CN103364869A - 用于光纤连接器的单模光纤 - Google Patents

Abstract

本发明公开在光纤连接器中用作短光纤的单模光纤。光纤经配置以最小化多径干扰（multipath interference；MPI）的不利影响，所述多径干扰可能出现在具有较大群折射率差的短单模传统短光纤中。光纤还经配置以具有模场直径，所述模场直径实质上与意欲用作机械拼接连接器中的场光纤的单模光纤的模场直径相同，连同截止波长λ_C≦1200nm。本发明还公开使用光纤作为短光纤的光纤连接器。

Description

用于光纤连接器的单模光纤

优先权

本申请案根据专利法请求2012年3月30日提交的美国申请案第13/436,286号的优先权权益，本案依赖所述申请案的内容且所述申请案的内容以引用的方式全文并入本文中。

技术领域

本公开案涉及光纤及光纤连接器，且尤其涉及用于光纤连接器的单模光纤。

背景技术

光纤连接器在各种电信应用中用于将一个光纤连接到另一光纤或将光纤连接到电信装置。某些光纤连接器（例如，机械拼接连接）包括称作短光纤的一短截单模光纤（SMF），所述单模光纤与场光纤接口连接，所述场光纤由终端用户插入到场中的连接器内。当连接器可操作地连接（配合）到另一连接器时，短光纤驻留在场光纤自己的连接器的场光纤与配合连接器的短光纤之间。

当对齐所有光纤并且所有光纤在大小和配置上以其他方式匹配时，光在最低模式或基本模式（即LP₀₁模式）下在场光纤和短光纤中行进。然而，即使光纤为SMF，光纤的模场直径（MFD）中的未对齐、未匹配或所述未对齐、未匹配和其他因素的组合可能导致光在高阶模式（例如LP₁₁模式）下短距离行进。因此，尽管光纤可设计成SMF，但存在光纤作为多模光纤工作的情况。

在不同导引模式下行进的相干光采用不同光路并且可能导致多径干扰（MPI）。MPI可使光传输穿过连接器以具有显著时变起伏，所述时变起伏由于使用设计用于长途电信应用的现成的SMF而加剧。MPI和伴随的功率起伏为不合意的，并且MPI和伴随的功率起伏降低了其中使用光纤连接器的电信系统的性能。

发明内容

在本文中公开适合在光纤连接器中用作短光纤的单模光纤。单模光纤具有实质上匹配标准SMF的模场直径的基本模式（LP₀₁），以降低或最小化连接器损耗。

本公开案的一方面是一种用于具有工作波长λ的光纤连接器中的单模光纤（“光纤”）。光纤包括具有半径r₀的芯与直接包围芯的包层，其中芯与包层支持基本模式。芯与包层定义相对折射率分布Δ，所述相对折射率分布Δ定义截止波长λ_C≦1200nm及模场直径MFD_SN，所述模场直径MFD_SN为：a）当工作波长λ=1310nm时，介于8.2μm与9.7μm之间，以及b）当工作波长λ=1550nm时，介于9.2μm与10.9μm之间。

本公开案的另一方面是用于具有工作波长λ的光纤连接器中的光纤。光纤具有具有半径r₀的芯和直接包围芯的包层，其中芯半径r₀在从3.5μm至5.5μm的范围内。芯和包层定义相对折射率分布Δ，所述相对折射率分布Δ定义截止波长λ_C≦1200nm且所述相对折射率分布Δ具有在从0.26%至0.40%的范围内的最大相对折射率Δ₀。芯与包层也定义模场直径MFD_SN，所述模场直径MFD_SN为：a）当工作波长λ=1310nm时，介于8.2μm与9.7μm之间，以及b）当工作波长λ=1550nm时，介于9.2μm与10.9μm之间。

本公开案的另一方面是一种光纤连接器，所述光纤连接器利用如本文中所公开的光纤作为短光纤。连接器具有第一对齐构件，所述第一对齐构件可操作地支撑短光纤，其中短光纤具有末端。连接器还包括第二对齐构件，所述第二对齐构件可操作地支撑单模场光纤，以使得短光纤和单模场光纤各自的末端可操作地对齐并接口连接。

