CN103323907A - 抗弯曲的多模光纤和光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗弯曲的多模光纤和光学系统，其中该多模光纤包括：中央纤芯，其由外光包层所包住，其中，所述中央纤芯的外半径约为35微米以上，所述中央纤芯的最大折射率值为n₀，所述中央纤芯相对于所述外光包层具有渐变折射率分布，以及所述中央纤芯具有一定的相对折射率差；内包层，其位于所述中央纤芯和所述外光包层之间；凹槽，其位于所述内包层和所述外光包层之间，其中，所述凹槽具有一定的体积分。该多模光纤展现出降低的弯曲损耗。

Description

抗弯曲的多模光纤和光学系统

技术领域

本发明涉及光纤传输领域，尤其涉及一种弯曲损耗降低的多模光纤。

背景技术

传统上，光纤(即，通常由一个或多个包覆层包住的玻璃纤维)包括传输和/或放大光信号的光纤芯以及将光信号限制在纤芯内的光包层。因此，纤芯的折射率n_c通常大于光包层的折射率n_g(即，n_c>n_g)。

多模光纤通常用于诸如本地网络或LAN(局域网)等要求宽带宽的短距离应用。多模光纤的纤芯的直径通常约为50微米～62.5微米，而单模光纤的纤芯的直径通常约为6微米～9微米。在多模光纤中，对于给定波长，几种光模式沿着光纤同时传播。

多模光纤已经成为ITU-T G.651.1推荐(2007年7月)下的国际标准的主题，其中，ITU-T G.651.1推荐特别定义了与光纤兼容性要求有关的标准(例如，带宽、数值孔径和纤芯直径)。

可以通过以下等式来近似光纤的数值孔径(NA)。

$\mathrm{NA}=\sqrt{n_c^2-n_g^2}$

其中，n_c是中央纤芯的折射率，并且n_g是外包层(例如，外光包层)的折射率。

对于光纤，通常根据将折射率和光纤半径相关联的函数的图形外观来分类折射率分布。传统上，在x轴上示出相对于光纤中心的距离r，并且在y轴上示出(半径r处的)折射率和光纤的外包层(例如，外光包层)的折射率之间的差。对于具有阶跃、梯形、抛物线或三角形的各种形状的图形，折射率分布被称为“阶跃”分布、“梯形”分布、“抛物线”分布或“三角形”分布。这些曲线通常代表光纤的理论分布或设定分布。然而，制造光纤时的限制可能导致略微不同的实际分布。

对于同一传播介质(即，在阶跃折射率多模光纤中)，不同模式的群延时(group delay time)不同。群延时的差异导致在沿着光纤的不同径向偏移传播的脉冲之间产生时滞(即，延迟)。该延迟导致由此产生的光脉冲变宽。光脉冲变宽使该脉冲叠加在尾随脉冲上的风险增大，这导致光纤所支持的带宽(即，数据速率)减小。因此，带宽与在光纤的多模纤芯中传播的光模式的群延时相关联。因而，为了确保宽带宽，期望所有模式的群延时均相同。换句话说，对于给定波长，模间色散(intermodaldispersion)应当为0，或者至少应当使模间色散最小。

为了减少模间色散，远程通信时使用的多模光纤的纤芯的折射率通常从光纤中心向着纤芯与包层的界面逐渐减小(即，“α”纤芯分布)。这种光纤已经使用了很多年，并且在D.Gloge等人发表的“Multimode Theory of Graded-Core Fibers”,Bellsystem Technical Journal 1973,pp.1563-1578中描述了这种光纤的特性，并且在G.Yabre发表的“Comprehensive Theory ofDispersion in Graded-Index Optical Fibers”,Journal ofLightwave Technology,February 2000,Vol.18,No.2,pp.166-177中概括了这种光纤的特性。

可以根据以下等式，通过折射率值n和相对于光纤中心的距离r之间的关系来说明渐变折射率分布(即，α折射率分布)。

$n=n_1\sqrt{1-2\mathrm{\Δ}{\left(\frac{r}{a}\right)}^{\mathrm{\α}}}$ (等式1)

其中：

α≥1，并且α是表示折射率分布的形状的无因次参数；

n₁是光纤纤芯的最大折射率；

a是光纤纤芯的半径；以及

$\mathrm{\Δ}=\frac{(n_1^2-n_0^2)}{{2n}_1^2}$ (等式2)

其中，n₀是多模纤芯的最小折射率，其可以与(最常见是由二氧化硅制成的)外包层的折射率相对应。

因此，具有渐变折射率(即，α分布)的多模光纤具有旋转对称的纤芯分布，以使得沿着该光纤的任何径向方向，折射率的值从该光纤纤芯的中心向着其外围连续减小。当多模光信号在这种渐变折射率的纤芯中传播时，不同的光模式经历不同的传播介质(即，这是由于折射率不断变化)。而不同的传播介质对各光模式的传播速度产生不同的影响。因而，通过调整参数α的值，可以获得对于所有模式实际上均相等的群延时。换句话说，可以修改折射率分布以减少或甚至消除模间色散。

