CN1341217A - 多模光纤及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

揭示一种多模光纤(10),具有850nm窗口中大于220MHz.km的第一激光器带宽、850nm窗口中大于500MHz.km的第二激光器带宽、以及在300nm窗口中至少500MHz.km的第二OFL带宽。该多模光纤能够操作采用LED功率源和大功率激光器源的电信系统。还揭示制造和测试该多模光纤的方法。

Description

多模光纤及其形成方法
                   相关申请的相互参考
本申请这里主张1999年2月22日提交的美国专利申请号60/121,169和2000年1月6日提交的美国专利申请号60/174,722的优先权，这两项专利申请的内容在此全部引作参考，根据35U.S.C.§120这里主张优先权的利益。
                        发明背景
1.技术领域
本发明一般涉及用于低数据率的电信系统以及高数据率的系统的多模光纤和方法，尤其涉及为现代激光光源以及常见发光二极管光源设计的应用最佳化的多模光纤和方法。
虽然本发明具有宽范围的应用，但是它尤其适合用于以等于或超过1Gbit/sec速率发送数据的电信系统。
2.技术背景
电信工业的目标一般是在更短的时间周期内在更长的距离上发送更大的信息量。随着时间的推移，已经表明，这一目标是见不到终点的活动目标。随着系统用户数目和系统使用的频率的增大，对系统资源的需求随之也增大。
时至今日，数据网络通常一直由采用相对较低数据率的局域网(LAN)提供服务。对此，发光二极管(LED)一直是并将继续是这些应用中的最常见光源。然而，随着数据率开始增大超过LED的调制能力，系统协议正在从LED向激光光源变迁。这一变迁得到最近向能够以等于或超过1Gbit/sec速率传递信息的系统的转移的证实。
虽然这样的传输率将大大增强LAN的能力，但是对于系统拥有者，它会带来直接的利害关系。当前在电信系统中使用的多模光纤主要是针对使用LED光源而设计的，对于使用激光器一般不是最佳的，所述激光器设想在为以等于或大于1Gbit/sec速率发送信息而设计的系统中工作。与LED光源相比，激光光源对多模光纤质量和设计提出不同要求。从历史角度看，在多模光纤的纤芯处的折射率分布已经转向用LED光源产生高带宽，这趋向于对纤芯过注入。来自LED光源输入脉冲的光强分布和光纤的折射率分布的组合产生过注入模式加权，这导致输出脉冲具有相对平滑的上升沿和下降沿。尽管会出现由理想的近抛物线折射率分布的小偏差产生的峰或平顶，它们的幅度并不影响低数据率下的系统性能。然而，在基于激光器的系统中，光源的强度分布将其功率集中在多模光纤的中心附近。因此，光纤分布的小偏差会产生脉冲上升沿和下降沿的明显扰动，这又会对系统性能带来大的影响。这一效应本身会表明正如过高时间抖动一样，具有过低带宽的形式，或者二者。尽管通过改变光源的发光条件，如偏置发射模式调节连接软线或激光束扩束器，能够在一定程度上校正这些缺陷，但是这一般不是系统拥有者的实际解决办法。
LAN系统的典型校园布局是为满足特定链路长度而设计的。校园主干(在建筑物之间传输)的标准通常具有长达约2km的链路长度。建筑物主干或立管(在建筑物底层之间传输)通常具有长达约500米的链路长度。水平链路长度(在建筑物底层上的办公室之间传输)通常具有长达约100米的链路长度。早期的和当前的LAN技术，如10兆比特以太网用标准等级多模光纤能够实现2km长度传输。然而，具有Gbit/sec和更高传输率能力的下一代系统用目前提供使用的标准多模光纤不能实现所有这些链路长度。在850nm窗口中，标准多模光纤限制在链路长度约为220米。在1300nm窗口中，标准等级光纤限制在链路长度仅仅约550米。于是，目前的技术至多仅能覆盖三种校园链路长度中的两种。为了使LAN完全具有Gbit/sec传输率，需要能够在三种链路长度的每一种上发送信息的多模光纤。
正如这里使用的，过注入(OFL)带宽定义为利用EIA/TIA 455-51 FOTP-51A，“多模玻璃光纤信息传输容量的脉冲畸变测量”中描述的标准测量技术的带宽，发射条件由EIA/TIA 455-54A FOTP-54，“过注入发射条件对多模光纤的模式扰频器要求”定义。