本领域技术人员参考以下说明书、权利要求书和附图将更进一步地理解和了解本公开案的所述方面及其他方面。

附图说明

在结合附图时参考以下具体实施方式可对本公开案有更全面的理解，其中：

图1为示范性先前技术光纤连接器的示意横截面视图，所述光纤连接器利用单模短光纤；

图2为在未对齐配置中的第一短光纤、第二短光纤和场光纤的近视侧面图，在如图1中的所述光纤连接器的两个光纤连接器可操作地配合时可能出现所述未对齐配置；

图3为工作波长λ（微米）对传输率（dB）的图表且图示示范性传统短光纤的示范性传输效率曲线，其中图表中图示约32nm的峰到峰波长间隔Δλ；

图4图示根据本公开案的示范性单模光纤与两个相对示范性理想化的相对折射率分布Δ的横截面视图；

图5为根据本公开案的示范性单模光纤的六个设计实例EX1到EX6的相对折射率分布Δ作为半径r的函数连同图4的两个示范性理想分布的图表；及

图6类似于图1且示意性地图示示范性光纤连接器，所述光纤连接器使用本公开案的光纤作为短光纤。

具体实施方式

现详细参考本公开案的各个实施方式，所述实施方式的实例在附图中图示。在可能的情况下，贯穿图式，使用相同或类似元件符号和符号指示相同或类似部分。图式不一定是按比例的，且本领域技术人员将认识到图式何处已被简化以图示本公开案的关键方面。

下文阐述的权利要求书并入本具体实施方式中并构成本具体实施方式的部分。

符号μm和用词“微米”在本文中可交换地使用。

模场直径或MFD为在光纤中传播的光的光斑大小或波束宽度的量度。MFD为源波长、光纤芯半径（r0）和光纤折射率分布的函数。在实例中，模场直径MFD可使用彼特曼（Peterman）II法测量，其中MFD=2w，且

$w^2=2\frac{{\∫}_0^{\∞}{E}^2\mathrm{rdr}}{{\∫}_0^{\∞}{(\mathrm{dE}/\mathrm{dr})}^2}\mathrm{rdr},$

其中E为光纤中的电场分布，且r是光纤的径向坐标。标准兼容单模光纤的MFD在本文中表示为MFD_S，而下文共公开的单模光纤100的MFD表示为MFD_NS。

如本文中使用的术语“相对折射率”定义为：

Δ(r)=[n(r)²–n_REF ²)]/2n(r)²，

其中除非另有说明，n(r)为半径r处的折射率。除非另有说明，相对折射率定义在1550nm处。在一个方面中，参考折射率n_REF为石英玻璃。在另一方面中，n_REF为包层的最大折射率。除非另有说明，如在本文中所使用，相对折射率由Δ表示且所述相对折射率的值以“%”为单位给定。在其中区域的折射率小于参考折射率n_REF的情况下，相对折射率为负的且被称为具有压低的区域或压低的折射率，并且除非另有说明，在相对折射率为最负的点处计算最小相对折射率。在其中区域的折射率大于参考折射率n_REF的情况下，相对折射率为正的且区域可被称为凸起的或具有正的折射率。

如本文中使用的参数α（也叫“分布参数”）涉及相对折射率Δ，所述相对折射率Δ的单位为“%”，其中r为半径（径向坐标），且r通过下式定义：

$\mathrm{\Δ}\left(r\right)={\mathrm{\Δ}}_0[1-{\left(\frac{r-r_m}{r_0-r_m}\right)}^{\mathrm{\α}}],$

其中r_m为其中Δ(r)为最大Δ₀的点，r₀为其中Δ(r)%为零的点，且r在r_i ≦r≦r_f的范围内，其中Δ(r)如以上定义，r_i为α分布的初始点，r_f为α分布的最终点，且α为指数，所述指数为实数。对于阶梯折射率分布，α＞10且对于梯度折射率分布，α＜5。在此应注意，可使用用于芯半径r₀与最大相对折射率Δ₀的不同形式而不影响Δ的基本定义。最大相对折射率Δ₀也被称为“芯delta”，且这些术语在本文中可交换地使用。

