本发明专利属于光纤通信，涉及一种渐变折射率高带宽多模光纤。
背景技术：
1、相比于传统的电通信，光纤通信具有巨大传输带宽、极低传输损耗、较低成本和高保真等优势。光纤作为光纤通信的传输介质，其特性对光信号的传输有着非常重要的影响。使用更低功耗的vcsel激光器，在能耗、碳排放和成本等方面具备明显优势的多模光纤连接方案已广泛应用于大型数据中心、局域网、存储网、板卡连接、芯片连接等中短距离光纤网络场景。多模光纤大多应用场景一般是相对较狭窄的机柜、配线箱等集成系统，光纤将会经受较小的弯曲半径。常规多模光纤在进行小弯曲半径弯曲时，靠近纤芯边缘传输的较高阶模很容易泄漏出去，从而造成信号损失。随着用户对网络速率、网络容量需求的不断增长，高性能传输网络对多模光纤的性能提出了更高的要求。其中有效模式带宽指标（emb）和弯曲附加损耗指标往往是应用厂商重点关注的两项性能指标。
2、优化光纤弯曲附加损耗的有效方法一般是在光纤包层增加低折射率区域的下陷包层，以限制高阶模的泄漏，一般通过优化下陷包层的深度和宽度以及调整下陷包层距离光纤纤芯的距离来获得更好的弯曲性能。理论上更宽的下陷包层宽度，更深的下陷包层，调整下陷包层到芯层至适当距离能增加光纤的抗弯曲性能。
3、传统的高带宽多模光纤为提高其抗弯曲性能，芯层部分一般采用ge/f共掺或ge/p/f共掺，内包层采用f掺杂或ge/f共掺，下陷包层采用深f掺杂的工艺进行制备。这种结构的光纤，光纤芯层、内包层以及下陷包层间形成了较大的粘度差，所制备的光纤预制棒在拉制成光纤的过程中，光纤芯层、内包层容易收到拉丝张力以及粘度差造成的热应力影响，造成光纤芯包界面处的折射率剖面畸变，对靠近纤芯边缘传输的较高阶模造成不利影响，造成抗弯曲性能下降，同时也会恶化dmd性能，造成光纤有效模式带宽的下降。
4、优化光纤有效模式带宽（emb）的方式一般通过精确调整芯层部分折射率剖面的方式进行工艺制备，理论上折射率剖面越光滑，与理想幂指数折射率剖面偏差越小，所制备光纤的有效模式带宽（emb）越高。工程技术人员一般采用gecl4流量补偿的方式精确修正随沉积层厚度逐步加厚带来的气相化学反应条件变化导致的折射率剖面与理想幂指数剖面的偏差。
5、gecl4流量一般由质量流量控制器进行精确控制，工程实践上，质量流量控制器受限于低开度流量的不稳定，尤其是大质量分子气体的gecl4蒸汽，实践上往往在0~5%甚至0~10%开度区间内容易出现波动大、重复精度差的情况，这对于gecl4流量补偿带来非常大的困扰，难以实现有效的折射率剖面精确补偿，尤其是对gecl4流量低开度区间所对应的光纤20~25um区域的折射率分布带来较大的影响。
6、现有技术亦有采用多路气体流量控制器的方式，通过增设较低量程的气体流量控制支路来解决芯层边缘部分较大流量计在低开度区间重复精度差、流量波动大的问题，在达到目标流量后自动开启第二支路流量控制器的方式进行工艺制备。这种方法仍无法解决低量程质量流量控制器较低开度区间流量波动大、重复精度差的问题，且由于引入更多支路参与控制，在第二支路开启时，由于新支路的切换将导致气体总流量、压力的瞬间波动，非常容易在芯层折射率剖面出现毛刺等不光滑点，导致dmd性能下降，进而影响到有效模式带宽。同时，不同支路流量控制器的实际流量一致性标定也是难以克服的困难。
技术实现思路
1、本发明专利所要解决的技术问题是提供一种渐变折射率高带宽多模光纤，制备的多模光纤预制棒批次一致性高，拉制的渐变折射率结构光纤具有优异的抗弯曲性能，在850nm波长有高带宽性能，进一步的，通过对芯层ii的折射率剖面进行更精准的调节，优化了20~23um区域dmd性能，所制备的渐变折射率结构光纤在953nm波长处的有效模式带宽emb也具有较显著的改善作用。
