CN113885121A

CN113885121A - 多模光纤

Info

Publication number: CN113885121A
Application number: CN202111160727.2A
Authority: CN
Inventors: 曹珊珊; 杨郭杰; 刘志忠; 沈一春; 蒋新力; 王震; 徐海涛; 薛驰; 苏海燕
Original assignee: Jiangdong Technology Co ltd; Zhongtian Technology Advanced Materials Co ltd; Zhongtian Technologies Fibre Optics Co Ltd; Jiangsu Zhongtian Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangdong Technology Co ltd; Zhongtian Technology Advanced Materials Co ltd; Zhongtian Technologies Fibre Optics Co Ltd; Jiangsu Zhongtian Technology Co Ltd
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2022-01-04

Abstract

本发明提供的一种多模光纤，从内到外依次包括芯层和包层，所述芯层的折射率剖面呈抛物线形，分布指数α为1.9～2.2，所述芯层中心的相对折射率差Δ1为1.0～1.4％；所述包层由内到外包括过渡层、内包层、凹陷包层和外包层，所述过渡层的相对折射率差Δ2为0.1～0.3％，所述凹陷包层的相对折射率差Δ3为‑1.2～‑0.4％，所述内包层和所述外包层均为二氧化硅。本发明提供的多模光纤，通过合理设计光纤结构，使宏弯损耗减小，使带宽性能进一步提高。

Description

多模光纤

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，特别是指一种多模光纤。

背景技术

在光纤通信系统中，光纤作为光波的传输介质，其特性对光信号的传输有非常重要的影响。多模光纤芯径粗，数值孔径大，不仅能够从光源耦合更多的光功率，而且与其配套的器件价格便宜，操作简单方便。目前，多模光纤以其低廉的系统成本优势，已在中短距离光纤网络系统中得到广泛应用。随着用户对网络容量需求的不断增长，高性能传输网络对多模光纤的带宽提出更高的要求。

发明内容

鉴于以上内容，本发明旨在提供一种结构设计优化、带宽-波长敏感性较低的多模光纤。

本发明一实施方式提供一种多模光纤，从内到外依次包括芯层和包层。所述芯层的折射率剖面呈抛物线形，分布指数α为1.9～2.2，所述芯层中心的相对折射率差Δ1为1.0～1.4％；所述包层由内到外包括过渡层、内包层、凹陷包层和外包层，所述过渡层的相对折射率差Δ2为0.1～0.3％，所述凹陷包层的相对折射率差Δ3为-1.2～-0.4％，所述内包层和所述外包层均为二氧化硅。

在一可选的实施方式中，所述芯层的半径R1为24～28μm；所述过渡层的半径为R2，所述过渡层的宽度R2-R1为0.5～2.5μm；所述内包层的半径为R3，所述内包层的宽度R3-R2为1～3um；所述凹陷包层的半径为R4，所述凹陷包层的宽度R4-R3为2.5～8.5um；所述外包层的半径R5为35～100μm。

在一可选的实施方式中，所述芯层的不圆度≤0.3％。

在一可选的实施方式中，所述多模光纤还包括涂覆在所述外包层外的涂层。

在一可选的实施方式中，所述涂层的材料为聚丙烯酸酯。

在一可选的实施方式中，所述多模光纤在850nm波长处，以7.5mm弯曲半径绕2圈导致的宏弯损耗不大于0.18dB；在1310nm波长处，以7.5mm弯曲半径绕2圈导致的宏弯损耗不大于0.48dB。

在一可选的实施方式中，所述多模光纤在850nm波长具有3500MHz-km及以上带宽，在950nm波长具有2000MHz-km及以上带宽，在1300nm波长具有550MHz-km及以上带宽。

在一可选的实施方式中，所述多模光纤在850nm波长具有4700MHz-km及以上的有效模式带宽，在953nm波长具有2500MHz-km及以上的有效模式带宽。

在一可选的实施方式中，在温度20～30℃之内，相对湿度在40％～60％之内，所述多模光纤的抗疲劳参数大于22。

与现有技术相比，本发明提供的多模光纤，通过合理设计光纤结构，使宏弯损耗减小，使带宽性能进一步提高。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明一实施方式提供的多模光纤的结构示意图。

图2为图1所示多模光纤的剖面折射率分布图。

主要元件符号说明:

芯层 10

包层 20

过渡层 21

内包层 22

凹陷包层 23

外包层 24

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明实施例。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明实施例的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明实施例，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明实施例保护的范围。

本文中“相对折射率差”指一结构层(如芯层、包层)相对纯二氧化硅玻璃的的相对折射率差。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明实施例。

