一种新型少模光纤制造技术

本发明专利技术提供了一种新型少模光纤，该光纤包括：纤芯以及包围纤芯的包层；所述包层包括：包围纤芯的第一内包层；包围第一内包层的第一高折射率滤模层；包围第一高折射率滤模层的第二内包层；包围第二内包层的第二高折射率滤模层；包围第二高折射率滤模层的外包层。本发明专利技术提供一种弯曲半径在7.5mm以上具有极低弯曲损耗（<1×10‑3 dB/匝）的新型少模光纤解决方案。在常规的光通信波段（1260~1625nm波长），本发明专利技术在直波导状态下为非单模光纤。通过将光纤在足够小的弯曲半径进行弯曲，使其纤芯高阶模与高折射率滤模层的模式发生强耦合，可以滤除高阶模，从而实现单模传输的目的。

A new type of few mode fiber

The invention provides a novel few mode fiber, the optical fiber comprises a fiber core and a cladding surrounding the core; the cladding layer surrounding the core includes: first the inner cladding layer; the inner cladding surrounding the first high refractive index mode filtering layer; surrounding the high refractive index layer second mode filter the inner cladding layer; surrounded by second inner cladding second high refractive index mode filtering layer; second high refractive index layer surrounded by the outsourcing mode filtering layer. The present invention provides a bending radius over 7.5mm with very low bending loss (1 x 10 < 3 dB/ turn) the new few mode fiber solutions. In the conventional optical communication band (1260~1625nm wavelength), the present invention is a non single mode fiber in the straight waveguide state. The fiber bending in the bending radius is small enough, the strong coupling of the fiber core with high refractive index and high order mode filter layer model, can filter the high order mode, so as to achieve the purpose of single mode transmission.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤通信领域，更具体地说，涉及一种能够单模工作且光纤基模具有低弯曲损耗特性的新型少模光纤。
技术介绍
在城域网、局域网、光纤到户以及中短距离通信等应用领域，为了便于铺设或减少所占空间，经常需要光纤光缆在小弯曲半径下工作,而常规的单模光纤无法满足小弯曲半径下工作的要求。为满足对光纤低弯曲损耗的要求，国际上提出了G.657光纤标准。低弯曲损耗光纤通常采用通过减小光纤的纤芯尺寸、引入带凹槽的包层结构、以及采用孔助结构光纤等来实现[K.Himeno,S.Matsuo,N.Guan,andA.Wada,\Low-Bending-LossSingle-ModeFibersforFiber-to-the-Home(用于光纤到户的低弯曲损耗单模光纤),\JournalofLightwaveTechnology,2005,23(11):3494-3499.]。G.657光纤虽然可以在7.5mm甚至5mm的弯曲半径下工作，但其弯曲损耗仍然较大，难以实现在小弯曲半径下长期稳定的工作，例如G.657B3光纤应满足在7.5和5mm弯曲半径下弯曲损耗应分别小于0.08和0.15dB/匝(1550nm波长)。显然，光纤在此小弯曲半径下被缠绕几圈后仍会产生较大的损耗，影响通信系统性能。由光纤理论可知，对于阶跃光纤，在工作波长下归一化频率小于2.405时，光纤为单模光纤，当归一化频率大于2.405时，光纤即可传输高阶模，从而为非单模光纤。