除非另有规定，否则对本文中所引用的任何范围的限制被认为是包含在内且因此是在范围之内的。

如本文中使用的术语“掺杂物”指的是改变玻璃相对于纯无掺杂SiO₂的相对折射率的物质。不是掺杂物的一个或更多个其他物质可能存在于光纤的区域（例如，芯），所述区域具有正相对折射率Δ。

术语“模式”是导引模式的简称。如本文中所使用的术语单模光纤意指经设计以仅支持单一模式（对于较大长度的光纤（例如，2米或更长））而在某些情况下可支持多个模式（对于短距离（例如，几十毫米，例如，长度L≦20mm））的光纤。相反，多模光纤意指经设计以支持基本模式和至少一个高阶模式（对于较大长度的光纤，例如2米或更长）的光纤。

模式的截止波长λ_C是最小波长，超出所述最小波长，一模式终止在光纤中传播。单模光纤的截止波长为最小波长，在所述最小波长下，光纤将仅支持一个传播模式，即在截止波长之下，两个或两个以上模式可传播。通常多模光纤的最高截止波长λ_C对应于LP₁₁模式的截止波长。可在Jeunhomme的SingleMode Fiber Optics中第39-44页（1990年，纽约Marcel Dekker）中找到数学定义。其中理论的光纤截止描述为波长，在所述波长下，模式传播常数变为等于外包层中的平面波传播常数。所述理论的截止波长适用于无限长、笔直的光纤，所述光纤不具有直径变化。测量的截止波长λ_C通常低于理论截止波长，对于具有实质上直的布局的2米的光纤，典型地低了20nm至50nm。

工作波长λ为特殊光纤工作的波长，其中示范性第一工作波长和示范性第二工作波长为1310nm和1550nm，所述工作波长通常在电信系统中使用，所述电信系统包括本文中所公开类型的光纤连接器。

如在下文中所使用的用语“SMF-28e光纤”指的是由纽约Corning的Corning,Inc.制造的特殊类型的标准兼容单模光纤。术语“SMF-28e”是Corning,Inc的注册商标。

图1为传统示范性光纤连接器（“连接器”）10的示意性横截面图，所述光纤连接器通常基于来自北卡罗来纳州Hickory的Corning Cable Systems LLC的

光纤连接器。连接器10包括短光纤20，所述短光纤20具有相对的末端22和末端24，且在实例中，所述短光纤20具有在从13mm到20mm的范围之内的长度L。短光纤20由短对齐构件30（例如，套管）支撑，且在实例中，短光纤使用（例如）环氧树脂紧固在所述短对齐构件30中。短对齐构件30具有端面或末端32，所述端面或尖端32经工厂抛光以使得相应短光纤末端22也被抛光。

光纤连接器10还包括单模场光纤（“场光纤”）40，所述场光纤40具有末端42，且所述场光纤40由对齐构件50（例如，套管）可操作地支撑。通过对齐与接口连接在两个光纤各自的末端24与42处的所述两个光纤，将短光纤20光学地耦接至场光纤40。换句话说，在短光纤与场光纤之间做机械拼接。所述操作（例如）通过机械或熔接构件60来完成，所述机械或熔接构件60包括内部64，在实例中，所述内部64含有折射率匹配材料（例如，凝胶）66。

图1还图示经配置以与连接器10配合的配合连接器10'的端部。配合连接器10'可为短光纤型的连接器，所述连接器包括对齐构件30'，所述对齐构件30'支撑在平直面32'处具有末端22'的短光纤。配合连接器10'还可以是构建在光纤跳线上的常规连接器。

图1中图示的先前技术类型的连接器10中，标准兼容（以下为“标准”）单模光纤（SMF）典型地用于短光纤20。然而，如上文所论述，标准SMF通常并不严格地限于针对几厘米的短光纤在1310nm或1550nm的工作波长λ下的单模工作。在某些条件下，高阶模式可在标准SMF中传播。因此，在下文的论述中，标准SMF光纤20描述为具有多模光纤的某些属性，例如群折射率差Δn_g。