正如这里使用的，激光器带宽定义为EIA/TIA 455-51A FOTP-51和以下两种发射条件方法中任一种所描述的标准测量技术并利用其测量。方法(a)用于确定1300nm的3dB带宽，方法(b)用于确定850nm的3dB带宽。用于确定1300nm处的3dB激光器带宽的方法(a)利用4nm RMS光谱带宽1300nm激光器，通过2米、标准阶梯折射率、绕50mm直径模心两遍的单模光纤连接软线的连接改进类别5耦合功率比发射。通过以这样的方式使单模光纤的中心轴机械地偏离多模光纤的中心轴进一步改进发射条件，即在测试时使单模光纤连接软线与多模光纤的纤芯的中心轴之间横向偏移4μm。注意：类别5耦合功率比在EIA/TIA526-14A OFSTP 14附录A“安装多模光纤光缆厂的光功率损耗测量”中的过程中描述并利用其测量。用于确定850nm的3dB激光器带宽的方法(b)利用0.85nmRMS光谱带宽850nm OFL发射条件，正如EIA/TIA 455-54A FOTP-54中描述的，连接到1米长的专门设计的多模光纤，具有0.208数值孔径和梯度折射率分布和α为2。这种光纤能够通过将50μm直径标准纤芯多模光纤拉制到到23.5μm直径纤芯而产生，所述标准多模光纤具有1.3折射率Δ(Δ＝n0 2-nc 2)/2n0nc，这里n0＝纤芯的折射率，nc＝包层的折射率)。
当前，为了增大距离，制造厂商通常通过改变折射率分布形状在两个波长窗口之间改变带宽。根据所作的改变，结果或是在850nm窗口具有高OFL带宽而在1300nm窗口具有低OFL带宽，或是在850nm具有低OFL带宽而在1300nm窗口具有高OFL带宽。例如，对于标准2％Δ62.5μm FDDI型光纤，能够调节折射率分布，产生在850nm处1000MHz.km和在1300nm处300MHz.km的OFL带宽，或者能够调节折射率分布，产生在850nm处250MHz.km和在1300nm处4000MHz.km的OFL带宽。然而，采用具有标准“α”分布的这种多模光学波导纤维，它不可能实现在850nm处1000MHz.km和在1300nm处4000MHz.km的OFL带宽。更一般地，制造容限则允许600MHz.km/300MHz.km或200MHz.km/1000MHz.km但不是600MHz.km/1000MHz.km的850nm/1300nmOFL带宽。
然而，在这些历史带宽改变之间存在不连续，这对于Gbit/sec传输率是必需的。由于高速激光器是以Gbit/sec以上速率传递信息而设计的LAN的标准光源，因此需要具有在850nm和1300nm窗口上都具有增大带宽的多模光纤。
然而，由于这种LAN还处于其发展初期，对满足或超过1Gbit/sec传输率所需的所有系统元件还不能充分减少或实践、最佳化和/或测试。由于这些原因，用为满足或超过这种高数据率专门设计的新的LAN系统替代现有的LAN系统是不实际的。虽然有可能实现这一结果，但是这似乎不是较佳或最佳解决办法，因为按照这种行动过程可能会导致系统成本升高和整个系统的潜在重复工作。
                      发明内容
本发明是指为高速激光光源最佳化的多模光纤，所述光源具有1.0、2.5和10京比特/秒(Gbit/sec)的数据传输率，同时超过以上讨论的链路长度要求。此外，同一多模光纤足以维持高OFL带宽，用在LAN系统中目前使用的1300nm和850nm LED光源支持信息的传输。这种多模光纤将使当前LAN系统拥有者能够维持它们目前基于LED的LAN系统，与此同时使它们能够易于转移到“京比特以太网系统”，无需承受高成本多模光纤升级。正如这里使用的，“京比特以太网系统”定义为能够以等于和/或超过1Gbit/sec的速率传输数据的电信系统，如LAN。
于是，本发明的一个方面涉及一种多模光纤，它具有在850nm窗口内大于220MHz.km的第一激光器带宽、在1300nm窗口内大于500MHz.km的第二激光器带宽、在850nm窗口内至少160MHz.km的第一OFL带宽、在1300nm窗口内至少500MHz.km的第二OFL带宽。这种多模光纤在电信工业中具有各种各样的应用，尤其适合用于采用高速激光器光源的电信系统中。这种多模光纤具有为目前使用在LAN系统中的LED光源提供足够OFL带宽的附带好处。
