包层32与芯线30的半径比值(r₁∶r_c)小于6.5∶1。内部包层32与芯线30的较佳半径比值(r₁∶r_c)是约为4.5∶1。通过调节折射率也可形成诸如5.5∶1和3.5∶1的这种小于6.5∶1的其它比值，以充分地将主模包含在芯线30内，同时将较高阶模散布到外部包层34。因为较高级模内的能量集中在远离光轴线的一段距离处，所以它们的能量往往进一步延伸到外部包层34。

芯线与内部包层折射率深陷对于将主模包含在芯线30内上理想的。该深陷的深度通常通过相对折射率差(称为Δ)来表征，其由以下方程给出：

$\mathrm{\Δ}=\frac{n_c-n_1}{n_2}.100\%,$

其中n_c是芯线30的折射率，n₁是内部包层32的折射率，且n₂是外部包层34的折射率。相对折射率差Δ通常表示为百分数。较佳的是，Δ为至少约0.4％但不大于2.5％。

于是，对接光纤14的总体折射率曲线类似于窄而深的折射率沟。窄而深的凹陷曲线限制主模而没有也限制不希望量的较高阶模。那些较高阶模往往散布到折射率升高的外部包层34，它们在那里被外部包层34的升高的折射率环所包含。

较佳的是，双包层对接光纤14的芯线30的直径与场光纤12的芯线直径匹配，由此使两光纤12、14的MFD匹配。于是场光纤12与对接光纤14之间的直接交叠并不增加插入损失或多路径干涉。在一实施例中，对接光纤14是像场光纤12那样的单模光纤。

本发明的所示和上述实施例仅是示例性的且并不意味着以任何方式限制保护范围。相反，考虑本发明包括本文未具体示出或描述的实施例。例如，尽管示出箍20与图1中的对准件18相邻，界面16在对准件18内，但在其它实施方式中，也可使场光纤12与对接光纤14之间的界面在箍内，诸如共同转让的美国专利第6,604,867号中所描述的光纤连接器中所示那样。连接器10的类型可以是LC、SC、FJ、ST、或MTP型。类似地，尽管在上述实施例中，场光纤12和对接光纤14是单模类型，但本发明也考虑多模类型的场光纤12和对接光纤14。此外，尽管将场光纤12描述为单包层光纤，但其也可替代地为双包层光纤，就像对接光纤14那样，诸如用在对弯曲敏感的色散位移光纤或凹陷包层光纤中那样。最后，除了具有高同心度K的对接光纤14，场光纤12也可具有高同心度以更好地对准且场光纤12和对接光纤14的芯线之间的偏移较小。或者，对接光纤14可具有典型的同心度。

尽管已经说明和描述了本发明的特定实施例和应用，但应当理解，本发明并不限于本文所披露的具体结构和构成，且从上述说明显然有各种更改、改变和变型而不脱离本发明。

Claims (21)

1.一种用于端接场光纤的场端接预抛光光纤连接器组件，包括：

双包层对接光纤；以及

对准件，所述对准件接纳所述场光纤的一部分，所述场光纤的端部邻靠所述双包层对接光纤的端部，在所述光纤连接器组件内邻靠点处形成界面。

2.如权利要求1所述的光纤连接器组件，其特征在于，所述双包层对接光纤包括具有半径r_c的芯线、具有半径r₁的内部包层和具有半径r₂的外部包层，其中比值r₁∶r_c小于6.5∶1。

3.如权利要求1所述的光纤连接器组件，其特征在于，所述双包层对接光纤包括具有半径r_c的芯线、具有半径r₁的内部包层和具有半径r₂的外部包层，其中比值r₁∶r_c不大于4.5∶1。

4.如权利要求1所述的光纤连接器组件，其特征在于，所述双包层对接光纤包括具有折射率n_c的芯线、具有折射率n₁的内部包层和具有折射率n₂的外部包层，其中相对折射率差 $\mathrm{\Δ}=\frac{n_c-n_1}{n_2}.100\%$ 为至少约0.4％。

5.如权利要求1所述的光纤连接器组件，其特征在于，所述双包层对接光纤包括具有折射率n_c的芯线、具有折射率n₁的内部包层和具有折射率n₂的外部包层，其中n₂大于n₁。

6.如权利要求1所述的光纤连接器组件，其特征在于，还包括与所述对准件相邻的箍。

7.如权利要求6所述的光纤连接器组件，其特征在于，所述双包层对接光纤的至少一部分设置在所述箍内。

8.如权利要求1所述的光纤连接器组件，其特征在于，所述双包层对接光纤具有不大于0.5μm的低芯线/包层同心度误差。

9.如权利要求1所述的光纤连接器组件，其特征在于，所述双包层对接光纤的模场直径(MFD)大致与所述场光纤的MFD匹配。

10.如权利要求1所述的光纤连接器组件，其特征在于，所述场光纤是单包层光学纤维。

11.如权利要求1所述的光纤连接器组件，其特征在于，所述场光纤是双包层光学纤维。

12.如权利要求1所述的光纤连接器组件，其特征在于，所述场光纤是单模类型的。

13.如权利要求12所述的光纤连接器组件，其特征在于，所述双包层对接光纤是单模类型的。

14.如权利要求1所述的光纤连接器，其特征在于，所述双包层对接光纤包括具有半径r_c的芯线、具有半径r₁的内部包层和具有半径r₂的外部包层，其中比值r₁∶r_c小于6.5∶1，其中所述场光纤和所述双包层对接光纤是单模类型的，且其中所述场光纤是单包层光学纤维。

15.一种用于端接单包层、单模场光纤的场端接预抛光光纤连接器组件，包括：

双包层、单模对接光纤，所述光纤包括具有半径r_c的芯线、具有半径r₁的内部包层、以及具有半径r₂的外部包层，其中比值r₁∶r_c小于6.5∶1；以及

对准件，所述对准件接纳所述单包层场光纤的一部分，所述单包层场光纤的端部邻靠所述双包层对接光纤的端部，从而在所述光纤连接器组件内邻靠点处形成界面。

16.如权利要求15所述的光纤连接器组件，其特征在于，所述芯线具有折射率n_c、所述内部包层具有折射率n₁，且所述外部包层具有折射率n₂，其中有效相对折射率差 $\mathrm{\Δ}=\frac{n_c-n_1}{n_2}.100\%$ 为至少约0.4％。

17.一种端接单包层场光纤的方法，包括将所述场光纤的端部定位在场端接预抛光光纤连接器组件内，使得所述场光纤的所述端部邻靠至少部分设置在所述光纤连接器组件内的双包层对接光纤的端部。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述双包层对接光纤包括具有半径r_c的芯线、具有半径r₁的内部包层和具有半径r₂的外部包层，其中比值r₁∶r_c小于6.5∶1。

19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述双包层对接光纤的模场直径(MFD)大致与所述场光纤的MFD匹配。

20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述双包层对接光纤包括具有折射率n_c的芯线和具有折射率n₁的内部包层，其中n_c与n₁之间的差大于0.0025。

21.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述双包层对接光纤包括具有折射率n_c的芯线、具有折射率n₁的内部包层和具有折射率n₂的外部包层，所述芯线的相对折射率差 $\mathrm{\Δ}=\frac{n_c-n_1}{n_2}.100\%$ 为至少约0.4％。

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