对于长度为几米的标准SMF而言，高阶模式被完全减弱，且因此没有观测到。然而，在长度明显更短（例如，与短光纤20相关联的所述长度）时，标准SMF可在高阶模式下输送有效功率。此外，对于标准SMF，基本模式与高阶模式之间的群折射率差Δn_g可能非常大。因此，在标准SMF中行进越过不同光路的光可能干扰，从而导致前述不利MPI。

图2为在未对齐配置下的连接器10'的短光纤20'、连接器10的短光纤20和连接器10的场光纤40的近视图，在图1的连接器10'和连接器10配合时可能出现所述未对齐配置。图2中图示的三个光纤在接口I1和接口I2处光学耦接（即介于光纤之间的配合接口）。在所述配置中，短光纤20'为发射光纤，且场光纤40为接收光纤。短光纤20与20'及场光纤40均为标准SMF。

光纤20'和光纤20图示为在接口I1处相对于彼此未对齐（偏移），而短光纤20和场光纤40图示为在接口I2处相对于彼此未对齐。所述未对齐可能且确实在实践中发生。

如图2的下半部分中所图示，基本模式LP₀₁在连接器10'的短光纤20'中朝向短光纤20行进。因为短光纤20和短光纤20'未对齐，所以基本模式LP₀₁激发高阶LP₁₁模式以在短光纤20中行进，以使得现在基本模式LP₀₁和高阶模式LP₁₁两个都在短光纤20中行进。当所述两个模式遭遇未对齐场光纤40时，短光纤20的基本LP₀₁模式主要耦合到场光纤40的基本LP₀₁模式。然而，短光纤20的基本LP₀₁模式的一些光耦合到场光纤40的高阶LP₁₁模式。

类似地，短光纤20的高阶LP₁₁模式主要耦合到场光纤40的高阶LP₁₁模式。短光纤20的高阶LP₁₁模式的一些光也耦合到场光纤40的基本LP₀₁模式。在场光纤40中传播一定长度后，LP₁₁模式被截止，并且仅基本LP₀₁模式在所述场光纤40中行进。如图示，通过光检测器70和相应电信号S70最终检测到来自基本LP₀₁模式的光。因为来自短光纤20的LP₀₁模式和LP₁₁模式具有不同相位，所以由于干扰影响，场光纤40中的激发LP₀₁模式的功率展现出作为波长的函数的振荡行为。与高阶模式LP₁₁相关联的光流失。

已用作传统连接器10中的短光纤20的标准SMF光纤已典型地经设计以符合用于电信系统中的长距离传输的ITU G.652标准。然而，短光纤明显短距离工作，且因此不需要符合所述特殊标准。另一方面，本文中公开的用作短光纤的SMF光纤100经设计以提高传统短光纤中的连接器性能，因为所述SMF光纤100并未定做用于长距离应用。因此，由于与并非设计用作短光纤的现成标准SMF相关联的限制，所述光纤100不受性能制约。

单模光纤

本公开案的一方面是SMF光纤，所述SMF光纤具有截止波长λ_C＜1200nm及具有模场直径MFD_NS的基本模式，所述模场直径MFD_NS实质上匹配标准SMF的模场直径MFD_S以提供用于低连接器损耗和降低的多路径干扰（MPI）。本文中公开的SMF光纤可用于连接器中作为短光纤以降低插入损耗。此外，所述SMF光纤具有以下优势：所述SMF光纤可容易地使用现存单模光纤生产过程制造。

再次参考图2，通过场光纤40传输的光学功率的量取决于两个光学接口（接头）I1和I2处的耦接或传输效率。传输效率通过两个接口连接光纤之间的未对齐（偏移）量、所述接口连接光纤在第一接口和第二接口处的定向（角度）和光纤内行进的光的偏振来决定。所传输的光学功率的量还取决于光纤中越过光纤段的长度的高阶模式的衰减和不同模式之间的延迟。短光纤可具有在从10mm到20mm的范围内的长度L，其中15mm到20mm是典型的。