在另一个方面，本发明指一种能够以等于和超过1Gbit/sec速率传输数据的多模传输系统。该多模传输系统包括发射至少1Gbit/sec信息的激光器光源和与该激光器光源通信的多模光纤。多模光纤具有在850nm窗口内至少385MHz.km的第一激光器带宽，它能够携载信息至少500米。多模光纤还具有在1300nm窗口内至少746MHz.km的第二激光器带宽，它携载信息至少1000米。另外，多模光纤包括足够高的以供850nm和1300nm LED光源使用的第一和第二OFL带宽。
本发明的另一个方面涉及一种具有62.5μm纤芯和束缚该纤芯的包层的多模光纤。包层的折射率低于纤芯的折射率，多模光纤呈现DMD分布，在1300nm波长测量时，它包括平均斜率从(r/a)2＝0.0到0.25测量的第一区域，和平均斜率从(r/a)2＝0.25到0.50测量的第二区域。第一区域的斜率较佳地大于第二区域的斜率。更好地，第一区域的斜率大于第二区域的斜率的1.5倍。
在又一个方面，本发明指一种形成多模光纤的方法。该方法包括步骤：使含有先质反应剂和至少一种掺杂物反应剂的硅石热化学反应以形成烟灰，以及以足以产生具有规定特性玻璃预型件的方式将该烟灰传送到目标。将玻璃预型件拉制成具有62.5μm纤芯区和束缚该纤芯区的包层区的多模光纤。反应步骤包括根据足以使多模光纤呈现DMD分布的烟灰沉积配方选择先质反应剂和掺杂物反应剂，当在1300nm波长测量时，它具有从(r/a)2＝0.0到0.25第一区域测量的第一平均斜率，和从(r/a)2＝0.25到0.50第二区域测量的第二平均斜率，第一平均斜率大于第二平均斜率。
本发明的多模光纤可产生许多胜于现有技术中已知的其他多模光纤的优点。一个这种优点是本发明的多模光纤能够完全兼顾高速激光器光源以及LED光源的使用。因此，本发明的多模光纤能够与采用LED光源的传统局域网一起使用，以及能够与京比特以太网系统一起使用，后者采用高速激光器光源。
另外，本发明的多模光纤消除了对京比特以太网系统协议需要高成本模式调节连接软线，这种连接软线常常被用于能够在1300nm窗口内工作。对于许多多模光纤，使用模式调节连接软件来功率偏移多模光纤的中心，以避免中心线分布缺陷，这些缺陷通常是由某些制造过程产生的。由于本发明的较佳多模光纤是利用外部汽相沉积法(OVD)制造的，本发明的较佳多模光纤已经降低了中心线分布缺陷。于是，不再需要用模式调节连接软线来使本发明的较佳多模光纤在1300nm工作窗口内工作，因此由于放松连接器容限，允许在中心上发射或者少许偏移，从而导致易于安装和使用。
此外，本发明的多模光纤使各种激光器光源的激光器性能最佳化，激光器光源诸如(但不限于)780nm法布里-珀罗激光器、850nm垂直空腔表面发射激光器(VCSEL)、1300nm法布里-珀罗激光器和为设想未来使用的低成本1300nm发射器。本发明的多模光纤还被设计成当在更先进的电信系统中与高性能激光器一起使用时支持在重要链路长度上以2.5和10Gbit/sec速率工作。
在以下的详细描述中将给出本发明的附加特征和优点，对本领域专业技术人员而言，一部分从描述中是显而易见的或者通过实施这里所描述的本发明而认识，描述包括以下的详细描述、权利要求书以及附图。
应当理解，以上的一般描述和以下的详细描述仅仅是本发明的示例，希望为理解权利要求所主张的本发明的本质和特征提供一个概述或框架。包含的附图提供对本发明的进一步理解，被加在说明书中并构成说明书的一部分。附图说明本发明的各种实施例，与描述一起说明本发明原理和工作。
                   附图简述
图1是本发明的多模光纤的较佳实施例的透视图。
图2是在1300nm处测量的图1所示多模光纤的DMD分布曲线。
图3是在850nm处测量的图1所示多模光纤的DMD分布曲线。
图4是在1300nm测量的本发明多模光纤的第二较佳实施例的DMD分布曲线。
图5是在1300nm测量的图1所示多模光纤的DMD分布曲线，和第二较佳实施例多模光纤的DMD分布曲线。
图6示出对于各种激光光源，图1所示多模光纤的带宽。
图7是本发明多模光纤的第一较佳实施例的折射率分布曲线，它具有图2所示的DMD分布。
图8是本发明多模光纤的第二较佳实施例的折射率分布曲线，它具有图4所示的DMD分布。
                  较佳实施例的详细描述