请参阅图1和图2，本发明一实施方式提供一种多模光纤，从内到外依次包括芯层10、包层20及涂层(图未示)。所述芯层10为掺锗二氧化硅，其折射率剖面呈抛物线形，分布指数α为1.9～2.2，所述芯层中心的相对折射率差Δ1为1.0～1.4％。所述芯层的半径R1为24～28μm。

所述包层20由内到外包括过渡层21、内包层22、凹陷包层23和外包层24。所述过渡层21的相对折射率差Δ2为0.1～0.3％，所述过渡层21的半径为R2，所述过渡层21的宽度R2-R1为0.5～2.5μm。所述内包层22的半径为R3，所述内包层22的宽度R3-R2为1～3um。所述凹陷包层23的相对折射率差Δ3为-1.2～-0.4％，所述凹陷包层23的半径为R4，所述凹陷包层23的宽度R4-R3为2.5～8.5um。所述外包层24的半径R5为35～100um。所述内包层22和所述外包层24均为二氧化硅。

在一些实施方式中，所述凹陷包层23可以通过在二氧化硅中添加下掺杂剂来实现相对折射率的调控，通常采用的下掺杂剂如氟、硼等。在其他实施方式中，所述芯层10也可以采用含锗的混合型上掺杂剂对二氧化硅玻璃进行折射率调控，通常采用的上掺杂剂如锗、氯、磷、铝、钛等；或者还可以采用等同的其他上掺杂剂对二氧化硅玻璃进行折射率调控。

本实施方式中，所述芯层10的不圆度≤0.3％。

本实施方式中，所述涂层的材料为聚丙烯酸酯。所述涂层包括内涂层和外涂层。所述内涂层和所述外涂层的不圆度≤6％。

所述多模光纤芯径大，通过沟槽设计，降低了弯曲损耗，使其具备弯曲损耗不敏感特性，拉丝过程中还采用低弯曲损耗拉丝技术，进一步降低弯曲损耗，使得最终产品的弯曲损耗不敏感。并且采用低速稳速拉丝工艺，控制拉丝速度的波动幅度稳定在一定范围内，通过光纤包层直径的精细化调节，实现直径的稳定控制。低弯曲损耗拉丝技术，主要考虑的是抗弯损耗特征参量(MAC)控制法，通过模场直径(MFD)和截止波长参数的调配，寻找最优的匹配点，另外结合低微弯损耗的涂覆和固化控制，使光纤的微弯损耗能够得到管控，进而实现地的弯曲损耗结果。

本发明提供的光纤通过合理设计光学结构，使宏弯损耗减小，使带宽性能进一步提高。经试验检测，所述多模光纤在850nm波长处，以7.5mm弯曲半径绕2圈导致的宏弯损耗不大于0.18dB；在1310nm波长处，以7.5mm弯曲半径绕2圈导致的宏弯损耗不大于0.48dB。所述多模光纤在850nm波长具有3500MHz-km及以上带宽，在950nm波长具有2000MHz-km及以上带宽，在1300nm波长具有550MHz-km及以上带宽。所述多模光纤在850nm波长具有4700MHz-km及以上的有效模式带宽，在953nm波长具有2500MHz-km及以上的有效模式带宽。所述多模光纤在温度20～30℃之内，相对湿度在40％～60％之内，光纤抗疲劳参数大于22。

下面具体举例对本发明的光纤结构和特性进行说明。

表1示出了不同实施例中采用不同结构参数设计得到的多模光纤的主要性能参数。

表1

实施例1中，在多模光纤中，芯层的折射率剖面的分布指数α设计为1.95，芯层中心的相对折射率差Δ1设计为1.05％，过渡层的相对折射率差Δ2设计为0.12％，凹陷包层的相对折射率差Δ3设计为-0.65％，芯层的半径R1设计为25μm，过渡层的半径R2设计为26.3μm，内包层的半径R3设计为28.3μm，凹陷包层的半径R4设计为32μm。该多模光纤在850nm波长处以7.5mm弯曲半径绕2圈导致的宏弯损耗为0.075dB，在1310nm处以7.5mm弯曲半径绕2圈导致的宏弯损耗为0.118dB。该多模光纤在850nm波长具有9436MHz-km的带宽，在950nm波长具有2397MHz-km的带宽，在1300nm波长具有625MHz-km的带宽。该多模光纤在850nm波长具有7430MHz-km的有效模式带宽，在953nm波长具有2780MHz-km的有效模式带宽。该多模光纤在温度20～30℃之内，相对湿度在40％～60％之内，光纤抗疲劳参数为22.8。