传输效率η可在数学上表达为：

$\mathrm{\η}={\mathrm{\η}}_{0101}^{\left(1\right)}{\mathrm{\η}}_{0101}^{\left(2\right)}+\underset{l,m}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\η}}_{01\mathrm{lm}}^{\left(1\right)}{\mathrm{\η}}_{\mathrm{lm}01}^{\left(2\right)}{e}^{-{\mathrm{\α}}_{\mathrm{lm}}L}+\underset{l,m}{\mathrm{\Σ}}2\sqrt{{\mathrm{\η}}_{0101}^{\left(1\right)}{\mathrm{\η}}_{0101}^{\left(2\right)}{\mathrm{\η}}_{01\mathrm{lm}}^{\left(1\right)}{\mathrm{\η}}_{\mathrm{lm}01}^{\left(2\right)}}{e}^{-\frac{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{lm}}}{2}L}\cos \left(\frac{2\mathrm{\π\Δ}{n}_{\mathrm{lm}}L}{\mathrm{\λ}}\right)\·---\left(1\right)$

在多数情况下，LP₁₁模式为主要高阶模式，在此情况下：

$\mathrm{\η}={\mathrm{\η}}_{0101}^{\left(1\right)}{\mathrm{\η}}_{0101}^{\left(2\right)}{+\mathrm{\η}}_{0111}^{\left(1\right)}{\mathrm{\η}}_{1101}^{\left(2\right)}{e}^{-2{\mathrm{\α}}_{11}L}+2\sqrt{{\mathrm{\η}}_{0101}^{\left(1\right)}{\mathrm{\η}}_{0101}^{\left(2\right)}{\mathrm{\η}}_{0111}^{\left(1\right)}{\mathrm{\η}}_{1101}^{\left(2\right)}}{e}^{-\frac{{\mathrm{\α}}_{11}}{2}L}\cos \left(\frac{2\mathrm{\π\Δ}{n}_{11}L}{\mathrm{\λ}}\right),---\left(2\right)$

其中

是LP₀₁模式从发射光纤到短光纤的耦合系数，

是从短光纤到接收光纤的耦合系数，

是从LP₀₁模式到高阶模式LP_lm的耦合系数，

是第二接头处从LP_lm模式到LP₀₁模式的耦合系数，Δn_lm是LP_lm模式与LP₀₁模式之间的有效折射率差，λ是来自相干光源（未图示）的光的工作波长，且α_lm是LP_lm模式的衰减系数并且并不与和有效折射率分布Δ相关联的α参数混淆。

根据式(2)，传输效率起伏可表达为：

$\frac{\mathrm{d\η}}{\mathrm{d\λ}}=\frac{4\mathrm{\πL}}{{\mathrm{\λ}}^2}(\mathrm{\Δ}{n}_{11}-\frac{\mathrm{d\Δ}{n}_{11}}{\mathrm{d\λ}})\sqrt{{\mathrm{\η}}_{0101}^{\left(1\right)}{\mathrm{\η}}_{0101}^{\left(2\right)}{\mathrm{\η}}_{0111}^{\left(1\right)}{\mathrm{\η}}_{1101}^{\left(2\right)}}{e}^{-\frac{{\mathrm{\α}}_{11}}{2}L}\sin \left(\frac{2\mathrm{\π\Δ}{n}_{11}L}{\mathrm{\λ}}\right)$       $\·\left(3\right)$

$=\frac{4\mathrm{\πL}}{{\mathrm{\λ}}^2}\mathrm{\Δ}{n}_{g11}\sqrt{{\mathrm{\η}}_{0101}^{\left(1\right)}{\mathrm{\η}}_{0101}^{\left(2\right)}{\mathrm{\η}}_{0111}^{\left(1\right)}{\mathrm{\η}}_{1101}^{\left(2\right)}}{e}^{-\frac{{\mathrm{\α}}_{11}}{2}L}\sin \left(\frac{2\mathrm{\π\Δ}{n}_{11}L}{\mathrm{\λ}}\right)$

图3为工作λ波长（微米）对传输率（dB）的图表且图示示范性传统短光纤的示范性传输效率，其中图表中图示约32nm的峰到峰波长间隔Δλ。根据式(3)，峰到峰波长间隔（即，传输起伏波长间隔）可通过以下关系获得：