揭示了多模光纤的折射率分布，针对利用现代激光光源以及常用LED光源的应用使其最佳化。α折射率分布描述径向连续变化的分布形状。在本发明中，折射率分布较佳地包括至少两个区域，具有至少“α”指数，通常称为符号(α)，从而使折射率分布从该分布中心附近的对一个或多个激光光源最佳化的α平滑地变化到在该分布外侧附近对LED(在一个或多个波长)最佳化的α。具有这种折射率分布的多模光纤使距离和数据率能力同时延伸到能够以等于或超过1gbit/sec速率传递信息的电信系统所文件证明的以外。由于激光光源具有比LED更小的“光点”，现已发现，按照OFL带宽要求(对于62.5μm纤芯的多模光纤，典型地在850nm处为160-200MHz.km，在1300nm处为500+MHz.km)能够使该分布的外部部分最佳化，而对于激光器带宽要求和光源特征，同时使该分布的内部部分最佳化。相信这是第一分布，它在1300nm和850nm窗口二者上对大光点LED和小光点激光器二者同时最佳化。由于1300nm激光器光点甚至比短波(SX)激光器光源的光点小，内部分布要求较佳地是通过SX带宽要求确定的。已经发现，当正确地使内部分布最佳化时能够实现在短波(例如所选780nm CD激光器或850nm VCSEL)和长波(例如1300nm或1500nm法布里-珀罗激光器)二者上的宽激光带宽。
最佳化折射率分布的一个重要特征是，它给LED光源提供高1300nm OFL带宽，从而对整个分布的调节用小激光器和/或在不影响OFL带宽性能的分布区中可实现超级性能。这也需要α(r)是r的平滑函数，而不是突变的。
本发明针对多模光纤，它具有给典型的短波(例如780、850或980nm)激光器和长波(例如1300nm或1500nm)激光器提供高带宽和低时间抖动而专门设计的折射率分布，当与原先的1300nm和850nm LED光源一起使用是同时维持足够的高带宽和低抖动。
用多种方法可以描述本发明的多模光纤的折射率分布。首先，在具有M个模式的多模光纤中，可以将输出脉冲描述为Pout(t)＝∑Pmδ(τm-τave)，这里第m个模式具有相对功率Pm和相对于平均值τave＝∑Pmτm/∑Pm的模式延迟τm。OFL或激光器带宽是由Pout(t)的富里叶变换的幅度确定的，如果所有τm是相等的则最佳化。
模式延迟τm是由折射率分布和工作波长确定的。模式功率Pm依赖于光源(特定激光器、LED等)的特性。本发明的多模光纤较佳地设计成对绝大多数，最好是全部常用光源满足OFL或激光器带宽要求。例如，光纤要求可能是OFL带宽分别大于850nm和1300nm LED光源的160MHz.km和500MHz.km，激光器带宽分别大于850nm VCSEL和1300nm法布里-珀罗激光器光源的385MHz.km和746MHz.km。
描述光纤的折射率分布的第二种方法涉及直接测量纤芯的折射率或germania成分。典型的多模光纤被设计成具有随径向位置的函数而变化并正比于germania成分的折射率。这一折射率分布n(r)由以下函数描述：
        对于r＜a，n(r)＝n1(1-2Δ(r/a)g)0.5这里n1是纤芯的中心处的折射率，r是径向位置，a是纤芯包层界面的半径，g是分布形状参数，Δ定义为：
                 Δ＝(n1 2-n0 2)/2n1 2这里n0是纤芯-包层界面的折射率值。这一分布描述用经常表示为α的指数“g”在著作中是常见的。本领域专业人员可互换地使用这两个术语，不会混淆。
对于本发明的目的，折射率分布定义如下：
        对于0＜r＜a，n(r)＝n1(1-2Δ(r/a)g(r))0.5这里g(r)是对半径连续变化的分布形状参数，从而满足在描述折射率分布的第一种方法中上述的OFL和激光带宽目标。粗略地讲，在中心附近的模式的相对功率激光光源比LED光源大，长波激光器(例如1300nm法布里-珀罗激光器)比短波激光光源(例如典型的850nmVCSEL光源)大。因此，直观地，g(r)会从在中心处在1300nm最佳化变到在中间半径处在850nm最佳化，再到在较大半径处在1300nm最佳化。实际上，g(r)从中心附近的较大值(使模式延迟更接近等于780-850nm)到外侧的较小值(更接近等于1300nm)是适当的。实际上g(r)决不有意地到适合1300nm的值以下。对于OFL带宽，g(r)平滑而且连续地变化是重要的。
