多模光纤芯杖分类方法与流程

本说明书总体涉及一种基于预形成物的相对折射率分布对光纤预形成物进行分类的方法。

背景技术：

1、多模光纤(mmf)是数据中心中的主要光传输介质，并且随着数据中心数量和规模的扩大，其使用量也不断增加。多模光纤基于有效模态带宽(emb)在某些iso标准下进行分类，emb以“频率×距离”(例如mhz·km)为单位进行测量。这些分类使用(用于“光学多模”的)缩写om来表示，目前的om标准为om1、om2、om3、om4和om5。每个om标准光纤具有不同的物理特性(例如，芯半径、包层半径、相对折射率分布等)，这些物理特性导致不同的性能特性，包括不同的emb。

2、限定om标准光纤的各种设计参数在制造过程中并未完美再现。这导致给定om标准光纤的性能(特别是在emb方面)发生巨大变化。mmf的emb对光纤中的折射率分布变化高度敏感。因此，期望在制造mmf时精确测量固结光纤预形成物的折射率分布并仅使用具有期望折射率分布的预形成物来拉制光纤。现有的光纤预形成物表征技术没有提供足够的度量来优化选择哪些光纤预形成物来以符合om标准的高成品率生成mmf。

技术实现思路

1、根据第一方面，一种对用于在形成多模光纤中使用的芯杖进行分类的方法包括：确定芯杖的相对折射率分布δ(r)；将相对折射率分布δ(r)拟合成α分布δfit(r)，α分布δfit(r)由下式定义：

2、

3、其中δo,fit是芯杖的纵向中心线处的相对折射率，αfit是芯形状参数，并且afit是芯杖的外半径；生成芯杖的非α残差分布δdiff(r)＝δ(r)–δfit(r)；根据δdiff(r)计算一个或多个度量；以及在芯杖的分类中使用一个或多个度量，分类包括对从包括芯杖的预形成物拉制的光纤在预定波长下的带宽是否超过在预定波长下的预定带宽的预测。

4、第二方面包括根据第一方面的方法，其中：一个或多个度量包括以下各项中的一者或多者：其中x定义分析区域，并且δdiff,neg是δdiff(r)乘以加权函数z(r)，当δdiff(r)为负时z(r)为1，并且当δdiff(r)为正时z(r)为0；其中δdiff,pos是δdiff(r)乘以加权函数y(r)，当δdiff(r)为正时y(r)为1，并且当δdiff(r)为负时y(r)为0；δdiff(r)在r＝0与r＝x*afit之间的最小负值δdiff-neg,max；δdiff(r)在r＝0与r＝x*afit之间的最大正值δdiff-pos,max；以及由计算的加权总和τerr，其中g(r)是预定加权函数；以及将一个或多个计算的度量与对应度量进行比较，对应度量与已知形成带宽大于预定波长下的预定带宽的光纤的芯杖相关联。

5、第三方面包括根据前述方面中的任一方面的方法，其中一个或多个度量进一步包括由下式计算的幅值度量pwerr：

6、

7、第四方面包括根据第一方面至第三方面中的任一方面的方法，其中根据δdiff(r)计算一个或多个度量包括计算δdiff-sum,neg、δdiff-sum,pos、最小负值、最大正值以及τerr中的每一者。

8、第五方面包括根据第一方面至第四方面中的任一方面的方法，其中：一个或多个计算的度量包括τerr，并且选择加权函数g(r)，使得g(r)*δdiff(r)估计由芯杖产生的光纤的两个模式组(mode group)模式群延迟之间的差异。

9、第六方面包括根据第一方面至第五方面中的任一方面的方法，其中将一个或多个计算的度量与同用于形成光纤的芯杖相关联的值进行比较包括确定τerr具有负值。

10、第七方面包括根据第一方面至第六方面中的任一方面的方法，进一步包括使用与用于形成多个光纤的芯杖相关联的一个或多个计算的度量的值来生成芯杖的分类方案。

11、第八方面包括根据第一方面至第七方面中的任一方面的方法，其中：分类方案包括多个仓，其中多个仓中的每一者由与一个或多个计算的度量中的每一者相关联的一个或多个数值范围定义，多个仓包括高评级仓，高评级仓是使用与用于形成符合多模光纤标准的光纤的芯杖相关联的值生成的，并且将一个或多个计算的度量同与用于形成光纤的芯杖相关联的值进行比较包括确定芯杖是否满足与高评级仓相关联的一个或多个数值范围。