Δλ＝λ²/(Δn_g11L)，  (4)

其中Δn_g11为LP₁₁模式对LP₀₁模式的群折射率差，且L为光纤的长度。作为参考，对于由SMF-28e光纤制成的短光纤，如图表中所图示，群折射率差Δn_g11=0.004、工作波长λ=1310nm及长度L=13.3mm产生约32nm的传输起伏波长间隔Δλ（对于L=15mm，Δλ为约29nm）。所述传输起伏波长间隔Δλ相对较短且体现为MPI出现在所述长度的短光纤的高可能性。

式（3）和式（4）显示存在影响传输效率中的起伏的三个主要因素：高阶模式的损耗、群折射率差Δn_g及在光纤接口的耦接系数η。尤其可通过增加高阶模式的损耗降低传输起伏，同时最优化耦接系数。一种增加高阶模式损耗的方式为降低光纤的截止波长λ_C。

图4为根据本公开案的示范性SMF光纤（“光纤”）100的横截面视图。光纤100具有芯区域（“芯”）110和包层区域（“包层”）120，所述芯区域110具有半径r₀，所述包层区域120直接包围芯。在实例中，芯110包含纯石英玻璃（SiO₂）或具有一或多种掺杂物的石英玻璃。掺杂物用以增加梯度折射率方式中的相对折射率Δ，虽然所述掺杂物可用以形成实质上阶梯状折射率分布。在理想的情况下，相对折射率在r=0（即，在光纤中心轴A₀上）时具有最大Δ₀且在r=r₀时单调减小至值Δ=0。合适的掺杂物包括GeO₂、Al₂O₃、P₂O₅、TiO₂、ZrO₂、Nb₂O₅及Ta₂O₅以及所述物质的组合。示范性包层120具有单一层，其中均匀（即，恒定）相对折射率Δ=0向外达到包层外半径r_F。

图4还包括用于相对折射率Δ的两个理想化示范性分布，即阶梯折射率（或阶梯状）分布及抛物线分布。在其中可由前述的α参数描述相对折射率Δ的情况下，所述相对折射率Δ有时被称为“alpha分布”。在实践中，由于制造过程的细节，实际的相对折射率分布可不同于理想化的分布。实际的（测量的）相对折射率分布Δ的实例在下文以及图5中介绍并图示。

本文中公开的光纤100具有相对低的截止波长λ用于降低MPI，而MFD实质上与连接器中典型地使用的标准SMF匹配。因此，在一个示范性实施方式中，选择关键相对折射率分布参数（Δ₀、α、r₀）以达到截止波长λ_C≦1200，而在另一示范性实施方式中，λ_C≦1160nm。

标准SMF具有相对折射率分布并具有电缆截止波长λ_CC=1260nm，所述相对折射率分布经最佳化以符合ITU G.562标准，所述截止波长对应于约1320nm的光纤截止λ_C、MFD_s=9.2μm±0.5μm及在1300nm与1324nm之间的零色散波长。所述限制不允许实质上降低MPI，以使得光纤连接器中的标准SMF的使用不利地影响连接器性能。

本文中公开的光纤100具有相对低的截止波长λ_C≦1200nm及MFD_SN，所述MFD_SN与用于标准SMF的MFD_S大约一样，其中MFD_S在λ=1310nm处为9.2μm±0.5μm及在λ=1550nm处为10.4μm±0.5μm。

在示范性实施方式中，选择相对折射率分布参数Δ₀、α及r₀以使得光纤100具有降低的截止波长λ_C≦1200nm以及MFD_NS≈MFD_S。下表1阐明光纤100的EX1到EX6的六个设计实例。在实例中，芯delta（即Δ₀）的范围从0.28%到0.39%，芯半径r₀的范围从3.85μm到5.1μm，且α的范围从2到200。EX1到EX5具有实质上阶梯状相对折射率分布且EX6为实质上抛物线折射率分布。

