专利名称：用于低色散多模光纤的经修正的折射率分布的利记博彩app
用于低色散多模光纤的经修正的折射率分布相关申请的交叉引用本申请要求2009 年 8 月 19 日提交的题为“MODIFIED REFRACTIVE INDEX PROFILEFOR LOW-DISPERSION MULT I-MODE FIBER” 的美国临时专利申请 No. 61/235，236 的权益，其内容整体援引包含于此。本申请包含下述申请的全部2010年6月9日提交的题为“DESIGN METHOD ANDMETRIC FOR SELECTING AND DESIGNING MULTIMODE FIBER FOR IMPROVED PERFORMANCE(用于选择和设计具有改善性能的多模光纤的设计方法和度量)，，的S/N 12/797，328美国专利申请；以及 2009 年 11 月 30 日提交的题为 “MULTIM0DE FIBER HAVING IMPROVED INDEXPROFILE (具有改善的折射率分布的多模光纤)，，的S/N 12/627，752的美国专利申请。
背景技术：
针对多模光纤光缆(MMF)传输设计的最高发展水平的高速光收发器使用垂直腔面发射激光器(VCSEL)作为光源。VCSEL，类似于传统发光二极管(LED)，是表面发射器件，但与LED不同的是，VCSEL的物理结构在形成激光腔的布拉格反射体之间包括由多个量子阱所构成的层。结果，VCSEL的输出是高度相干的，其包含离散的光学模式。该器件支持与多个横模耦合的单个纵模，这导致具有略为不同波长的光的分布。另外，每个模式具有被定义的发射模式。该物理效应导致其中发射波长与半径相关的发射模式。VCSEL模也是动态的，并与MMF的光学特性结合而造成MMF系统性能的变化。性能变化可归因于MMF纤芯缺陷和模式色散效应。多数MMF包含一种或多种纤芯缺陷，这些缺陷起因于制造工艺中气体流量控制的变化。可修正折射率分布，以使工艺变化引起折射率分布或偏置，从而补偿与波长相关的VCSEL发射模式的作用，改善光纤性能。为了确定不具有纤芯缺陷的最佳折射率分布，人们必须首先考虑由VCSEL发射的光学模式。参见
图1，对于代表性的VCSEL，出射的光学模式图示为驱动电流的函数。由于器件的晶体结构和圆形对称性，VCSEL中的每一受激横模都存在两种偏振状态。电场取向限定了光学模式的偏振状态。当驱动电流导通(5mA)时，基模在器件的中心附近受到激励。随着驱动电流增加，更多的模式(高阶模)被激励，这些模式占据了器件的有源区或有源孔径的外部区域。每个模式都具有离散的光能，并因此具有离散的光波长，其关系表示为E = hc/ λ，其中h =普朗克常数，而c是光速。低阶模具有较长的波长，而高阶模具有较短的波长和较高的能量。图2示出了模式和波长之间的这种相关性。基模图示为具有最长波长而高阶模具有较短波长。由于VCSEL模的波长与半径相关，在光纤中传播的模式也与波长相关。VCSEL低阶模耦合到光纤低阶模中，而VCSEL高阶模耦合到光纤高阶模中。这种波长相关性展示在图3所示的光谱分析中。在该分析中，MMF连接于包含VCSEL的高速光发射器。横越MMF的输出端扫描具有5微米纤芯直径(850nm的SMF)的单模光纤(SMF)。通过使用光谱分析仪(OSA)，各模式的光谱被记录为径向位移的函数。通常具有五个或更多个由VCSEL发射出的主波长。在每个主波长的区域中，通常具有由其它模式或偏振状态产生的若干紧密间隔的波长。我们从图3中看到，随着横向偏移的增加，由较长波长(接近849. 33nm)承载的相对光功率减小，同时较短波长(接近848. Inm)的相对功率增大。还观察到，在径向偏移较大的情况下，整体向较短波长移动。由于光谱的这种径向分布，在零偏移下的光脉冲比较大径向偏移下的光脉冲具有更长的RMS中心波长，如图4中通过箭头表示的那样。中心波长λ。是光波峰的RMS加权平均，由下式给出
权利要求
1.一种多模光纤光缆，包括一种折射率分布，所述折射率分布被设计成用于补偿被耦合到所述多模光纤光缆中的激光发射模式的波长分布，从而使所述多模光纤光缆中的模式色散最小化，其中所述波长分布与半径相关。
2.如权利要求1所述的多模光纤光缆，其特征在于，所述折射率分布被设计成用于在距离所述多模光纤光缆纤芯中心5微米至19微米的半径窗内补偿激光发射模式的与半径相关的波长分布。
3.如权利要求1所述的多模光纤光缆，其特征在于，所述折射率分布产生DMD波形分布，所述DMD波形分布的特征是对于从所述多模光纤光缆的纤芯中心开始的递增半径，径向脉冲波形向左单调平移。
4.如权利要求1所述的多模光纤光缆，其特征在于，所述折射率被设计成通过对折射率分布修正一个量Δη(Γ)来减小差分模式延迟，以使发射模式中的波长变化补偿至少一些模式色散。