12、第九方面包括根据第一方面至第八方面中的任一方面的方法，进一步包括：确定芯杖不符合与高评级仓相关联的一个或多个数值范围；以及丢弃光纤预形成物。

13、第十方面包括根据第一方面至第九方面中的任一方面的方法，进一步包括将相对折射率分布δ(r)与偏离α分布δfit(r)的目标折射率分布进行比较。

14、第十一方面包括根据第一方面至第十方面中的任一方面的方法，其中预定带宽和预定波长由多模光纤标准定义。

15、第十二方面包括根据第一方面至第十一方面中的任一方面的方法，其中多模光纤标准是om4标准。

16、第十三方面包括根据第一方面至第十二方面中的任一方面的方法，其中δfit(r)的拟合是使用不同于1的加权函数(r)的最小二乘拟合。

17、第十四方面包括根据第一方面至第十三方面中的任一方面的方法，其中δfit(r)的拟合是使用两个加权函数w1(r)和w2(r)以及根据δfit1(r)和δfit2(r)计算的一个或多个度量的最小二乘拟合，并且包括由下式计算的α分布差异度量αdiff：

18、αdiff＝α1-α2

19、其中α1和α2包括使用不同加权函数获得的αfit的不同值，同时使用w1(r)将相对折射率分布δ(r)拟合成α分布δfit1(r)，并使用w2(r)将相对折射率分布δ(r)拟合成α分布δfit2(r)。

20、根据第十五方面，一种制造多模光纤的方法包括：制造芯杖，芯杖包括根据芯杖的预定相对折射率分布δt(r)从芯杖的中心线到芯杖的外半径变化的上掺杂剂浓度；测量芯杖的相对折射率分布δ(r)；将相对折射率分布δ(r)拟合成α分布δfit(r)，α分布δfit(r)由下式定义：

21、

22、其中δo,fit是纵向中心线处的相对折射率，并且afit是芯杖的外半径；生成芯杖的非α残差分布δdiff(r)＝δ(r)–δfit(r)；基于δdiff(r)确定芯杖符合一个或多个选择准则，其中一个或多个选择准则包括与多个选择参数中的一者或多者相关联的一个或多个数值范围，其中多个选择参数包括：其中x定义分析区域，并且δdiff,pos是δdiff(r)乘以加权函数z(r)，当δdiff(r)为负时z(r)为1，并且当δdiff(r)为正时z(r)为0；以及其中δdiff,pos是δdiff(r)乘以加权函数y(r)，当δdiff(r)为正时y(r)为1，并且当δdiff(r)为负时y(r)为0；δdiff(r)在r＝0与r＝x*afit之间的最小负值δdiff-neg,max；δdiff(r)在r＝0与r＝x*afit之间的最大正值δdiff-pos,max；以及由下式计算的加权总和τerr：

23、

24、其中g(r)是预定的加权函数；以及响应于确定芯杖符合一个或多个选择准则，丢弃芯杖不进行进一步处理或者选择芯杖用于进一步处理成多模光纤。

25、第十六方面包括根据第十五方面的方法，其中进一步处理包括：将包层沉积到芯杖的外表面上以形成光纤预形成物；以及将光纤预形成物拉制成多模光纤。

26、第十七方面包括根据第十五方面至第十六方面中的任一方面的方法，其中：一个或多个选择准则包括τerr的数值范围，并且选择加权函数g(r)，使得g(r)/δdiff(r)估计由芯杖产生的光纤的两个模式组延迟之间的差异。