在光纤100的示范性实施方式中，芯delta（Δ₀）可在从0.26%至0.40%的范围内，且芯半径r₀可在从3.5μm到5.5μm的范围内。

对于所有实例EX1到EX6，理论截止波长λ_C低于1200nm。在此应注意，光纤的测量的截止波长λ_C通常低于理论的截止值。

在λ=1310nm处的MFD_SN的范围从8.7μm到9.7μm，且在λ=1550nm处的MFD_SN的范围从10.1μm到11.3μm，所述数据大体匹配标准SMF的MFD。在光纤100的示范性实施方式中，当工作波长λ=1310nm时，MFD_SN在从8.2μm与9.7μm的范围内，并且当工作波长λ=1550nm时，MFD_SN在从9.2μm到10.9μm的范围内。

下表2阐明用于六个不同示范性光纤100（表示为F1到F6）的数据，所述光纤100使用外部气相沉积过程及标准光纤拉伸技术制造。芯110为掺杂有GeO₂的二氧化硅且包层120为纯二氧化硅。示范性光纤100的光纤直径表示为D_C，其中D_C=2r_F。相应测量的折射率分布Δ连同理想的阶梯状分布与理想的抛物线分布描绘于图5中。示范性光纤F1到F6的测量的截止波长与MFD很好地于设计参数范围内。

于图5中的测量的（实际的）分布稍微偏离理想的阶梯状分布，所以所述图5中的测量的（实际的）分布为实质上阶梯状分布。这是由于在制造粗加工成品中使用的中央孔坍塌过程期间朝向光纤的中心的GeO₂扩散，以及当制造粗加工成品时及在光纤拉伸过程期间朝向包层的GeO₂扩散。此外，拉伸感应应力也可改变分布形状。然而，分布偏离实质上不影响光纤100的性质和导光特征，其中芯delta（Δ₀）与芯半径r₀保持在设计目标内。

在示范性实施方式中，芯delta（Δ₀）可位于在从2μm到3μm的范围内的芯半径r₀处，而在分布更理想的其他示范性实施例中，芯delta（Δ₀）位于实质上r₀=0处。

图6类似于图1，且图6图示类似于连接器10的连接器200的示范性实施方式。但所述连接器200包括具有相对末端102与104的光纤100，所述光纤100用作单模短光纤。如上所论述，在连接器中将光纤100用作短光纤减少MPI的不利影响。

为测试连接器（例如，图6的连接器200）中光纤100的性能，使用具有截止波长λ_C分别为1178nm与1100nm的两个光纤100装配总共400个连接器。下表3总结测试结果。为比较的目的，使用具有截止波长λ_C为1221nm的SMF28e光纤的连接器的典型测试结果连同采用两个光纤100（表示为#1与#2）的连接器的数据也列于表3中。

由光纤100制成的两个连接器的插入损耗（IL）及回波损耗（RL）类似于SMF28e的插入损耗（IL）及回波损耗（RL）。然后，与用SMF28e制成的连接器相比，由两个光纤100制成的连接器的MPI在1310nm处显著地减少。在示范性实施方式中，光纤100向连接器提供MPI的量，所述MPI的量至少2X小于（如在1310nm处以dB为单位测量的）采用标准SMF的连接器。

对本领域技术人员将显而易见的是，可在不脱离如附加权利要求书中定义的本公开案的精神或范围的情况下对如本文所描述的公开案的优先实施方式做出各种修改。因此，如果修改及变化在所附权利要求书和所述权利要求书的等效物的范围内，那么本公开案涵盖所述修改及变化。

Claims (20)

1.一种用于光纤连接器中的单模光纤，所述光纤连接器具有工作波长λ，所述单模光纤包含：

芯，所述芯具有半径r0；

包层，所述包层直接包围所述芯；

其中所述芯与所述包层：

支持仅基本模式，所述基本模式用于大于2米的所述单模光纤的长度；

定义相对折射率分布Δ，所述相对折射率分布Δ定义截止波长λ_C≤1200nm；

定义模场直径MFD_SN，所述模场直径MFD_SN为：a)当所述工作波长λ＝1310nm时，介于8.2μm与9.7μm之间，以及b)当所述工作波长λ＝1550nm时，介于9.2μm与10.9μm之间。

