[發(fā)明專利]一種弱導(dǎo)環(huán)形結(jié)構(gòu)光纖

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710304066.3
• 申請(qǐng)日: 2017-05-03
• 公開（公告）號(hào): CN106950644B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王健;陳詩(shī);李樹輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué);深圳華中科技大學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G02B6/02
• 分類號(hào): G02B6/02;G02B6/028
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;李智

本發(fā)明公開了一種弱導(dǎo)環(huán)形結(jié)構(gòu)光纖，包括環(huán)形纖芯、中心區(qū)域和包層；環(huán)形纖芯為階躍或漸變型折射率分布，內(nèi)外側(cè)可輔助低折射率環(huán)形溝槽。環(huán)形纖芯與包層/中心區(qū)域折射率差均不超過1％。環(huán)形溝槽與包層/中心區(qū)域折射率差均不超過?1％。該弱導(dǎo)環(huán)形結(jié)構(gòu)光纖僅支持多通道徑向一階模式且分為不同模群。除前兩個(gè)模群，其余模群均具有大折射率差，可以前兩個(gè)模群組合后6x6多進(jìn)多出數(shù)字信號(hào)處理輔助復(fù)用，其余每個(gè)模群內(nèi)4x4 MIMO?DSP輔助復(fù)用，即模群間低串?dāng)_復(fù)用和模群內(nèi)小規(guī)模MIMO?DSP輔助復(fù)用相結(jié)合，具有可擴(kuò)展性。模式基可以是線偏振/光渦旋/本征模式。同時(shí)，具有C+L波段寬帶特性，可與波分復(fù)用結(jié)合有效提高通信容量，兼容現(xiàn)有成熟光纖工藝，可降低損耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光通信領(lǐng)域，更具體地，涉及一種弱導(dǎo)環(huán)形結(jié)構(gòu)光纖。

背景技術(shù)

當(dāng)前光通信由于人們所熟知的光波維度資源(幅度、相位、頻率/波長(zhǎng)、時(shí)間、偏振)開發(fā)殆盡而顯現(xiàn)“新容量危機(jī)”。為了進(jìn)一步提高光通信系統(tǒng)的容量，空分復(fù)用技術(shù)用于解決未來(lái)光通信新容量危機(jī)的潛力吸引了越來(lái)越多的關(guān)注。空分復(fù)用技術(shù)利用光子的空間維度，包括基于少模光纖、多模光纖及環(huán)形光纖等的模分復(fù)用(亦即模式復(fù)用)技術(shù)和基于多芯光纖的芯分復(fù)用技術(shù)。此外，還可以將兩個(gè)技術(shù)相互結(jié)合進(jìn)一步提高空間利用率和系統(tǒng)容量，例如少模多芯、環(huán)形多芯光纖等。在用少模光纖、多模光纖及環(huán)形光纖等進(jìn)行模分復(fù)用時(shí)，采用的是線偏振模式(LP模)或軌道角動(dòng)量模式(OAM模，亦稱光渦旋)等模式基。隨著光纖中傳播的模式數(shù)目增多和傳輸距離增長(zhǎng)，通常情況下任何擾動(dòng)因素(光纖本身特性和缺陷及外界擾動(dòng))將導(dǎo)致模式之間的串?dāng)_難以避免，在接收端需采用復(fù)雜的多進(jìn)多出數(shù)字信號(hào)處理(MIMO-DSP)技術(shù)進(jìn)行恢復(fù)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜度和成本升高以及功耗增大。另外，傳統(tǒng)少模光纖中支持模式數(shù)目極少，難以滿足多通道模式復(fù)用有效提升通信容量的需求。傳統(tǒng)多模光纖中可以支持很多模式數(shù)目，眾多模式可以劃分為相互分離的模群，可以采用模群間低串?dāng)_復(fù)用，不過，一個(gè)模群中的多個(gè)模式有效折射率相近，串?dāng)_嚴(yán)重，模群內(nèi)的這些模式在模式復(fù)用時(shí)仍然需要輔助以MIMO-DSP技術(shù)，由于傳統(tǒng)多模光纖模群內(nèi)存在許多難以復(fù)用解復(fù)用的徑向高階模式，隨著模群階數(shù)增大，模群內(nèi)的模式數(shù)目也越來(lái)越多，這導(dǎo)致模群內(nèi)模式復(fù)用所需的MIMO-DSP復(fù)雜度急劇增長(zhǎng)(即需要大規(guī)模MIMO-DSP技術(shù))，這在很大程度上限制了傳統(tǒng)多模光纖應(yīng)用于多通道模式復(fù)用。環(huán)形光纖雖然普遍用于光渦旋模式復(fù)用通信，目前為了減小多個(gè)光渦旋模式間的串?dāng)_，主要采用高折射率差環(huán)形結(jié)構(gòu)，這種設(shè)計(jì)由于高折射率差給光纖工藝?yán)茙?lái)了很多挑戰(zhàn)，制造出的環(huán)形光纖損耗很大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)距離的傳輸。除此之外，對(duì)于本征模式(HE、EH、TE、TM)分離的保偏光纖，比如橢圓芯光纖，光纖中的本征模式也可以類似線偏振模式和光渦旋模式那樣作為模式基，即可以直接使用光纖本征模式進(jìn)行本征模復(fù)用通信，不過模式通道數(shù)目相對(duì)有限。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種弱導(dǎo)環(huán)形結(jié)構(gòu)光纖，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)存在的模式通道數(shù)目少、損耗大、模式串?dāng)_大因而需要大規(guī)模MIMO-DSP技術(shù)等問題。

本發(fā)明提供了一種弱導(dǎo)環(huán)形結(jié)構(gòu)光纖，包括：環(huán)形纖芯、中心區(qū)域和包層；所述環(huán)形纖芯的折射率與所述包層的折射率之間的相對(duì)折射率差不超過1％，且所述環(huán)形纖芯的折射率與所述中心區(qū)域的折射率之間的相對(duì)折射率差不超過1％；所述弱導(dǎo)環(huán)形結(jié)構(gòu)光纖不支持徑向高階模式，僅支持多通道徑向一階模式且分為不同模群；第一個(gè)模群2個(gè)模式，其余模群各4個(gè)模式，除了前兩個(gè)模群，其余模群間的折射率差均>10^-4。

更進(jìn)一步地，模式基為線偏振模式、光渦旋模式或光纖本征模式。

更進(jìn)一步地，環(huán)形纖芯的折射率大于所述中心區(qū)域的折射率；所述環(huán)形纖芯的折射率大于所述包層的折射率。

更進(jìn)一步地，環(huán)形纖芯的折射率分布為階躍折射率分布或漸變折射率分布。