实施例2中，在多模光纤中，芯层的折射率剖面的分布指数α设计为2.01，芯层中心的相对折射率差Δ1设计为1.15％，过渡层的相对折射率差Δ2设计为0.17％，凹陷包层的相对折射率差Δ3设计为-0.58％，芯层的半径R1设计为24.8μm，过渡层的半径R2设计为26.8μm，内包层的半径R3设计为28.6μm，凹陷包层的半径R4设计为34μm。该多模光纤在850nm波长处以7.5mm弯曲半径绕2圈导致的宏弯损耗为0.089dB，在1310nm处以7.5mm弯曲半径绕2圈导致的宏弯损耗为0.123dB。该多模光纤在850nm波长具有8987MHz-km的带宽，在950nm波长具有2520MHz-km的带宽，在1300nm波长具有637MHz-km的带宽。该多模光纤在850nm波长具有6580MHz-km的有效模式带宽，在953nm波长具有2860MHz-km的有效模式带宽。该多模光纤在温度20～30℃之内，相对湿度在40％～60％之内，光纤抗疲劳参数为23.2。

实施例3中，在多模光纤中，芯层的折射率剖面的分布指数α设计为2.02，芯层中心的相对折射率差Δ1设计为1.2％，过渡层的相对折射率差Δ2设计为0.26％，凹陷包层的相对折射率差Δ3设计为-0.7％，芯层的半径R1设计为26μm，过渡层的半径R2设计为28.3μm，内包层的半径R3设计为30.5μm，凹陷包层的半径R4设计为38μm。该多模光纤在850nm波长处以7.5mm弯曲半径绕2圈导致的宏弯损耗为0.06dB，在1310nm处以7.5mm弯曲半径绕2圈导致的宏弯损耗为0.106dB。该多模光纤在850nm波长具有8756MHz-km的带宽，在950nm波长具有2230MHz-km的带宽，在1300nm波长具有703MHz-km的带宽。该多模光纤在850nm波长具有6725MHz-km的有效模式带宽，在953nm波长具有2690MHz-km的有效模式带宽。该多模光纤在温度20～30℃之内，相对湿度在40％～60％之内，光纤抗疲劳参数为22.3。

以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种多模光纤，从内到外依次包括芯层和包层，其特征在于：所述芯层的折射率剖面呈抛物线形，分布指数α为1.9～2.2，所述芯层中心的相对折射率差Δ1为1.0～1.4％；所述包层由内到外包括过渡层、内包层、凹陷包层和外包层，所述过渡层的相对折射率差Δ2为0.1～0.3％，所述凹陷包层的相对折射率差Δ3为-1.2～-0.4％，所述内包层和所述外包层均为二氧化硅。

2.如权利要求1所述的多模光纤，其特征在于，所述芯层的半径R1为24～28μm；所述过渡层的半径为R2，所述过渡层的宽度R2-R1为0.5～2.5μm；所述内包层的半径为R3，所述内包层的宽度R3-R2为1～3um；所述凹陷包层的半径为R4，所述凹陷包层的宽度R4-R3为2.5～8.5um；所述外包层的半径R5为35～100μm。

3.如权利要求1所述的多模光纤，其特征在于，所述芯层的不圆度≤0.3％。

4.如权利要求1所述的多模光纤，其特征在于，所述多模光纤还包括涂覆在所述外包层外的涂层。

5.如权利要求4所述的多模光纤，其特征在于，所述涂层的材料为聚丙烯酸酯。

6.如权利要求1-5任一项所述的多模光纤，其特征在于，所述多模光纤在850nm波长处，以7.5mm弯曲半径绕2圈导致的宏弯损耗不大于0.18dB；在1310nm波长处，以7.5mm弯曲半径绕2圈导致的宏弯损耗不大于0.48dB。

7.如权利要求1-5任一项所述的多模光纤，其特征在于，所述多模光纤在850nm波长具有3500MHz-km及以上带宽，在950nm波长具有2000MHz-km及以上带宽，在1300nm波长具有550MHz-km及以上带宽。

8.如权利要求1-5任一项所述的多模光纤，其特征在于，所述多模光纤在850nm波长具有4700MHz-km及以上的有效模式带宽，在953nm波长具有2500MHz-km及以上的有效模式带宽。

9.如权利要求1-5任一项所述的多模光纤，其特征在于，在温度20～30℃之内，相对湿度在40％～60％之内，所述多模光纤的抗疲劳参数大于22。