[發明專利]一種高模式數量且弱耦合的少模光纖

有效

• 申請號: 202110996123.5
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113740958B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發明（設計）人: 彭楚宇;喻煌;郭浩;曲斌;郭君;劉旋
• 申請（專利權）人: 烽火通信科技股份有限公司;烽火藤倉光纖科技有限公司
• 主分類號: G02B6/036
• 分類號: G02B6/036;G02B6/032
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 邱云雷

本申請涉及一種高模式數量且弱耦合的少模光纖，其包括由內到外依次設置的橢圓芯層、橢圓環形芯層、橢圓環形下陷包層和外包層；在所述橢圓環形下陷包層上設有兩個空氣孔，兩個所述空氣孔關于所述橢圓環形芯層的短軸軸對稱；在所述橢圓芯層、橢圓環形芯層和橢圓環形下陷包層中，三者的中心大致重合，三者的長軸位于同一直線上，三者的短軸位于同一直線上；所述橢圓芯層與所述橢圓環形芯層的折射率剖面的形狀均為水平直線形；所述橢圓芯層的折射率小于所述橢圓環形芯層的折射率。本申請能夠解決相關技術中光纖可用的模式數量較少，遠不能滿足長距離大容量擴容的需求的問題。

技術領域

本申請涉及空分復用光纖通信技術領域，特別涉及一種高模式數量且弱耦合的少模光纖。

背景技術

在多媒體和數據應用程序快速擴展以及驅動骨干網帶寬需求量迅速增長的網絡背景下，互聯網流量以每10年約100倍的速度增長。通過改進光纖傳輸性能、摻鉺光纖放大器、波分復用技術、高頻譜效率的編碼調制、空分復用、相干檢測和數字信號處理等一系列技術創新，常規單模單芯光纖的傳輸容量在過去幾十年也在呈指數增長，單模光纖帶寬利用率已接近非線性香農極限，難以支撐未來持續增長的帶寬需求。利用纖芯和模式作為新的空間復用維度的多芯光纖和少模光纖傳輸技術被廣泛認為是下一代光纖通信的主流趨勢，為進一步增加光纖的通信容量提供了新的發展方向。

在空分復用的傳輸系統中，不同的信號能通過多空間路徑同時傳輸。從空分復用光纖的角度來看，有兩種方法可以將多空間路徑引入光纖。第一種方法是將多個獨立的纖芯合并到一根光纖中，一個包層中含有多根纖芯，光纖的傳輸容量隨著纖芯數量的增長而成倍增加，這種光纖被稱為多芯光纖。第二種方法是利用光纖中的多種不同模式，光纖的傳輸容量隨著模式數量的增長而成倍增加，這種光纖被稱為少模光纖。少模光纖的纖芯半徑比單模光纖略大，因而具有更大的有效模場面積，在非線性容忍度方面更有優勢。少模光纖的制備工藝和熔接技術可以直接借鑒單模光纖的相關經驗，與單模光纖在兼容性方面存在著天然優勢，因此基于少模光纖的模分復用系統也成為當前最引人矚目的研究方向之一。

少模光纖中的多模式同時傳輸時，在分布式模式串擾和模間色散聯合作用下，必須采用聯合多入多出數字信號處理設備(MIMO?DSP)將接收信號分開，且計算復雜度急劇增長到無法實現。例如100Gbps雙偏振正交相移鍵控(QPSK)信號在差分模時延值為1ps/m的10模式光纖中傳輸100km，時延展寬大約數千個符號，多模式間MIMO-DSP復雜度比單模傳輸大約提升6個數量級，且隨傳輸距離和模式數增加繼續快速增長。考慮到集成電路規模的摩爾定律限制，將算法復雜度控制在比現有單模傳輸僅提升數倍，是目前少模傳輸技術最需要突破的關鍵技術瓶頸。為解決這一問題，基于模式調控技術的少模光纖和弱耦合模分復用傳輸技術已被提出，主要思想是采用各種手段提高不同模式間的有效折射率差。當所有相鄰模式間的有效折射率差均大于10^-3時，即可將模式間的串擾抑制到足夠小，使各模式可獨立檢測，無需各模式間MIMO-DSP處理。但截至目前，可用的模式數量一般較少，傳輸距離極短，遠不能滿足長距離大容量擴容的需求。

發明內容

本申請實施例提供一種高模式數量且弱耦合的少模光纖，以解決相關技術中光纖可用的模式數量較少，遠不能滿足長距離大容量擴容的需求的問題。

本申請實施例提供了一種高模式數量且弱耦合的少模光纖，其包括由內到外依次設置的橢圓芯層、橢圓環形芯層、橢圓環形下陷包層和外包層；

在所述橢圓環形下陷包層上設有兩個空氣孔，兩個所述空氣孔關于所述橢圓環形芯層的短軸軸對稱；

在所述橢圓芯層、橢圓環形芯層和橢圓環形下陷包層中，三者的中心大致重合，三者的長軸位于同一直線上，三者的短軸位于同一直線上；

所述橢圓芯層與所述橢圓環形芯層的折射率剖面的形狀均為水平直線形；

所述橢圓芯層的折射率小于所述橢圓環形芯層的折射率。