5.一种设计改善的多模光纤光缆的方法，所述多模光纤光缆补偿被耦合到基准多模光纤光缆中的激光发射模式的波长分布，其中所述波长分布与半径相关，所述方法包括通过测量所述基准多模光纤光缆中的DMD波形分布来确定所述基准多模光纤光缆中材料色散和模式色散的量，所述材料色散和模式色散起因于使用激光器射入所述基准多模光纤光缆的光辐射脉冲，其中所述基准多模光纤光缆具有基准折射率分布；以及为改善的多模光纤光缆设计改善的折射率分布，所述折射率分布对被耦合到所述基准多模光纤光缆中的激光发射模式的与半径相关的波长分布的至少一部分作出补偿。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括确定测得的DMD波形分布表现出向左平移还是向右平移；以及如果测得的DMD波形分布表现出向右平移，在设计所述改善的折射率分布时使所述基准折射率分布线性减小。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，如果测得的DMD波形分布表现出向右平移，则调整所述基准折射率分布以使所述改善的多模光纤光缆具有表现出向左平移的DMD波形分布。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，通过使所述基准折射率分布线性减小，来调整所述基准折射率分布并设计所述改善的折射率分布。
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，通过下述步骤调整所述基准折射率分布并设计所述改善的折射率分布针对递减半径，增加折射率的变化Δη，这是校正光波长的半径相关性所需要的。
10.如权利要求5所述的方法，其特征在于，通过下述步骤调整所述基准折射率分布并设计所述改善的折射率分布对所述基准折射率分布修正一个量ΔηΟ·)，以使发射模式的波长变化补偿模式色散。
11.如权利要求5所述的方法，其特征在于，通过下述步骤调整所述基准折射率分布并设计所述改善的折射率分布修正所述基准折射率分布，以使针对所述基准折射率分布的折射率变化ΔηΟ·)为负，并且随着径向距离的递增，所述折射率变化的绝对值增加，从而补偿发射模式的波长变化。
12.如权利要求5所述的方法，其特征在于，通过下述步骤调整所述基准折射率分布并设计所述改善的折射率分布修正所述基准折射率分布，以使针对所述基准折射率分布的折射率变化ΔηΟ·)为正，并且随着径向距离的递增，所述折射率变化的绝对值减小，从而补偿发射模式的波长变化。
13.如权利要求5所述的方法，其特征在于，通过下述步骤调整所述基准折射率分布并设计所述改善的折射率分布修正所述基准折射率分布，以使针对所述基准折射率分布的折射率变化ΔηΟ·)在低于^时为正值，并且随着径向距离的递增，所述折射率变化的绝对值减小，以及使针对所述基准折射率分布的折射率变化ΔηΟ·)为负，并且随着径向距离的递增，所述折射率变化的绝对值增加，从而补偿发射模式的波长变化，其中^是折射率变化为零的径向位置。
14.一种设计改善的多模光纤光缆的方法，所述多模光纤光缆补偿材料色散和模式色散，所述方法包括测量所述基准多模光纤光缆中的DMD波形分布，其中所述基准多模光纤光缆具有基准折射率分布；以及为所述改善的多模光纤光缆设计改善的折射率分布，所述改善的折射率分布对所述基准多模光纤光缆中的任何材料色散的至少一部分作出补偿。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括确定测得的DMD波形分布表现出向左平移还是向右平移；以及如果测得的DMD波形分布表现出向右平移，在设计所述改善的折射率分布时使所述基准折射率分布线性减小。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，如果测得的DMD波形分布表现出向右平移，则调整所述基准折射率分布以使所述改善的多模光纤光缆具有表现出向左平移的DMD波形分布。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，通过使所述基准折射率分布线性减小，来调整所述基准折射率分布并设计所述改善的折射率分布。
18.如权利要求14所述的方法，其特征在于，通过下述步骤调整所述基准折射率分布并设计所述改善的折射率分布针对递减半径，增加折射率的变化Δη，这是校正光波长的半径相关性所需要的。
19.如权利要求14所述的方法，其特征在于，通过下述步骤调整所述基准折射率分布并设计所述改善的折射率分布对所述基准折射率分布修正一个量ΔηΟ·)，以使发射模式的波长变化补偿模式色散。
20.如权利要求14所述的方法，其特征在于，通过下述步骤调整所述基准折射率分布并设计所述改善的折射率分布修正所述基准折射率分布，以使针对所述基准折射率分布的折射率变化ΔηΟΟ为负，并且随着径向距离的递增，所述折射率变化的绝对值增加，从而补偿发射模式的波长变化。
全文摘要
提供一种改善的多模光纤光缆。该改善的多模光纤光缆包括，但不局限于，一种折射率分布，该折射率分布被设计成用于补偿被耦合到多模光纤光缆中的激光发射模式的与半径相关的波长分布，以使多模光纤光缆中的模式色散最小化。通过修正折射率的α分布，将差分模式延迟(DMD)调整为半径的函数。
文档编号G02B6/028GK102597826SQ201080037311
公开日2012年7月18日 申请日期2010年8月19日 优先权日2009年8月19日
发明者G·E·图杜瑞, R·J·皮姆皮娜拉 申请人:泛达公司