通常，数值孔径较高的多模光纤的宏弯曲损耗(以下称为“弯曲损耗”)较低。

通常，期望中央纤芯直径大于50微米的传统多模光纤对于多数应用均提供充分的抗弯曲性。这种示例性光纤的中央纤芯直径可以为62.5微米且数值孔径可以为0.275，或者其中央纤芯直径可以为80微米且数值孔径可以为0.3。

然而，对于较为紧密的弯曲半径(例如，5毫米)，这种光纤表现出对于高速传输(例如，紧凑型消费电子装置中)可能至关重要的极大弯曲损耗。

国际公开WO 2010/036684涉及纤芯大的光纤。然而，所公开的光纤的中央纤芯半径a和相对折射率差Δ满足如下不等式：

$\frac{\sqrt{2\mathrm{\&Delta;}}}{a}<5.1\&times;{10}^{-3}\mathrm{\&mu;}{m}^{-1}\&CenterDot;$

所公开的光纤的中央纤芯未能提供降低了的微弯曲损耗，这是因为：对于给定Δ值，扩大中央纤芯将会导致微弯曲损耗变大。此外，所公开的中央纤芯半径a和相对折射率差Δ之间的关系导致不期望的较大的微弯曲损耗。

因此，需要一种弯曲损耗降低且中央纤芯直径大于50微米的多模光纤。

发明内容

在第一方面中，本发明涉及一种多模光纤，包括：

中央纤芯，其由折射率值为n_cl的外光包层所包住，并且：

(i)所述中央纤芯的外半径r₁约为35微米以上，

(ii)所述中央纤芯的最大折射率值为n₀，

(iii)所述中央纤芯相对于所述外光包层具有渐变折射率分布，以及

(iv)所述中央纤芯的相对折射率差为：

$\mathrm{\&Delta;}=\frac{n_0^2-n_{c1}^2}{{2n}_0^2};$

内包层，其位于所述中央纤芯和所述外光包层之间，其中所述内包层的外半径为r₂；以及

凹槽，其位于所述内包层和所述外光包层之间，其中所述凹槽的外半径为r₃，所述凹槽相对于所述外光包层的折射率差为Δn₃，并且所述凹槽的体积分为V₃，

其中，

约为5.1×10^-3μm^-1以上。

根据所述第一方面的另一实施例，

约为5.7×10^-3μm^-1以上。

根据所述第一方面的又一实施例，所述凹槽的体积分V₃为-635%-μm²以上。

根据所述第一方面的又一实施例，所述中央纤芯的外半径r₁为36微米以上；并且所述凹槽的体积分V₃为-670%-μm²以上。

根据所述第一方面的又一实施例，所述中央纤芯的外半径r₁为37微米以上；并且

约为5.4×10^-3μm^-1以上。

根据所述第一方面的又一实施例，所述中央纤芯的外半径r₁为38微米以上；并且所述凹槽的体积分V₃为-750%-μm²以上。

根据所述第一方面的又一实施例，所述中央纤芯的外半径r₁为39微米以上；并且

约为5.2×10^-3μm^-1以上。

根据所述第一方面的又一实施例，所述中央纤芯的外半径r₁为39微米以上；并且所述凹槽的体积分V₃为-790%-μm²以上。

根据所述第一方面的又一实施例，所述中央纤芯的外半径r₁为40微米以上。

在第二方面中，本发明涉及一种多模光纤，包括：

中央纤芯，其由折射率值为n_cl的外光包层所包住，并且：

(i)所述中央纤芯的外半径r₁约为35微米～50微米，

(ii)所述中央纤芯的最大折射率值为n₀，

(iii)所述中央纤芯相对于所述外光包层具有渐变折射率分布，以及

(iv)所述中央纤芯的相对折射率差为：

$\mathrm{\&Delta;}=\frac{n_0^2-n_{c1}^2}{{2n}_0^2};$

内包层，其位于所述中央纤芯和所述外光包层之间，其中所述内包层的外半径为r₂；

凹槽，其位于所述内包层和所述外光包层之间，其中所述凹槽的外半径为r₃，所述凹槽相对于所述外光包层的折射率差Δn₃约为-10×10^-3～-5×10^-3，并且所述凹槽的体积分为V₃，

