[發明專利]弱耦合二十模式少模光纖及其實現方法

在審

• 申請號: 202010320708.0
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111381316A
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發明（設計）人: 杜江兵;何祖源;陳心怡;何枝琴;沈微宏
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G02B6/036
• 分類號: G02B6/036
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

1.一種弱耦合二十模式少模光纖，其特征在于，包括：中芯和依次設置于其外的五層環芯及包層，其中：中芯、第一環芯和第二環芯相對于包層的折射率差值依次增高，第三環芯至第五環芯相對于包層的折射率差值依次降低，第三環芯至第五環芯覆蓋中芯和前兩層環芯，整體在1550nm處支持二十個傳輸模式且各相鄰模式之間的有效折射率差值均大于0.1％。

2.根據權利要求1所述的弱耦合二十模式少模光纖，其特征是，所述的包層的外徑為62.5～75μm，其折射率為1.445。

3.根據權利要求2所述的弱耦合二十模式少模光纖，其特征是，所述的中芯的外徑為1.5～2.1μm，且與包層的折射率差為0.02995～0.03355；

所述的第一環芯的外徑為2.2～2.8μm，且與包層的折射率差為0.03615～0.03795；

所述的第二環芯的外徑為6.2～6.8μm，且與包層的折射率差為0.03615～0.03795；

所述的第三環芯的外徑為8.35～8.95μm，且與包層的折射率差為0.03141～0.03305；

所述的第四環芯的外徑為8.958～9.558μm，且與包層的折射率差為0.03～0.0318；

所述的第五環芯的外徑為10.68～11.68μm，且與包層的折射率差為0.03～0.0318。

4.根據權利要求1～3中任一所述的弱耦合二十模式少模光纖，其特征是，所述的二十個傳輸模式具體為：LP01、LP11、LP21、LP02、LP31、LP12、LP41、LP22、LP03、LP51、LP32、LP13、LP61、LP42、LP71、LP04、LP23、LP81、LP33和LP14。

5.一種基于權利要求1～4中任一所述弱耦合二十模式少模光纖的實現方法，其特征在于，通過歸一化頻率和有效折射率差值的分布，確定光纖中芯和各環芯的初始范圍，使光纖在范圍內能產生20個以上的LP模式；然后通過神經網絡逆向設計，得到所有模式之間的有效折射率差值均大于0.1％的多個20模光纖實例。

6.根據權利要求5所述的實現方法，其特征是，所述的神經網絡逆向設計是指：采用經過訓練的神經網絡，預測得到不同折射率分布下的結構參數，該神經網絡為Keras結構的深度神經網絡，包括：每層有300個神經元的三個隱藏層、優化器、激活函數、損失函數以及目標函數，網絡參數經Adam優化器迭代更新并采用對仿真軟件得到的大數據集作為樣本進行訓練。