[實用新型]一種低串擾和易MIMO處理的空氣孔少模光纖

有效

• 申請號: 202122000992.6
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN216210022U
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 陳宏堯;陳怡瑾;王建萍;蘇昱瑋;董濤;殷杰;劉海客
• 申請（專利權）人: 北京科技大學順德研究生院;北京科技大學;北京衛星信息工程研究所
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波;付忠林

本實用新型公開了一種低串擾和易MIMO處理的空氣孔少模光纖，包括纖芯和包裹纖芯的包層；其中，纖芯包括主纖芯和四個空氣孔輔助纖芯，主纖芯位于光纖中心，四個空氣孔輔助纖芯環繞主纖芯分布；主纖芯包括橢圓環形纖芯和位于其中心的中心纖芯；中心纖芯和四個空氣孔輔助纖芯的折射率相同；橢圓環形纖芯折射率大于中心纖芯折射率；包層折射率大于中心纖芯折射率，小于橢圓環形纖芯折射率。本實用新型通過引入橢圓環形纖芯和空氣孔輔助纖芯，破壞光纖折射率分布的圓對稱性，增大了光纖之間的有效折射率差，使光纖支持多個高階模并使高階模的模場分布形式固定，從而保證多信道傳輸；同時該光纖可減小芯間串擾，降低差分模式延遲。

技術領域

本實用新型涉及自由空間光通信(FSO)與光纖通信技術領域，特別涉及一種低串擾和易多輸入-多輸出(MIMO)處理的空氣孔少模光纖。

背景技術

近年來，云計算、大數據和流媒體等所引發的各種通信業務流量爆炸式增長，基于單模光纖的光纖通信容限面臨趨近香農極限的限制。隨著光通信技術的快速發展，目前基于光纖耦合技術的FSO-光纖混合通信系統受到了原來越廣泛的關注。FSO-光纖混合通信系統是由光纖輸出、光纖輸入或是由激光器直接輸出、光纖輸入的，其在擴充網絡帶寬資源，提高通信流量，保證信息的超高速、超大容量傳輸方面表現優異。而應用于混合通信系統的空分復用系統由于具有達到超高容量從而避免所謂的容量緊縮的潛力，近年來已得到了大量的研究。其中空分復用系統的少模光纖引起了學者極大的研究興趣。少模光纖能夠在同一纖芯中傳輸多個模式，極大地增加了單芯光纖的傳輸容量，更好地克服單模光纖傳輸容量的限制，適用于自由空間光通信與光纖通信領域。

在大多數少模光纖傳輸系統中，補償相鄰模式之間的串擾問題是用多輸入- 多輸出(MIMO)技術來解決。然而隨著傳輸模式數量的增加，模式之間的差分模式延遲(DMD)也隨之增加，芯間串擾問題也隨之加重。MIMO處理系統的復雜度和功耗上額外的成本急劇增加。因此，需要設計一種具有小的芯間串擾和更小差分模式延遲的少模光纖。

為了滿足上述要求，研究人員設計出了具有特殊結構的少模光纖。具有特殊結構的光纖通過采用相鄰纖芯之間不同的參數，利用相位失配來達到抑制芯間串擾的目的。同時環芯光纖可以有效分裂折射率空間，從而也可抑制模式串擾，減小差分模式延遲。文獻《Design of few-mode optical fibers with air-hole structure for MIMO-less datatransmission》(Optical Engineering，2020)提出一種由空氣孔輔助的環形光纖結構用于實現無MIMO處理，但該結構空氣孔和纖芯的布置存在局限性未考慮工藝容差，不具備動態靈活性，適用范圍窄，并且在模式串擾方面仍存在問題。申請號為201921149747.8的中國專利申請，提出一種空氣槽輔助結構的少模光纖，這種結構的光纖可以提升各單元對模場的限制能力，從而抑制芯間串擾。申請號為201920056351.2的中國專利申請，提出一種環形光纖，通過采用低折射率中芯與高折射率環相結合的方式，改變特定模式的折射率，減小芯間串擾。然而，引入較高折射率環會使得纖芯中支持的傳輸模式大大減少。而且隨著少模光纖中容納的纖芯數量的激增，在光纖中引入多個空氣溝槽結構抑制光纖芯間串擾已不再能夠滿足現有設計需求，同時也增加了少模光纖的實際制作難度。

綜上，現有的少模光纖存在隨著傳輸模式數量的增加，模式之間的差分模式延遲和芯間串擾問題加重，同時MIMO處理系統的復雜度提升的問題。

實用新型內容

本實用新型提供了一種低串擾和易MIMO處理的空氣孔少模光纖，以解決在使用少模光纖傳輸的空分復用系統中，隨著傳輸模式數量的增加，模式之間的差分模式延遲和芯間串擾問題加重，同時MIMO處理系統的復雜度提升的技術問題。

為解決上述技術問題，本實用新型提供了如下技術方案：

一種低串擾和易MIMO處理的空氣孔少模光纖，所述空氣孔少模光纖包括纖芯和包裹所述纖芯的包層；其中，