其中，

约为5.1×10^-3μm^-1以上，

所述内包层的外半径r₂和所述中央纤芯的外半径r₁之间的差r₂-r₁约为1微米～3微米，

所述凹槽的外半径r₃和所述内包层的外半径r₂之间的差r₃-r₂约为3微米～7微米，以及

在波长850纳米处，对于以5毫米的曲率半径绕两匝，所述多模光纤的弯曲损耗小于约0.3dB。

根据所述第二方面的又一实施例，

约为5.4×10-³μm^-1以上。

根据所述第二方面的又一实施例，

约为5.9×10^-3μm^-1以上。

根据所述第二方面的又一实施例，所述中央纤芯的外半径r₁为36微米以上；并且

约为5.6×10^-3μm^-1以上。

根据所述第二方面的又一实施例，所述中央纤芯的外半径r₁为37微米以上；并且所述凹槽的体积分V₃为-710%-μm²以上。

根据所述第二方面的又一实施例，所述中央纤芯的外半径r₁为38微米以上；并且约为5.3×10^-3μm^-1以上。

根据所述第二方面的又一实施例，所述中央纤芯的外半径r₁约为39微米～41微米。

根据所述第二方面的又一实施例，所述凹槽的体积分V₃为-650%-μm²以上。

根据所述第二方面的又一实施例，所述中央纤芯的外半径r₁为40微米以上；并且所述凹槽的体积分V₃为-830%-μm²以上。

根据所述第二方面的又一实施例，所述内包层的外半径r₂和所述中央纤芯的外半径r₁之间的差r₂-r₁小于2微米。

根据所述第二方面的又一实施例，所述凹槽的外半径r₃和所述内包层的外半径r₂之间的差r₃-r₂小于5微米。

根据所述第二方面的又一实施例，在波长850纳米处，对于以5毫米的曲率半径绕两匝，所述多模光纤的弯曲损耗小于约0.2dB。

在第三方面中，本发明涉及一种包括根据本发明第二方面的多模光纤的光学系统。

因此，在一个方面中，本发明涉及一种包含由外包层(例如，外光包层)所包住的中央纤芯的光纤。所述外包层的折射率值为n_c1。所述中央纤芯的外半径为r₁，最大折射率值为n₀，并且所述中央纤芯相对于所述外包层具有渐变折射率分布。此外，所述中央纤芯的相对折射率差为以下等式：

$\mathrm{\&Delta;}=\frac{n_0^2-n_{c1}^2}{{2n}_0^2}.$

所述中央纤芯的外半径r₁通常约为30微米～50微米(例如，35微米～50微米)。通常，所述中央纤芯的外半径r₁和相对折射率差Δ满足以下不等式：

$\frac{\sqrt{2\mathrm{\&Delta;}}}{r_1}\&GreaterEqual;5.1\&times;{10}^{-3}{\mathrm{\&mu;m}}^{-1}.$

内包层位于所述中央纤芯和所述外包层之间(例如，直接包住所述中央纤芯)。所述内包层的外半径为r₂，并且所述内包层相对于所述外包层的折射率差为Δn₂。通常，所述内包层的外半径r2和所述中央纤芯的外半径r₁之间的差r₂-r₁约为1微米～3微米。

凹槽位于所述内包层和所述外包层之间(例如，直接包住所述内包层)。所述凹槽的外半径为r₃，并且所述凹槽相对于所述外包层的负的折射率差为Δn₃。通常，所述凹槽的外半径r₃和所述内包层的外半径r₂之间的差r₃-r₂约为3微米～7微米。所述凹槽的折射率差Δn₃通常约为-10×10^-3～-5×10^-3。

在典型实施例中，在波长850纳米处，对于以5毫米的曲率半径绕两匝，所述光纤的弯曲损耗小于约0.3dB。

在另一典型实施例中，在波长850纳米处，对于以5毫米的曲率半径绕两匝，所述光纤的弯曲损耗小于约0.2dB。

在又一典型实施例中，所述中央纤芯的外半径r₁和相对折射率差Δ满足以下不等式：

$\frac{\sqrt{2\mathrm{\&Delta;}}}{r_1}\&GreaterEqual;5.4\&times;{10}^{-3}{\mathrm{\&mu;m}}^{-1}.$

