[發明專利]一種低簡并度少模光纖

有效

• 申請號: 201310693100.2
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103698843A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 陳明陽
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及光纖通信領域，具體分為可實現降低模式簡并度的少模光纖。

背景技術

普通光纖的基模由兩個簡并的線性偏振模組成。光纖的高階模根據其對稱性和簡并度，由兩個或4個簡并模組成，如LP₁₁模，LP₂₁模均由四個簡并模組成，而LP₀₂模則由兩個線性偏振模組成。對于四個簡并模組成的高階模，其每種線性偏振態均由兩個模式組成。這兩個模式的模場分布不同，而傳輸常數相同。在傳輸過程中，這兩個模式將由于光纖折射率分布的變化和外界環境的影響而發生耦合，兩個模式能量發生交換。

模分復用技術被認為是提高光纖通信容量的一種新技術。在模分復用系統中，不同的模式被作為不同信息的通道，從而實現通信容量的成倍增加【D.?J.?Richardson,?J.?M.?Fini,?and?L.?E.?Nelson.?Space-division?multiplexing?in?optical?fibres（光纖中的空分復用技術).?Nat.?Photon.,2013,?7(5):?354-362】。為實現有效的模式復用，不同模式之間應該能夠實現較獨立的傳輸，從而避免模式間耦合造成傳輸信號之間的串擾。為此，需要降低高階模的簡并度。雙模光纖在模式轉換器、模式選擇耦合器、聲光移頻器、干涉型光纖傳感器等方面均具有廣泛的應用。雙模光纖指僅允許傳輸兩個線性偏振基模即LP₀₁模和兩個LP₁₁模的光纖。這同樣需要通過增大高階模的模式雙折射來實現【W.?Jin,?Z.?Wang,?and?J.?Ju.?Two-mode?photonic?crystal?fibers（雙模光子晶體光纖）.?Opt.?Express,2005,?13(6):?2082-2088】【雙模光子晶體光纖及其應用，專利號ZL200510118576.9】。

降低高階模簡并度的方法包括采用橢圓芯光纖【H.?Kubota?and?T.?Morioka.?Few-mode?optical?fiber?for?mode-division?multiplexing（用于模分復用的少模光纖）.?Opt.?Fiber?Technol.,2011,?17(5):?490-494】以及光子晶體光纖【雙模光子晶體光纖及其應用，專利號ZL200510118576.9】。其制作技術都相對復雜。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種降低高階模簡并度的少模光纖。本發明的技術方案是，一種低簡并度少模光纖，包括纖芯和包層，所述纖芯由一個主纖芯和2N個輔助纖芯所組成，所述主纖芯位于光纖中心，所述2N個輔助纖芯對稱的排布在所述主纖芯兩側，所述主纖芯的中心和2N個輔助纖芯的中心處于同一直線上；所述主纖芯和輔助纖芯的折射率相同，所述主纖芯邊界與相鄰的所述輔助纖芯邊界相切，相鄰的兩個所述輔助纖芯的邊界相切；所述輔助纖芯直徑均小于所述主纖芯直徑，且所述輔助纖芯直接由內向外依次遞減，其中N為正整數。

進一步，所述主纖芯直徑應滿足：???????????????????????????????????????????????，輔助纖芯直徑應滿足：，其中，1≤i≤N，λ為光波長，n_core為纖芯折射率，n_clad為包層折射率，d_m為主纖芯直徑，d_a,i為第i號輔助纖芯的直徑。

進一步，所述主纖芯直徑應滿足：，其中：λ為光波長，n_core為纖芯折射率，n_clad為包層折射率，d_m為主纖芯直徑。

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本發明的有益效果是：通過引入輔助纖芯，破壞光纖的折射率分布的圓對稱性，形成具有二重對稱性的折射率分布。這種折射率分布使四重簡并的高階模降為二重簡并模，其中一對簡并模模場向輔助纖芯擴展；而另一對簡并模處于遠離輔助纖芯的方向分布，與引入輔助纖芯時差別較小；由此，增大兩者的有效折射率差，并使高階模的模場分布形式固定。同時，光纖基模仍具有較好的圓對稱性，有利于與普通光纖的連接。

附圖說明

圖1為本發明的一種實施例的橫截面示意圖；