用描述折射率分布的第三种方法也许能够最容易地看出具有变化g(r)的这种折射率分布。这种方法采用本领域技术人员所知的微分模延迟(DMD)测量。简单地描述，这种方法涉及对来自径向通过多模光纤纤芯的单模光纤的脉冲扫描，以及测量输出脉冲和以相对于多模光纤纤芯的不同外设位置发射的脉冲的平均延迟时间。将脉冲延迟描绘成径向位置的函数，和DMD的局部斜率对(r/a)2，这里“r”定义为单模光纤相对于多模光纤中心的径向偏离(即单模光纤的轴中心与多模光纤纤芯的轴中心之间的距离)，“a”定义为多模光纤的纤芯的半径，接近折射率分布参数g(r)。DMD的局部斜率对(r/a)2曲线正比于局部g(r)相对于对给定波长的最佳g(或α)和多模光纤的Δ。DMD、折射率误差和“α误差”之间的关系是本领域技术人员所熟知，在以下的参考文献中作了描述。对于DMD测量和技术的更详细说明，可参考Marcuse所著的光纤测量的原理，p.255-310(Academic Press，1981)，这里将其全文引作参考，和OlshanskyR.所著的“玻璃光学波导中的传播”Rev.Mod.Phvs.，Vol.51，No.2，1979年4月，p.341-367，这里将其全文引作参考。按照本发明的较佳实施例，测量了具有不同折射率分布的若干个光纤的OFL和激光器带宽(和DMD)，并鉴定对激光器和LED光源两者达到较宽带宽的光纤。这些最佳光纤的DMD对附加的多模光纤的复制表征所需或目标分布。利用DMD的这一经验方法并不表征不同光源的Pm。它的作用而是表征与光源一起工作的光纤。
本发明的一个关键方面是激光器强度分布通常比LED小得多。由于这一原因，在其他因素当中，可以使激光和LED操作二者的光纤折射率分布最佳化。按照本发明的一个实施例，对1300nm LED使折射率分布的外部部分最佳化，由此保证良好性能，即对于原先的系统OFL带宽大于500MHz.km。使折射率分布的内部部分最佳化，在1300nm和850nm处提供相等的激光器带宽。通过用保证平滑折射率变化的制造技术增大这一设计，能够重复制造出对两种波长的激光器具有高激光器带宽和低抖动的多模光纤。
现在详细参考本发明的较佳实施例，在附图中说明其例子。在可能的地方，在附图中用相同的参考数字表示相同或相似部分。图1示出本发明的多模光纤的一个示例实施例，用参考数字10总体上表示该多模光纤。
较佳的多模光纤10是为在850nm处具有大于220MHz.km的第一激光器带宽和在1300nm处具有大于500MHz.km的第二激光器带宽而最佳化的62.5μm多模光纤。然而，本领域技术人员将会理解，已经使本发明的多模光纤在850nm和1300nm工作窗口上同样具有大的带宽，即在约810nm和890nm，更佳地在830nm和870nm，和1260nm和1340nm，更佳地在约1280nm和1320nm之间。
另外，较佳的多模光纤10包括在850nm窗口中至少160MHz.km的第一OFL带宽和在1300nm窗口中至少500MHz.km的第二OFL带宽。然而，更好地，多模光纤10具有62.5μm纤芯，并为在850nm处385MHz.km的最小激光器带宽和在1300nm处746MHz.km的最小激光器带宽而设计。应当注意：以上所述的并在整个说明书中描述的1300nm激光器带宽较佳地应当用供标准单模光纤使用的1300nm激光器装置测量的。本领域许多技术人员目前相信，能够以等于或超过1Gbit/sec速率传送数据的电信系统将需要模式调节连接软线来偏移1300nm上的激光发射。然而，对于本发明的多模光纤，在1300nm上的激光发射是用沿多模光纤中心轴发射的主要功率测量的。这避免需要这种模式调节连接软线，由此降低系统履行、成本和复杂性。对于50μm纤芯(未示出)的多模光纤，最小激光带宽在短波波长窗口较佳地为500MHz.km，在长波窗口为1648MHz.km。当采用使用高速激光器光源的多模传输系统，如以至少1Gbit/sec速率发射数据而设计的电信系统时，具有62.5μm纤芯12的多模光纤10能够在短波波长上在至少500米的链路长度上以及在长波波长上在1000米的链路长度上携载至少1Gbit/sec信息。对于50μm纤芯的多模光纤，这些距离分别增大到链路长度超过600米和2000米。然而，本领域专业人员将认识到，较佳的多模光纤10不限于1Gbit/sec传输率。而是，本发明能够在重要链路长度上以超过10Gbit/sec的数据速率传输。图2至5示出DMD测量曲线，指示62.5μm纤芯的多模光纤具有足以满足上述工作参数的特性。