在又一典型实施例中，所述中央纤芯的外半径r₁约为35微米～50微米(例如，约为35微米～45微米)。

在又一典型实施例中，所述中央纤芯的外半径r₁大于约36微米(例如，约为37微米以上)。

在又一典型实施例中，所述中央纤芯的外半径r₁大于约38微米(例如，约为39微米～41微米)。

在又一典型实施例中，所述中央纤芯的外径(即，2r₁)约为62.5微米。

在又一典型实施例中，所述中央纤芯的外径(即，2r₁)约为80微米(即，外半径r₁约为40微米)。

在另一方面中，本发明涉及一种包括根据前述的光纤的多模光学系统。

在以下的详细说明及其附图内，进一步解释本发明的前述示例性发明内容以及其它的示例性目的和/或优点、以及实现这些的方式。

附图说明

图1图示说明根据本发明的示例性光纤的折射率分布。

图2图示说明根据本发明的示例性光纤和比较例光纤的作为弯曲半径(即，曲率半径)的函数的弯曲损耗。

图3图示说明根据本发明的另一示例性光纤和另一比较例光纤的作为弯曲半径(即，曲率半径)的函数的弯曲损耗。

图4说明经历挤捏测试(pinch test)的光纤光缆。

具体实施方式

本发明涉及一种多模光纤，包括：

中央纤芯，其由折射率值为n_cl的外光包层所包住，并且：

(i)所述中央纤芯的外半径r₁约为35微米以上，

(ii)所述中央纤芯的最大折射率值为n₀，

(iii)所述中央纤芯相对于所述外光包层具有渐变折射率分布，以及

(iv)所述中央纤芯的相对折射率差为：

$\mathrm{\&Delta;}=\frac{n_0^2-n_{c1}^2}{{2n}_0^2};$

内包层，其位于所述中央纤芯和所述外光包层之间，其中所述内包层的外半径为r₂；以及

凹槽，其位于所述内包层和所述外光包层之间，其中所述凹槽的外半径为r₃，所述凹槽相对于所述外光包层的折射率差为Δn₃，并且所述凹槽的体积分为V₃，

其中，

约为5.1×10^-3μm^-1以上，并且所述凹槽的体积分V₃为-635%-μm²以上。

在本发明的实施例中：

●约为5.2×10^-3μm^-1以上，优选约为5.3×10^-3μm^-1以上，更优选约为5.4×10^-3μm^-1以上，更优选约为5.6×10^-3μm^-1以上，甚至更优选约为5.7×10^-3μm^-1以上，甚至更优选约为5.9×10^-3μm^-1以上；

●所述中央纤芯的外半径r₁等于或低于50微米；

●所述中央纤芯的外半径r₁为36微米以上，优选为37微米以上，更优选为38微米以上，甚至更优选为39微米以上，甚至更优选为40微米以上，最优选约为39微米～41微米；

●所述凹槽的体积分V₃为-650%-μm²以上，优选V₃为-670%-μm²以上，优选V₃为-710%-μm²以上，更优选V₃为-750%-μm²以上，甚至更优选V₃为-790%-μm²以上，甚至更优选V₃为-830%-μm²以上；

●所述内包层的外半径r₂和所述中央纤芯的外半径r₁之间的差r₂-r₁约为1微米～3微米，优选等于或低于2微米；

●所述凹槽的外半径r₃和所述内包层的外半径r₂之间的差r₃-r₂约为3微米～7微米，优选等于或低于5微米；

●所述凹槽相对于所述外光包层的折射率差Δn₃约为-10×10^-3～-5×10^-3；

●在波长850纳米处，对于以5毫米的曲率半径绕两匝，所述多模光纤的弯曲损耗小于约0.3dB，优选小于约0.2dB。

此外，本发明涉及一种多模光纤，包括：

中央纤芯，其由折射率值为n_cl的外光包层所包住，并且：

(i)所述中央纤芯的外半径r₁约为35微米～50微米，

(ii)所述中央纤芯的最大折射率值为n₀，

(iii)所述中央纤芯相对于所述外光包层具有渐变折射率分布，以及

(iv)所述中央纤芯的相对折射率差为：

$\mathrm{\&Delta;}=\frac{n_0^2-n_{c1}^2}{{2n}_0^2},$

其中，

约为5.1×10^-3μm^-1以上；

内包层，其位于所述中央纤芯和所述外光包层之间，其中所述内包层的外半径为r₂，所述内包层的外半径r₂和所述中央纤芯的外半径r₁之间的差r₂-r₁约为1微米～3微米；

凹槽，其位于所述内包层和所述外光包层之间，其中所述凹槽的外半径为r₃，所述凹槽相对于所述外光包层的折射率差Δn₃约为-10×10^-3～-5×10^-3，并且所述凹槽的体积分为V₃，所述凹槽的外半径r₃和所述内包层的外半径r₂之间的差r₃-r₂约为3微米～7微米，并且所述凹槽的体积分V₃为-635%-μm²以上，

其中，在波长850纳米处，对于以5毫米的曲率半径绕两匝，所述多模光纤的弯曲损耗小于约0.3dB。

此外，本发明涉及一种包括根据本发明的多模光纤的光学系统。

本发明涉及弯曲损耗降低且中央纤芯直径大于50微米的多模光纤。

图1说明根据本发明的示例性光纤的折射率分布。该示例性光纤是包括由外包层(例如，外光包层)包住的中央纤芯(例如，内纤芯)的多模光纤。

如图所示，该示例性光纤还包括位于中央纤芯和外包层之间(例如，直接包住中央纤芯的)内包层。在内包层和外光包层之间配置有(例如，直接包住内包层的)凹槽。

中央纤芯的外半径r₁通常为30微米～50微米，更通常为35微米以上(例如，约为39微米～41微米)。此外，中央纤芯相对于外包层具有渐变折射率分布。中央纤芯的外半径r₁和相对折射率差Δ通常满足以下不等式：