2.根据权利要求1所述的单模光纤，其中所述单模光纤配置为具有介于10mm与20mm之间的长度的短光纤。

3.根据权利要求1所述的单模光纤，其中所述相对折射率分布Δ具有在0.26％至0.40％的范围内的最大Δ₀，且其中所述芯半径r₀在从3.5μm至5.5μm的范围内。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的单模光纤，其中芯折射率分布为实质上阶梯状分布或实质上抛物线分布。

5.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的单模光纤，其中所述芯包含具有一或多个掺杂物的石英玻璃。

6.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的单模光纤，其中所述相对折射率分布的所述最大Δ₀位于在从2μm至3μm的范围内的芯半径r₀处。

7.一种光纤连接器，所述光纤连接器包含：

根据权利要求1至3中任一权利要求的所述单模光纤，所述单模光纤具有在从10mm至20mm的范围内的长度L，所述单模光纤用作短光纤，所述短光纤具有第一端并由第一对齐构件可操作地支撑；及

单模场光纤，所述单模场光纤具有第二端且相对于所述第一对齐构件由第二对齐构件可操作地支撑，以使得所述短光纤和所述单模场光纤的所述各自的第一端和第二端可操作地对齐并接口连接。

8.根据权利要求7所述的光纤连接器，其中所述短光纤的所述长度L在从15mm到20mm的范围内。

9.根据权利要求7所述的光纤连接器，所述光纤连接器进一步包含拼接构件，所述拼接构件经配置以可操作地对齐并接口连接所述短光纤与所述单模场光纤。

10.根据权利要求7所述的光纤连接器，其中所述拼接构件进一步包含含有折射率匹配材料的内部。

11.根据权利要求7所述的光纤连接器，其中所述场光纤符合用于电信系统中的长距离传输的ITU G.652标准。

12.一种用于光纤连接器中的单模光纤，所述光纤连接器具有工作波长λ，所述单模光纤包含：

芯，所述芯具有半径r₀与直接包围所述芯的包层，其中所述芯半径r₀在从3.5μm至5.5μm的范围内；

所述芯和所述包层定义相对折射率分布Δ，所述相对折射率分布Δ定义截止波长λ_C≤1200nm且所述相对折射率分布Δ具有在从0.26％至0.40％的范围内的最大相对折射率Δ₀；及

所述芯与所述包层定义模场直径MFD_SN，所述模场直径MFD_SN为：a)当所述工作波长λ＝1310nm时，介于8.2μm与9.7μm之间，以及b)当所述工作波长λ＝1550nm时，介于9.2μm与10.9μm之间。

13.根据权利要求12所述的单模光纤，其中所述芯折射率分布为实质上阶梯状分布或实质上抛物线分布。

14.根据权利要求12所述的单模光纤，其中所述相对折射率分布的所述最大Δ₀位于在从2μm至3μm的范围内的芯半径r₀处。

15.根据权利要求12至14中任一权利要求所述的单模光纤，其中所述光纤具有在从10mm到20mm的范围内的长度L。

16.一种光纤连接器，所述光纤连接器包含：

单模短光纤，所述单模短光纤具有第一端并且由第一对齐构件可操作地支撑，所述单模短光纤由根据权利要求15的所述单模光纤构成；及

单模场光纤，所述单模场光纤具有第二端且相对于所述第一对齐构件由第二对齐构件可操作地支撑，以使得所述单模短光纤和所述单模场光纤的所述各自的第一端和第二端可操作地对齐并接口连接。

17.根据权利要求16所述的光纤连接器，其中所述短光纤的所述长度L在从15mm到20mm的范围内。

18.根据权利要求16所述的光纤连接器，所述光纤连接器进一步包含拼接构件，所述拼接构件经配置以可操作地对齐并接口连接所述短光纤与所述单模场光纤。

19.根据权利要求16所述的光纤连接器，其中所述拼接构件进一步包含含有折射率匹配材料的内部。

20.根据权利要求16所述的光纤连接器，其中所述相对折射率分布的所述最大Δ₀位于在从2μm至3μm的范围内的芯半径r₀处。

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