图2示出按照本发明制作的多模光纤10的DMD测量曲线20。多模光纤10的DMD测量结果是利用标准的基于脉冲的测量技术在1300nm处获得的，该技术类似于Marcuse所著的光纤测量的原理，p.255-310(Academic Press，1981)和Olshansky R.所著的“玻璃光学波导中的传播”Rev.Mod.Phys.，Vol.51，No.2，1979年4月，p.341-367中描述的，这里将其引作参考。在1300nm DMD测量曲线向上倾斜的区域中，折射率分布实质上是对小于1300nm的波长最佳化的，在DMD曲线向下倾斜的区域中，折射率分布实质上是对大于1300nm的波长最佳化的。在DMD曲线接近平坦的区域中，折射率分布实质上是对1300nm最佳化的。
图3示出利用市场上有售的Photon-Kinetics Model2500光纤测量仪在850nm测量的多模光纤10的DMD测量曲线30。再有，在DMD曲线微微上升的区域中，折射率分布是对略小于850nm的波长最佳化的，在DMD曲线向下倾斜的区域中，它表示折射率分布是对大于850nm的波长最佳化的。
图4示出第二较佳多模光纤(未示出)的在1300nm测量的DMD分布40。尽管DMD分布40略微不同于DMD分布20，它还是描述其特性足以满足62.5μm或50μm纤芯的多模光纤的所需工作参数的多模光纤。
在1300nm处测量的图5中在同一幅图中示出了DMD分布20和40二者。已经使每条曲线偏移，从而使它们在斜率相似(而不是(r/a)2＝0)的共同点上相一致，这一点被任意定义为零(0)延迟。泛泛地说，当在1300nm的波长上测量时，目标DMD分布包括具有从(r/a)2＝0.0到0.25测量的平均斜率的第一区域和具有从(r/a)2＝0.25到0.50测量的平均斜率的第二区域，第一区域的斜率大于第二区域的斜率。不同的说法是，目标DMD分布不是线性的。更佳地，第一区域的斜率比第二区域的斜率大至少1.5倍。最好地，目标DMD分布包括从(r/a)2＝0.4到0.6测量的平均斜率的第三区域，其中，DMD从(r/a)2＝0.4到0.6的变化至多+0.20nsec/km。
按照本发明形成多模光纤并具有上述目标DMD分布的较佳方法包括步骤：使含有先质反应剂和至少一种掺杂物反应剂的硅石热化学反应以形成烟灰，以足以产生具有规定特性玻璃预型件的方式将该烟灰传送到目标，以及将玻璃预型件拉制成具有62.5μm或50μm纤芯区的多模光纤。反应步骤包括根据足以使多模光纤呈现目标DMD分布的烟灰沉积配方选择先质反应剂和至少一种掺杂物反应剂。在较佳实施例中，烟灰沉积配方包括所需比例的SiCl4和GeCl4，它导致满足所需目标分布的要求的多模光纤。当在1300nm波长测量时，这种多模光纤具有从(r/a)2＝0.0到0.25第一区域上测量的第一平均斜率，和从(r/a)2＝0.25到0.50第二区域上测量的第二平均斜率，第一平均斜率大于第二平均斜率。然而，应当理解，本发明不限于SiCl4和GeCl4。
图7示出本发明的多模光纤的第一较佳实施例(呈现图2和3的DMD分布曲线的同一光纤)的基本上为抛物线折射率分布。图8示出本发明的多模光纤的第二较佳实施例(呈现图4的DMD分布的同一光纤)的基本上为抛物线折射率分布。尽管如上所述实施本发明不需要这些图，但是它们清楚地演示了按照本发明使用的DMD测量技术的好处。除了图7和8中所示的在折射率分布峰值区域上在折射率分布扰动的少许差别之外，对于本发明的多模光纤的第一和第二较佳实施例，折射率分布的其他区域是极为相似的。
虽然这里没有具体描述，能够同样地形成具有50.0μm纤芯的多模光纤。本领域专业人员将会理解，这种多模光纤的目标DMD分布将不同于上述的具有62.5μm纤芯的多模光纤的目标DMD分布。因此，烟灰沉积配方也将是不同的。将会进一步理解，通过把斜率区域定义为从(r/a)2＝0.0到0.2的第一区域和从(r/a)2＝0.2到0.4的第二区域能够描述目标DMD分布。
                         例子
通过以下的例子将进一步清楚本发明，希望所述的例子是本发明的示例。
例1