27、第十八方面包括根据第十五方面至第十六方面中的任一方面的方法，其中τerr的数值范围包括负值，负值与选择芯杖以进一步处理成多模光纤相关联。

28、第十九方面包括根据第十五方面至第十八方面中的任一方面的方法，进一步包括通过以下操作生成一个或多个选择准则：制造多个芯杖；针对多个芯杖中的每一者，确定δdiff-sum,neg、δdiff-sum,pos、最小负值、最大正值和τerr中的一者或多者；处理多个芯杖中的每一者以形成多个多模光纤；确定多个多模光纤中的哪些多模光纤满足多模光纤标准，以及基于多个多模光纤中满足多模光纤标准的光纤来建立一个或多个选择准则的一个或多个数值范围。

29、第二十方面包括根据第十五方面至第十九方面中的任一方面的方法，其中多模光纤标准与om4光纤相关联。

30、第二十一方面包括根据第十五方面至第二十方面中的任一方面的方法，其中一个或多个选择准则包括与δdiff-sum,neg、δdiff-sum,pos、最小负值、最大正值以及τerr中的每一者相关联的数值范围。

31、第二十二方面包括根据第十五方面至第二十一方面中的任一方面的方法，其中一个或多个选择准则进一步包括由下式计算的幅值度量pwerr的数值范围：

32、

33、第二十三方面包括根据第十五方面至第二十三方面中的任一方面的方法，其中基于δdiff(r)来确定芯杖符合一个或多个选择准则包括：根据包括多个仓的分类方案对芯杖进行分类，其中多个仓中的每一者与用于一个或多个选择准则中的每一者的数值范围集合相关联。

34、第二十四方面包括根据第十五方面至第二十四方面中的任一方面的方法，其中预定相对折射率分布δt(r)偏离α分布δfit(r)。

35、第二十五方面包括根据第十五方面至第二十四方面中的任一方面的方法，其中多个选择参数包括由下式计算的α分布差异度量αdiff：αdiff＝α1-α2，其中α1和α2包括使用不同加权函数获得的αfit的不同值，同时将相对折射率分布δ(r)拟合成α分布δfit(r)。

36、第二十六方面包括一种对用于形成多模光纤的多个光学芯杖中的芯杖进行分级的方法，该方法包括：确定芯杖的相对折射率分布δ(r)；将相对折射率分布δ(r)拟合成α分布δfit(r)，α分布δfit(r)由下式定义：

37、

38、其中δo,fit是芯杖的纵向中心线处的相对折射率；生成芯杖的非α残差分布δdiff(r)＝δ(r)–δfit(r)；以及通过根据δdiff(r)计算多个选择参数，基于δdiff(r)来对芯杖进行分类，其中多个选择参数包括以下各项中的两项或更多项：其中x定义分析区域，并且δdiff,pos是δdiff(r)乘以加权函数z(r)，当δdiff(r)为负时z(r)为1，并且当δdiff(r)为正时z(r)为0；以及其中δdiff,pos是δdiff(r)乘以加权函数y(r)，当δdiff(r)为正时y(r)为1，并且当δdiff(r)为负时y(r)为0；δdiff(r)在r＝0与r＝afit之间的最小负值δdiff-neg,max；δdiff(r)在r＝0与r＝afit之间的最大正值δdiff-pos,max；以及由下式计算的加权总和τerr：

39、

40、其中g(r)是预定的加权函数。

41、第二十七方面包括根据第二十六方面的方法，其中多个选择参数包括由下式计算的幅值度量pwerr：

42、

43、第二十八方面包括根据第二十五方面至第二十七方面中的任一方面的方法，其中选择加权函数g(r)，使得g(r)*δdiff(r)估计由芯杖产生的光纤的两个模式组延迟之间的差异。

44、第二十九方面包括根据第二十五方面至第二十八方面中的任一方面的方法，其中基于δdiff(r)对芯杖进行分类包括：基于多个选择参数从多个仓中选择仓，其中多个仓中的每个仓包括用于多个选择参数中的每一者的不同的数值范围集合。

45、第三十方面包括根据第二十五方面至第二十九方面中的任一方面的方法，其中多个选择参数包括由下式计算的α分布差异度量αdiff：

46、αdiff＝α1-α2

47、其中α1和α2包括使用不同加权函数获得的αfit的不同值，同时将相对折射率分布δ(r)拟合成α分布δfit(r)。