[發(fā)明專利]一種多層纖芯可控的多芯光纖

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910843246.8
• 申請日: 2019-09-06
• 公開（公告）號: CN110568548B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 裴麗;巴拉及;解宇恒;維捷;卡彬;楊梅
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇斯德雷特通光光纖有限公司
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;G02B6/036
• 代理公司: 北京辰權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11619
• 代理人: 孫瑞峰

本發(fā)明提供了一種多層纖芯可控的多芯光纖，包括若干纖芯單元和包層，若干纖芯單元鑲嵌在包層內(nèi)，且每個纖芯單元均為包括t層纖芯的多層結(jié)構(gòu)，每個纖芯單元的每層纖芯相對包層的折射率差為△n，每個纖芯單元中每層纖芯的厚度不同且每層纖芯的厚度為am，其中，t、n、m均為正整數(shù)；包層切面上設(shè)有光纖集束結(jié)構(gòu)，且光纖集束結(jié)構(gòu)上設(shè)有若干與纖芯單元直徑相適配的孔，光纖集束結(jié)構(gòu)的直徑與包層的直徑相同；每個纖芯單元的外徑相同，且相鄰的兩個纖芯單元之間的纖芯層數(shù)不同，相鄰兩個纖芯單元的最內(nèi)層的纖芯的直徑不同；每個纖芯單元中的每層纖芯相對包層的折射率差△n隨n的增加而增加。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多層纖芯可控的多芯光纖。

背景技術(shù)

近年來，隨著超清視頻、云計算和5G等業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)帶寬需求的增長日益加速。隨著400Gbit/s和1Tbit/s等超100Gbit/s高速光傳輸技術(shù)的演進和發(fā)展，通過提高電信號波特率，引入高階調(diào)制格式，例如正交幅度調(diào)制以及擴展光纖C+L波段傳輸窗口等方式，可以進一步提高單纖傳輸容量。但是，單芯光纖的傳輸容量正在迅速趨近其物理極限，未來數(shù)年內(nèi)，光網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的增長乏力與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的帶寬饑渴之間的矛盾將導(dǎo)致帶寬危機，這已經(jīng)成為光通信業(yè)界亟待解決的一個重要問題。而基于空分復(fù)用的多芯光纖(multi-core fiber，MCF)可在不增加光纜鋪設(shè)空間和費用的情況下實現(xiàn)對光纖的擴容，能很好地克服單模光纖傳輸容量的限制。同時，通過改進調(diào)制格式和增大光纖的有效面積還能進一步提高多芯光纖的傳輸容量，這將對未來的光傳輸系統(tǒng)產(chǎn)生巨大影響。

多芯光纖，指同一包層中容納多個纖芯的光纖，通過多個纖芯傳播光信號。最新的研究結(jié)果顯示，多芯光纖已經(jīng)在光纖通信以及光網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中扮演著重要的角色。在傳輸領(lǐng)域，基于雙環(huán)形纖芯結(jié)構(gòu)的31km長度的22芯多芯光纖實現(xiàn)了2.15Pbit/s的系統(tǒng)傳輸容量；基于單環(huán)纖芯結(jié)構(gòu)的46km長度的12芯多芯光纖實現(xiàn)了105Tbit/s容量光信號最遠26圈共計14350km傳輸。此外，多芯光纖還可用于大容量通信網(wǎng)所需高性能激光器、放大器、耦合器等重要光電子器件的研制。因此，多芯光纖的研究和制作在未來大容量通信系統(tǒng)的發(fā)展中將具有舉足輕重的地位。

芯間串?dāng)_，是指在多芯光纖中相鄰信道之間光信號的交叉干擾，是限制多芯光纖傳輸容量的最主要因素。為了抑制芯間串?dāng)_，研究者們設(shè)計了多種特殊的光纖結(jié)構(gòu)，它們主要有：溝槽輔助型、空氣孔輔助型結(jié)構(gòu)等。其中，溝槽輔助型多芯光纖采用在每個纖芯周圍環(huán)繞一層低折射率環(huán)，從而限制能量的擴散。而空氣孔輔助結(jié)構(gòu)則是利用空氣孔的方式，實現(xiàn)比溝槽結(jié)構(gòu)更強的光場限制能力。但是，新結(jié)構(gòu)的加入使得多芯光纖制作難度大幅度增加，在有限包層內(nèi)容納多個纖芯的設(shè)計已經(jīng)加大了制作成本，若繼續(xù)在多芯光纖中嵌入其他結(jié)構(gòu)將會影響多芯光纖的設(shè)計傳輸性能。同時，由于溝槽或空氣孔結(jié)構(gòu)的嵌入，不僅會增加多芯光纖與普通單模光纖之間的熔接損耗，也會增加接收端解復(fù)用程序的復(fù)雜度。

因此，急需設(shè)計一種無需其他輔助型結(jié)構(gòu)的，具有低芯間串?dāng)_的多芯光纖，并擁有大量空間信道，以滿足空分復(fù)用系統(tǒng)對多芯光纖的傳輸容量需求。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)中的存在多芯光纖制作難度大、芯間串?dāng)_大的問題，提出了一種多層纖芯可控的多芯光纖，其特征在于：包括若干纖芯單元和包層，若干所述纖芯單元鑲嵌在包層內(nèi)，且每個所述纖芯單元均為包括t層纖芯的多層結(jié)構(gòu)，每個所述纖芯單元的每層纖芯相對包層的折射率差為△n，每個所述纖芯單元中每層纖芯的厚度不同且每層纖芯的厚度為am，其中，t、n、m均為正整數(shù)；所述包層切面上設(shè)有光纖集束結(jié)構(gòu)，且光纖集束結(jié)構(gòu)上設(shè)有若干與纖芯單元直徑相適配的孔，所述光纖集束結(jié)構(gòu)的直徑與包層的直徑相同；每個所述纖芯單元的外徑相同，且相鄰的兩個纖芯單元之間的纖芯層數(shù)不同，相鄰兩個纖芯單元的最內(nèi)層的纖芯的直徑不同；每個所述纖芯單元中的每層纖芯相對包層(01)的折射率差△n隨n的增加而增加。

作為優(yōu)選的，若干所述纖芯單元以任意形式的中心對稱格式排列，排列形式為密集對稱型、單環(huán)型、雙環(huán)型和四邊型中的一種。