测试对激光器最佳化多模光纤的性能的一种方法是制作一根具有所需DMD特性的光纤并用各种激光器光源测试它。图6示出这种测试的结果。
对各种780nm到850nm京比特以太网系统激光器，图6示出由图2-3和7中所示DMD分布表征的多模光纤的‘有效’带宽(MHz.km)。利用本申请中早先参考的标准测量和发射技术测量的光纤的过填充(OFL)带宽在850nm处是288MHz.km，在1300nm处是1054MHz.km。利用本申请中早先参考的标准测量和发射技术测量的光纤的激光器带宽在850nm处是930MHz.km(利用23.5μm直径纤芯的连接软线以及RMS光谱带宽小于0.85nm的850nm光源激光器，正如早先所述)，在1300nm处是2028MHz.km(利用典型针对单模光纤应用的法布里-珀罗激光器和保证从纤芯中心偏离4μm发射的连接软线)。对于各种京比特以太网系统激光器光源的在图6中所示的‘有效’带宽是用23.5μm连接软线用与限定的850nm激光器带宽相同的测量技术测量的，但是发射条件随各个京比特以太网系统激光器而变化，因为每个激光器在近场和远场都具有不同的功率分布。这演示利用本发明的光纤与多种多样的激光器发射一起可以呈现大的带宽。具有限定的发射(930MHz.km)的测得的激光器带宽约与用若干个实际京比特以太网系统激光器获得的相同。短波波长京比特以太网系统激光器带宽显然都超过288MHz.km的850nm OFL带宽，并在为显著地延伸京比特以太网系统链路长度所需的范围内。另外，用4μm偏移利用1300nm法布里-珀罗激光器测量的1300nm激光器带宽比1300nm OFL带宽的双倍要大。
例2
作为第二个例子，对图4中示出测量其DMD和图8中示出测量其折射率分布的光纤测试OFL带宽，对于‘有限的’激光器带宽在850nm利用23.5μm连接软线在1300nm利用4μm偏移，对于‘有效’带宽用一组13京比特以太网系统激光器。测得标准OFL带宽在850nm为564MHz.km，在1300nm为560MHz.km。利用23.5μm直径纤芯的连接软线在850nm处‘有限的’激光器带宽是826MHz.km，在1300nm利用4μm偏移的法布里-珀罗激光器有限的激光器带宽值为5279MHz.km。在850nm或780nm用13京比特以太网系统激光器测量的‘有效’带宽如下：1214，886，880，876，792，786，754，726，614，394，376，434和472MHz.km。再有，对于850nm用23.5μm直径纤芯的连接软线的有限激光器发射产生一带宽，该带宽接近用数个实际京比特以太网激光器光源看到的‘有效’带宽。
对本领域专业技术人员而言显然能够对本发明作出各种改进和变化，而不偏离本发明的精神和范围。因此希望本发明覆盖在所附权利要求书及其等效情况中提供的本发明的改进和变化。

Claims (20)

1.一种形成多模光纤的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
使含有先质反应剂和至少一种掺杂物反应剂的硅石热化学反应以形成烟灰；
以足以产生具有规定特性的玻璃预型件的方式将该烟灰传送到目标；以及
将所述玻璃预型件拉制成具有62.5μm纤芯区和束缚该纤芯区的包层区的多模光纤，其中，所述反应步骤包括根据足以使多模光纤呈现DMD分布的烟灰沉积配方选择所述先质反应剂和所述至少一种掺杂物反应剂，当在1300nm波长测量时，所述DMD分布包括从(r/a)2＝0.0到0.25的第一区域上测量的第一平均斜率，和从(r/a)2＝0.25到0.50的第二区域上测量的第二平均斜率，以及其中，第一平均斜率大于第二平均斜率。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一种掺杂物反应剂包括锗，其中，所述反应步骤包括使所述锗热化学反应以形成包含烟灰的germania的步骤，其中，所述传送步骤包括有选择地将足够数量的包含烟灰的germania传送到目标，以导致在第一区域上的平均斜率比第二区域上的平均斜率大至少1.5倍。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述反应步骤包括选择大量的所述锗，足以导致所述多模光纤呈现在第一区域至少+0.3nsec/km的DMD变化的步骤。