$\frac{\sqrt{2\mathrm{\&Delta;}}}{r_1}\&GreaterEqual;5.1\&times;{10}^{-3}{\mathrm{\&mu;m}}^{-1}.$

利用以下等式来定义中央纤芯的相对折射率差Δ：

$\mathrm{\&Delta;}=\frac{n_0^2-n_{c1}^2}{{2n}_0^2}.$

其中，n₀是中央纤芯的最大折射率值(通常与中央纤芯的中心处的折射率值相对应)，并且n_c1是外包层的折射率值。

光纤的内包层的外半径为r₂。通常，内包层的外半径r₂和中央纤芯的外半径r₁之间的差r₂-r₁(例如，中央纤芯的外半径和凹槽的内半径之间的径向距离)为1微米～3微米(例如，约为2微米以下)。

凹槽的外半径为r₃，并且凹槽相对于外包层的负的折射率差为Δn₃。通常，凹槽的外半径r₃和内包层的外半径r₂之间的差r₃-r₂(例如，凹槽的宽度)为3微米～7微米(例如，约为5微米以下，诸如约为4微米等)。凹槽的折射率差Δn₃(例如，凹槽的深度)通常为-10×10^-3～-5×10^-3。

该多模光纤的宏弯曲性能优良。例如，在波长850纳米处，对于以5毫米的曲率半径绕两匝，该光纤的弯曲损耗通常小于0.3dB(例如，小于0.2dB)。在另一典型实施例中，在波长850纳米处，对于以3毫米的曲率半径绕一匝，该光纤的弯曲损耗小于约0.5dB。

根据本发明的示例性多模光纤包括外径为62.5微米的中央纤芯(即，62.5微米MMF)并且展现出改进的抗弯曲性。另外，示例性多模光纤包括外径为80微米的中央纤芯(即，80微米MMF)并且展现出改进的抗弯曲性。

如上所述，示例性多模光纤包括相对于外包层具有渐变折射率分布的中央纤芯(即，渐变折射率多模光纤或GI-MMF)。GI-MMF的模态结构如下。

在具有如下的折射率分布的多模光纤中：

(等式3)

其中，α约为1.9～2.1，Δ>1.2%，并且a>30微米，可以将引导模式的有效折射率按照如下适当近似：

$\mathrm{\&beta;}={\mathrm{kn}}_1\&CenterDot;{[1-2\mathrm{\&Delta;}{\left(\frac{m}{M}\right)}^{{\stackrel{\mathrm{\&alpha;}}{/}}_{\mathrm{\&alpha;}+2}}]}^{{\stackrel{1}{/}}_2}$ (等式4)

其中，m是模式的阶次，并且

$M={\mathrm{akn}}_1\&CenterDot;\sqrt{\mathrm{\&Delta;}\&CenterDot;\frac{\mathrm{\&alpha;}}{\mathrm{\&alpha;}+2}}$

其中，

并且λ=850纳米。

对于α约等于2的情况，模式之间的间距在一定程度上不依赖于模式阶次m并且仅是中央纤芯的半径a和中央纤芯的高度Δ的函数。

$\left|\mathrm{\&Delta;\&beta;}\right|\&Proportional;\frac{\sqrt{2\mathrm{\&Delta;}}}{a}$ (等式5)

对于Δ=0.9%且a=26微米(作为阈值)的50微米GI-MMF，该模式间距(即，Δβ)等于5.1×10^-3μm^-1。鉴于制造工艺的限制，可能要考虑纤芯直径的可接受公差(例如，±2.5微米)和数值孔径的可接受公差(例如，±0.015)。

在不局限于任何特定理论的情况下，本发明人已发现模式间距影响微弯曲损耗。实际上，考虑到表1的三个示例，较大的

值(即，模式间距标准)对应着较低的微弯曲损耗。在表1中，以百分比的形式给出相对折射率差Δ。

表1

如表1所示，标准从5.06×10^-3增加到5.94×10^-3，这使得微弯曲损耗减半。因此，根据本发明的示例性光纤的中央纤芯的外半径r₁和相对折射率差Δ满足：

大于或等于5.1×10^-3μm^-1(例如，大于或等于5.2×10^-3μm^-1)，诸如大于或等于5.4×10^-3μm^-1(例如，大于或等于5.6×10^-3μm^-1)等。另外，示例性光纤的中央纤芯的外半径r₁和相对折射率差Δ也可以满足：