2、为解决上述技术问题，本发明专利所采用的技术方案是：一种渐变折射率高带宽多模光纤，沿多模光纤径向由内向外依次包括芯层i、芯层ii、内包层i、内包层ii、下陷包层、过渡包层和外包层；芯层i、芯层ii的折射率剖面幂指数分布；渐变折射率高带宽多模光纤的径向折射率n(r)表示为：
3、；
4、其中为相对折射率差，，为光纤芯层中心折射率，为纯石英玻璃折射率，为光纤包层折射率，为光纤芯层半径，α为折射率剖面分布幂指数参数。
5、所述芯层i、芯层ii折射率剖面为连续渐变，折射率剖面符合幂指数分布，分布幂指数α为1.92~2.2，芯层中心与外包层最大相对折射率差为0.9~1.2%。
6、所述芯层ii半径为24.5~27.5um，芯层i半径与差值-为2~5um。
7、所述内包层i的宽度w1为0~1um，折射率剖面为连续渐变，折射率剖面为直线或曲线，所述内包层ii的宽度w2为1~1.5um，内包层ii与外包层相对折射率差为-0.2~0.2%。
8、所述下陷包层的宽度w3为3~8um，与外包层相对折射率差为-0.5%~-0.75%。所述外包层为纯石英玻璃，包层半径为61~64um。
9、所述芯层i为cl、f、ge共掺sio2玻璃，芯层i对参与沉积反应的气体掺杂剂gecl4进行流量补偿修正，优化其dmd性能。
10、所述芯层ii为cl、f、ge共掺sio2玻璃，芯层ii参与沉积反应的气体掺杂剂gecl4流量控制器开度为5%~15%。
11、所述芯层ii制备过程中gecl4流量控制器开度恒定；芯层ii制备过程中gecl4流量控制器开度随芯层ii沉积层数增加递增；芯层ii掺杂剂氟利昂气体流量随沉积层数递减，且符合如下函数分布：
12、；（1）
13、式中，为芯层ii氟利昂初始流量，为芯层ii与芯层i边界（即芯层ii沉积结束）流量，为第层数氟利昂流量，为芯层ii沉积总层数，为流量指数，的取值范围为1~3。
14、所述芯层ii与芯层i的折射率剖面参数偏差∆α小于0.02；芯层ii的折射率剖面分布参数小于或等于芯层i的折射率剖面分布参数；芯层ii对掺杂剂氟利昂气体流量进行流量补偿修正，优化芯层ii的dmd性能。
15、所述芯层i边界的sicl4流量与芯层i沉积终值的sicl4流量随沉积反应层数连续线性递减变化；芯层i边界的掺杂剂氟利昂流量与芯层ii沉积终值的氟利昂流量相同，芯层i掺杂剂氟利昂流量随沉积层数变化，且符合如下函数分布：
16、,（2）
17、式中，为芯层i中心氟利昂流量，为第层氟利昂流量，为芯层i沉积总层数，为流量指数，的取值范围为1~1.5。
18、本发明专利的主要有益效果主要体现于：
19、通过提高芯层ii gecl4质量流量控制器控制开度的方式，避免了多回路流量控制带来的流量波动或流量控制一致性差的不足，改善了质量流量控制器低开度下阀门开度重复性差的不足，实现了掺杂剂单一控制流量控制下制备多模光纤折射率剖面的精确控制，所制备的多模光纤批次一致性高，带宽特性优异，所制备的多模光纤在850nm波长具有优异的有效模式带宽emb性能。
20、通过将光纤芯层分成芯层i和芯层ii两个部分，对芯层ii的折射率剖面进行更精准的调节，优化了20~23um区域dmd性能，对比现有技术，所制备的多模光纤在953nm波长处的有效模式带宽emb具有较显著的改善作用
21、通过改善芯层ii各掺杂剂浓度，改善了光纤芯层边缘的粘度，光纤芯包层间的粘度匹配更为合理，从设计上较少了光纤拉制过程中对光纤芯层部分的影响，并通过优化的过渡包层结构及下陷包层结构，所制备的多模光纤不仅具有低的衰减系数，且具有良好的弯曲不敏感性能。