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述反应步骤包括选择大量的所述锗，足以导致所述多模光纤呈现在第一区域至多+1.25nsec/km的DMD变化的步骤。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反应步骤包括选择大量的所述锗，足以导致所述多模光纤呈现在第二区域至多+0.30nsec/km的DMD变化的步骤。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反应步骤包括选择大量的所述锗，足以导致所述多模光纤包括具有从(r/a)2＝0.4到0.6第三区域上测量的第三平均斜率的DMD分布的步骤，以及其中，在第三区域上DMD的变化至多+0.20nsec/km。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述至少一种掺杂物反应剂包括锗，其中，所述反应步骤包括使所述锗热化学反应以形成包含烟灰的germania的步骤，以及其中，所述传送步骤包括有选择地将足够数量的包含烟灰的germania传送到目标，以导致在第一区域上的平均斜率比第二区域上的平均斜率大至少2倍。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述反应步骤包括选择大量的所述锗，足以导致所述多模光纤呈现在第一区域至少+0.40nsec/km的DMD变化的步骤。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述至少一种掺杂物反应剂包括锗，其中，所述反应步骤包括使所述锗热化学反应以形成包含烟灰的germania的步骤，其中，所述传送步骤包括有选择地将足够数量的包含烟灰的germania传送到目标，以导致在第一区域上的平均斜率比第二区域上的平均斜率大至少3倍。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：所述反应步骤包括选择大量的所述锗，足以导致所述多模光纤呈现在第一区域至少+0.5nsec/km的DMD变化的步骤。
11.一种多模光纤，其特征在于它包括：
直径约62.5μm的纤芯；和
束缚所述纤芯的其折射率小于所述纤芯折射率的包层，其中，所述多模光纤呈现DMD分布，当在1300nm波长测量时，所述DMD分布包括从(r/a)2＝0.0到0.25测量平均斜率的第一区域，和从(r/a)2＝0.25到0.50测量平均斜率的第二区域，以及其中，第一区域的平均斜率大于第二区域的平均斜率。
12.如权利要求11所述的多模光纤，其特征在于：DMD从(r/a)2＝0.0到0.25的变化是DMD从(r/a)2＝0.25到0.50的变化的至少1.5倍。
13.如权利要求12所述的多模光纤，其特征在于：DMD从(r/a)2＝0.0到0.25的变化至少是+0.3nsec/km。
14.如权利要求13所述的多模光纤，其特征在于：DMD从(r/a)2＝0.0到0.25的变化至多是+1.25nsec/km。
15.如权利要求12所述的多模光纤，其特征在于：DMD从(r/a)2＝0.25到0.50的变化至多是+0.30nsec/km。
16.如权利要求11所述的多模光纤，其特征在于：DMD分布包括从(r/a)2＝0.4到0.6测量的第三斜率，其中DMD从(r/a)2＝0.4到0.6的变化至多是+0.20nsec/km。
17.如权利要求11所述的多模光纤，其特征在于：DMD从(r/a)2＝0.0到0.25的变化是DMD从(r/a)2＝0.25到0.50的变化的至少2倍。
18.如权利要求17所述的多模光纤，其特征在于：DMD从(r/a)2＝0.0到0.25的变化至少是+0.4nsec/km。
19.如权利要求12所述的多模光纤，其特征在于：DMD从(r/a)2＝0.0到0.25的变化至少是DMD从(r/a)2＝0.25到0.50的变化的3倍。
20.如权利要求19所述的多模光纤，其特征在于：DMD从(r/a)2＝0.0到0.25的变化至少是+0.5nsec/km。
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