大于或等于5.7×10^-3μm^-1(例如，大于或等于5.9×10^-3μm^-1)。

可以根据IEC固定直径砂纸鼓测试(即，IEC TR62221，方法B，40微米级砂纸)来对微弯曲进行分析，IEC固定直径砂纸鼓测试提供即使在室温下也影响多模光纤的微弯曲应力状况。IEC TR62221微弯曲-灵敏度技术报告和标准测试过程包括IECTR62221、方法B(固定直径砂纸鼓测试)和方法D(网篮测试)。

为了满足中央纤芯的外半径r₁和相对折射率差Δ之间的前述关系，如表2所示，中央纤芯的半径越大，要求Δ的值越大。在表2中，以百分比的形式给出相对折射率差Δ。

表2

a(μm)	Δ(%)	NA
			25	>0.81	>0.185
31.25	>1.27	>0.232
			40	>2.08	>0.297
50	>3.25	>0.373

通常，对于数值孔径大的光纤，宏弯曲损耗较低。此外，如图2和3所示，在中央纤芯和外包层之间包括凹槽，这使得进一步改进了这些大纤芯半径MMF的宏弯曲特性。

图2图示说明根据本发明的示例性槽辅助光纤(即，示例2)和根据ITU-T G.651.1推荐的比较例光纤(即，示例1)的作为弯曲半径(即，曲率半径)的函数的弯曲损耗。

图3图示说明根据本发明的另一示例性槽辅助光纤(即，示例4)和根据给定环形通量注入(EFL,Encircled Flux Launch)的另一比较例光纤(即，示例3)的作为弯曲半径(即，曲率半径)的函数的弯曲损耗。

发生弯曲之前的光纤内的环形通量(EF)满足下表3的标准。

表3

半径(μm)	EF min	EF max
			10	0.2185	0.0635
15	0.38	0.2215
			20	0.5249	0.4999

对于62.5微米和50微米的MMF，宏弯曲损耗测量所用的EF的条件是根据ITU-T G.651.1推荐和IEC 61280-4-1文献内的EF模板所给出的。

图2和3的比较例光纤(示例1和3)以及示例性光纤(示例2和4)对应于具有表4所列出的参数的光纤。

表4

如上所述，示例2和4是根据本发明的具有宽度(即，r₃-r₂)适当和深度(即，Δn₃)适当的凹槽的光纤。示例1和3是不具有凹槽的比较例光纤。弯曲损耗是在波长850纳米处所测量出的。

如表4所说明以及图2和3所述，凹槽有助于实现弯曲损耗的降低。实际上，示例性光纤所展现出的弯曲损耗是比较例光纤的弯曲损耗的四分之一以下(即，降低为比较例光纤的弯曲损耗的1/4以下)。

在D.Molin,M.Bigot-Astruc和P.Sillard发表的“80μm-coregraded-index MMF for consumer electronic devices”,Optoelectronic Interconnects XII,February 2,2012,Proceedingsof SPIE Vol.8267中进一步描述了弯曲损耗降低的大纤芯光纤的优势。

根据本发明的示例性光纤包括具有特定体积分V₃的凹槽。如这里所使用的，利用以下等式来定义凹槽的体积分V。

$V=2\mathrm{\&pi;}\&times;\underset{r_{\mathrm{int}}}{\overset{r_{\mathrm{ext}}}{\&Integral;}}\mathrm{\&Delta;}\%\left(r\right)\&times;r\&times;\mathrm{dr}$

其中，r_int和r_ext分别是凹槽的内半径和外半径，并且Δ%(r)是以百分比的方式所表示的凹槽相对于外包层的折射率差。本领域技术人员能够认识到该等式可以适用于矩形槽和非矩形槽这两者。

如果凹槽的形状为矩形(即，阶跃折射率分布)，则(上述)等式可以简化为如下等式。

V=Δ%×π×(r_ext ²-r_int ²)

其中，r_ext和r_int分别是凹槽的外半径和内半径，并且Δ%是以百分比的方式所表示的凹槽相对于外包层的折射率差。

在这方面，示例性光纤所包括的凹槽的体积分V₃约为-1710%-μm²～-210%-μm²(例如，体积分V₃约为-830%-μm²)。通常，凹槽的体积分V₃约为-790%-μm²以上(例如，体积分V₃约为-750%-μm²以上)。更通常地，凹槽的体积分V₃约为-710%-μm²以上(例如，体积分V₃约为-670%-μm²以上，诸如约为-635%-μm²以上等)。在典型实施例中，凹槽的体积分V₃约为-750%-μm²～-450%-μm²(例如，约为-628%-μm²～-565%-μm²，诸如约为-600%-μm²等)。

