本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)多模光纖單模傳輸?shù)墓δ芷骷捌渲苽浞椒ǎ摲椒橥ㄟ^分析多模光纖中基模模式的模場直徑及模場輪廓，使用標(biāo)準(zhǔn)單模光纖，對標(biāo)準(zhǔn)單模光纖進行反向拉錐和熱致擴芯混合處理，使得處理后光纖模場與多模光纖基模達(dá)到模場匹配，將處理后單模光纖居中切割后，與多模光纖中心對準(zhǔn)熔接而成。本發(fā)明的功能器件包括輸入端標(biāo)準(zhǔn)單模光纖，反向拉錐單模光纖結(jié)構(gòu)，光纖熔接點，輸出端多模光纖。本發(fā)明可以實現(xiàn)單模光纖基模與多模光纖基模高純度和低損耗耦合，使得多模光纖只激發(fā)單模進行傳輸，從而有效降低多模光纖傳輸系統(tǒng)的差分模式延遲，提高多模光纖系統(tǒng)鏈路的帶寬積，本發(fā)明兼容現(xiàn)有商用的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖與商用多模光纖，不需要額外組件，可以顯著提升高速多模光纖通信系統(tǒng)傳輸性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種實現(xiàn)多模光纖單模傳輸?shù)墓δ芷骷捌渲苽浞椒ā?/p>

背景技術(shù)

近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算和數(shù)據(jù)中心的飛速發(fā)展，相比單模光纖通信系統(tǒng)，具有更大理論信息容量的高速多模光纖傳輸系統(tǒng)受到人們的廣泛關(guān)注。然而，由于多模光纖可支持大量模式傳輸導(dǎo)致固有的差分模式延遲，使得多模光纖鏈路系統(tǒng)的傳輸速度很難進一步提高。隨著對多模光纖通信系統(tǒng)帶寬需求的不斷增加，進一步提升多模光纖傳輸速度具有重要的意義。

為了解決這一問題，人們曾多次嘗試通過優(yōu)化發(fā)射條件，使高速多模光纖傳輸系統(tǒng)的激勵模態(tài)數(shù)量最小化，從而使差分模式延遲最小化。其中一種技術(shù)為采用空間光調(diào)制器或模式群分復(fù)用技術(shù)的自適應(yīng)均衡技術(shù)，然而這些技術(shù)操作復(fù)雜，成本較高。另一種更為簡單的技術(shù)為中心發(fā)射和偏移發(fā)射技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于將多模光纖的模態(tài)激勵分別限制為幾個低階模態(tài)或高階模態(tài)。使用中心發(fā)射技術(shù)可以只激發(fā)多模光纖中圓對稱模式，降低模式色散，進一步地，在中心入射基礎(chǔ)上已有研究者提出通過熱致擴芯技術(shù)增大單模光纖模場，從而提高了多模光纖基模激發(fā)效率，增加了多模光纖傳輸系統(tǒng)的帶寬積。然而直接使用熱致擴芯技術(shù)優(yōu)化單模光纖模場，對多模光纖的基模激發(fā)效果有限，難以實現(xiàn)更高純度的基模耦合效率。也有研究者提出利用錐形光纖作為過渡光纖減小單模光纖與多模光纖的模場匹配，然而該方法將引入兩個及以上耦合界面，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。目前高速多模光纖通信系統(tǒng)已經(jīng)被大量應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心等地方，因此，為了促進高速多模光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展，找到并開發(fā)一種實現(xiàn)多模光纖單模傳輸?shù)姆椒跋嚓P(guān)器件具有很大的應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種實現(xiàn)多模光纖單模傳輸?shù)墓δ芷骷捌渲苽浞椒ǎ源私鉀Q高速多模光纖通信系統(tǒng)中光纖傳輸速率受限的關(guān)鍵技術(shù)問題。

本發(fā)明提供的實現(xiàn)多模光纖單模傳輸?shù)墓δ芷骷浣Y(jié)構(gòu)參見圖1所示；是一種簡單高效的單模光纖與多模光纖的模式耦合結(jié)構(gòu)，包括：標(biāo)準(zhǔn)單模光纖，反向拉錐標(biāo)準(zhǔn)單模光纖結(jié)構(gòu)，光纖熔接點，多模光纖；所述標(biāo)準(zhǔn)單模光纖作為器件輸入端口；所述反向拉錐標(biāo)準(zhǔn)單模光纖結(jié)構(gòu)與所述標(biāo)準(zhǔn)單模光纖銜接為一體，由所述標(biāo)準(zhǔn)單模光纖在反向拉錐處理后從拉錐腰區(qū)切割得到；所述多模光纖的一端與所述反向拉錐標(biāo)準(zhǔn)單模光纖結(jié)構(gòu)端口連接，該連接處為光纖熔接點；所述多模光纖作為器件的輸出端口；其中：

所述反向拉錐標(biāo)準(zhǔn)單模光纖結(jié)構(gòu)具有絕熱過渡的錐形耦合區(qū)域，能夠?qū)崿F(xiàn)輸入端標(biāo)準(zhǔn)單模光纖模場逐漸增大到與輸出端多模光纖的基模模場匹配，使得所述輸出端多模光纖只激發(fā)基模進行傳輸。

其中，所述輸出端的多模光纖為漸變折射率多模光纖。

其中，所述輸入端的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖的模場與輸出端多模光纖基模之間的高純度耦合是雙向的：實現(xiàn)單模光纖高斯光輸入、多模光纖基模輸出或者多模光纖基模輸入、單模光纖高斯光輸出。

本發(fā)明還提供所述實現(xiàn)多模光纖單模傳輸功能器件的制備方法，具體步驟如下：

（1）分析多模光纖基模模場直徑及模場輪廓；

（2）選用標(biāo)準(zhǔn)單模光纖，對其進行反向拉錐處理，形成反向拉錐單模光纖結(jié)構(gòu)，并進行熱致擴芯處理，使得其模場與多模光纖基模模場達(dá)到模場匹配；

（3）將處理后標(biāo)準(zhǔn)單模光纖從反向拉錐結(jié)構(gòu)腰區(qū)居中切割，然后將切割端口與多模光纖的端口中心對準(zhǔn)熔接。