可以对包括根据本发明的一个或多个光纤的光纤光缆进行如图4所示的挤捏测试。在该挤捏测试期间，使光纤光缆本身折叠，由此使在折叠的两侧上的两个光缆部分彼此大致平行，从而在光纤光缆内产生挤捏。由此得到的折叠光缆的最大直径约为光缆的正常直径的两倍。在挤捏点处，光纤光缆变平并且其直径小于光纤的正常直径。尽管光纤光缆在挤捏点处及其附近的直径缩小，但该光缆的其余部分的直径保持正常。使光缆保持处于该挤捏状态并持续约10分钟。在经过了10分钟之后并且在光缆仍保持处于挤捏状态的情况下，(例如，在室温下)对该光缆内的光纤的衰减进行测量。

在挤捏测试期间，在850nm处，根据本发明(且包含在光纤光缆内)的示例性多模光纤的衰减附加损耗通常小于约0.5dB，更通常小于约0.3dB(例如，小于约0.25dB，诸如小于0.20dB等)。

共同受让人的申请号为13/401,026的美国专利申请OpticalFiber Interconnect Cable公开了能够得到良好的挤捏测试性能的示例性光纤光缆。

所述光纤可以有利于缩小整个光纤直径。如本领域技术人员所理解的，直径缩小的光纤具有成本效益，这使得所需的原材料较少。此外，直径缩小的光纤需要较少的(例如，缓冲管和/或光线光缆内的)部署空间，由此有利于增加光纤数量和/或缩小光缆大小。

本领域技术人员能够认识到，具有一次包覆层(以及可选的二次包覆层和/或墨层)的光纤的外径通常约为235微米～265微米(μm)。组分玻璃光纤本身(即，玻璃纤芯和周围的包层)的直径通常约为125微米，这使得总包覆厚度通常约为55微米～70微米。

对于所述光纤，组分玻璃光纤的外径通常约为125微米。对于该光纤周围的包覆层，一次包覆层的外径通常约为175微米～195微米(即，一次包覆层的厚度约为25微米～35微米)，并且二次包覆层的外径通常约为235微米～265微米(即，二次包覆层的厚度约为20微米～45微米)。可选地，所述光纤可以包括厚度通常为2微米～10微米的最外层的墨层。

在一个可选实施例中，光纤可以具有缩小的直径(例如，最外径约为150微米～230微米)。在该可选的光纤结构中，一次包覆层和/或二次包覆层的厚度缩小，而组分玻璃光纤的直径维持在大约125微米。(本领域技术人员能够理解，除非另外说明，否则直径测量值是指外径。)

例如，在这些典型实施例中，一次包覆层的外径可以约为135微米～175微米(例如，约为160微米)，通常小于165微米(例如，约为135微米～150微米)，并且通常大于140微米(例如，约为145微米～155微米，诸如约为150微米等)。

此外，在这种典型实施例中，二次包覆层的外径可以约为150微米～230微米(例如，大于约165微米，诸如190微米～210微米等)，通常约为180微米～200微米。换句话说，光纤的总直径缩小成小于约230微米(例如，约为195微米～205微米，特别地约为200微米)。此外，例如，光纤可以采用公差为+/-5微米的约为197微米的二次包覆层(即，二次包覆层的外径为192微米～202微米)。通常，二次包覆层将维持至少约为10微米的厚度(例如，光纤具有缩小后的厚度为15微米～25微米的二次包覆层)。

在另一可选实施例中，组分玻璃光纤的外径可以缩小成小于125微米(例如，约为60微米～120微米)，可能约为70微米～115微米(例如，约为80微米～110微米)。例如，这可以通过缩小一个或多个包层的厚度来实现。与之前的可选实施例相比较，(i)可以缩小光纤的总直径(即，根据之前的可选实施例来维持一次包覆层和二次包覆层的厚度)，或者(ii)相对于之前的可选实施例，可以(例如，以能够维持光纤的总直径的方式)增加一次包覆层和/或二次包覆层各自的厚度。

例如，对于前者，可以将直径约为90微米～100微米的组分玻璃光纤与外径约为110微米～150微米(例如，约为125微米)的一次包覆层和外径约为130微米～190微米(例如，约为155微米)的二次包覆层相组合。对于后者，可以将直径约为90微米～100微米的组分玻璃光纤与外径约为120微米～140微米(例如，约为130微米)的一次包覆层和外径约为160微米～230微米(例如，约为195微米～200微米)的二次包覆层相组合。

缩小组分玻璃光纤的直径可以使由此得到的光纤更易受到微弯曲衰减的影响。这就是说，对于一些光纤应用而言，进一步缩小光纤直径的优势可能是有价值的。

如上所述，所述光纤可以包括一个或多个包覆层(例如，一次包覆层和二次包覆层)。这些包覆层中的至少一个(通常为二次包覆层)可以是有色的并且/或者具有其它标记，以帮助识别各光纤。可选地，第三级的墨层可以包住一次包覆层和二次包覆层。

在本说明书和/或附图中，已公开了本发明的典型实施例。本发明不限于这些典型实施例。术语“和/或(并且/或者)”的使用包括了所列出的一个或多个关联项的任意组合和所有组合。这些附图是示意性的呈现，因此无需按比例绘制这些附图。除非另外说明，否则这些具体术语用于一般含义和描述的含义，并且这些具体术语并非用于进行限制。

Claims (11)

1.一种多模光纤，包括：

中央纤芯，其由折射率值为n_cl的外光包层所包住，并且：

(i)所述中央纤芯的外半径r₁约为35微米以上，

(ii)所述中央纤芯的最大折射率值为n₀，

(iii)所述中央纤芯相对于所述外光包层具有渐变折射率分布，以及

(iv)所述中央纤芯的相对折射率差为：

$\mathrm{\&Delta;}=\frac{n_0^2-n_{c1}^2}{{2n}_0^2};$

内包层，其位于所述中央纤芯和所述外光包层之间，其中所述内包层的外半径为r₂；以及

凹槽，其位于所述内包层和所述外光包层之间，其中所述凹槽的外半径为r₃，所述凹槽相对于所述外光包层的折射率差为Δn₃，并且所述凹槽的体积分为V₃，

其中，约为5.1×10^-3μm^-1以上，并且所述凹槽的体积分V₃为-635%-μm²以上。

2.根据权利要求1所述的多模光纤，其特征在于，约为5.2×10^-3μm^-1以上，优选约为5.3×10^-3μm^-1以上，更优选约为5.4×10^-3μm^-1以上，更优选约为5.6×10^-3μm^-1以上，甚至更优选约为5.7×10^-3μm^-1以上，甚至更优选约为5.9×10^-3μm^-1以上。

3.根据权利要求1或2所述的多模光纤，其特征在于，所述中央纤芯的外半径r₁等于或低于50微米。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的多模光纤，其特征在于，所述中央纤芯的外半径r₁为36微米以上，优选为37微米以上，更优选为38微米以上，甚至更优选为39微米以上，甚至更优选为40微米以上，最优选约为39微米～41微米。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的多模光纤，其特征在于，所述凹槽的体积分V₃为-650%-μm²以上，优选V₃为-670%-μm²以上，优选V₃为-710%-μm²以上，更优选V₃为-750%-μm²以上，甚至更优选V₃为-790%-μm²以上，甚至更优选V₃为-830%-μm²以上。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的多模光纤，其特征在于，所述内包层的外半径r₂和所述中央纤芯的外半径r₁之间的差r₂-r₁约为1微米～3微米，优选等于或低于2微米。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的多模光纤，其特征在于，所述凹槽的外半径r₃和所述内包层的外半径r₂之间的差r₃-r₂约为3微米～7微米，优选等于或低于5微米。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的多模光纤，其特征在于，所述凹槽相对于所述外光包层的折射率差Δn₃约为-10×10^-3～-5×10^-3。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的多模光纤，其特征在于，在波长850纳米处，对于以5毫米的曲率半径绕两匝，所述多模光纤的弯曲损耗小于约0.3dB，优选小于约0.2dB。

10.一种多模光纤，包括：

中央纤芯，其由折射率值为n_cl的外光包层所包住，并且：

(i)所述中央纤芯的外半径r₁约为35微米～50微米，

(ii)所述中央纤芯的最大折射率值为n₀，

(iii)所述中央纤芯相对于所述外光包层具有渐变折射率分布，以及

(iv)所述中央纤芯的相对折射率差为：

$\mathrm{\&Delta;}=\frac{n_0^2-n_{c1}^2}{{2n}_0^2},$

其中，

约为5.1×10^-3μm^-1以上；

内包层，其位于所述中央纤芯和所述外光包层之间，其中所述内包层的外半径为r₂，所述内包层的外半径r₂和所述中央纤芯的外半径r₁之间的差r₂-r₁约为1微米～3微米；

凹槽，其位于所述内包层和所述外光包层之间，其中所述凹槽的外半径为r₃，所述凹槽相对于所述外光包层的折射率差Δn₃约为-10×10^-3～-5×10^-3，并且所述凹槽的体积分为V₃，所述凹槽的外半径r₃和所述内包层的外半径r₂之间的差r₃-r₂约为3微米～7微米，并且所述凹槽的体积分V₃为-635%-μm²以上，

其中，在波长850纳米处，对于以5毫米的曲率半径绕两匝，所述多模光纤的弯曲损耗小于约0.3dB。

11.一种光学系统，其包括根据权利要求1至10中任一项所述的多模光纤。

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