常规多模或少模光纤由于高阶模的存在，会导致信号光在光纤中传输时具有严重的模间色散问题，从而限制了光纤的通信速率和容量。为此，目前光纤通信系统中仍采用单模光纤作为主要的传输媒介。若在光纤通信系统中采用非单模光纤，通过有效增大光纤纤芯与包层的折射率差，来获得低弯曲损耗传输，再通过与单模光纤的匹配连接，可实现单模传输[一种光纤通信系统，中国专利，201010589018.1，一种基于少模光纤的通信系统，ZL201210393511.5]。这种技术通过放宽对光纤传输模式数量的限制，并通过与单模光纤的连接，抑制高阶模的产生，实现了低弯曲损耗、单模传输和低连接损耗传输的几项要求。然而，这种方法要求少模光纤两端连接单模光纤且连接偏差要小，这就使得其实际使用受到了一定的限制。因此，如何提供一种可以实现单模传输且光纤在小弯曲半径下被缠绕多圈而仍能够保持低损耗传输的光纤是现阶段亟待解决的问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种新型少模光纤，该光纤可以实现单模传输且在小弯曲半径下保持低损耗传输。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种新型少模光纤，该光纤包括：纤芯以及包围纤芯的包层，所述包层包括：包围纤芯的第一内包层；包围第一内包层的第一高折射率滤模层；包围第一高折射率滤模层的第二内包层；包围第二内包层的第二高折射率滤模层；包围第二高折射率滤模层的外包层。其中，所述纤芯、第一内包层、第一高折射率滤模层、第二内包层、第二高折射率滤模层以及外包层的折射率分别为n1，n2，n3，n4，n5，n6，满足：n1＞n3＞n5>n6，且有n2＝n4＝n6；所述纤芯与第一内包层之间满足：2.405<V<4.4,其中V表示归一化频率，λ0＝1625nm，a1表示所述纤芯的半径；所述第一高折射率滤模层的折射率n3和径向宽度a3满足：1.7<F<3.3,且有V>F，其中λ0＝1625nm；所述第一内包层、第一高折射率滤模层、第二内包层、第二高折射率滤模层的径向宽度分别为a2，a3，a4，a5。优选的，在上述光纤中，在1260～1625nm波长范围内，所述光纤的LP11模的有效折射率均大于所述光纤的包层缺陷模的有效折射率。优选的，在上述光纤中，第一高折射率滤模层与第二高折射率滤模层的折射率之间满足：n3-n5>(a5/2+a4+a3/2)/Rb，Rb＝7.5mm。优选的，在上述光纤中，第一高折射率滤模层的径向宽度a3与第二高折射率滤模层的径向宽度a5满足：a3≥a5。优选的，在上述光纤中，纤芯的折射率n1与外包层的折射率n6满足：0.015>n1-n6>0.007。优选的，在上述光纤中，第一内包层的径向宽度a2满足：7.9μm≥a2≥4.0μm。优选的，在上述光纤中，第一高折射率滤模层的径向宽度a3满足：8.5μm≥a3≥3.5μm。优选的，在上述光纤中，第二内包层的径向宽度a4满足：4.6μm≥a4≥2.4μm。优选的，在上述光纤中，第二高折射率滤模层的径向宽度a5满足：8.5μm≥a5≥3.5μm。所述光纤在1550nm波长时的弯曲损耗满足：弯曲半径Rb≥7.5mm时，LP01模弯曲损耗小于1×10-3dB/匝；弯曲半径Rb≤7.5mm时，LP11模的弯曲损耗大于5dB/匝。所述光纤的截止波长大于1.625μm。本专利技术的有益效果：本专利技术提供一种弯曲半径在7.5mm以上具有极低弯曲损耗(<1×10-3dB/匝)的新型少模光纤解决方案。在常规的光通信波段(1260～1625nm波长)，本专利技术光纤在直波导状态下为非单模光纤，通过将光纤在足够小的弯曲半径进行弯曲，使其纤芯高阶模与高折射率滤模层的模式发生强耦合，可以实现滤除高阶模，从而实现等效的单模传输的目的。允许纤芯与包层之间具有高的折射率差，保证了光纤基模的超低弯曲损耗传输，可以实现光纤在小弯曲半径下的多次缠绕仍具有低的弯曲损耗，同时又可以与单模光纤一样实现单模传输工作，既可以通过熔接的方式，也可通过活动连接的方式与单模光纤连接。本专利技术光纤仅需要将光纤通过适当的弯曲即可实现单模传输的目的，适用于各种短距离通信系统中需要紧凑型光纤器件和光纤组件的场合。本专利技术的光纤结构具有圆对称性，可以采用现有成熟的光纤制作工艺实现，仅需要对纤芯和两个高折射率滤模层进行掺杂，而其它区域的折射率均与外包层相同，简化了光纤的制备工艺，可有效降低光纤的制作成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本申请实施例提供的一种光纤的径向折射率分布图，其中1-纤芯、2-第一内包层、3-第一高折射率滤模层、4-第二内包层、5-第二高折射率滤模层、6-外包层；图2(a)为本申请实施例提供的一种光纤在弯曲半径为7.5mm时，其LP01模的模场分布图；图2(b)为本申请实施例提供的一种光纤在弯曲半径为7.5mm时，其LP11模的模场分布图；图2(c)为本申请实施例提供的一种光纤在弯曲半径为7.5mm时，其另一LP11模的模场分布图；图3为本申请实施例的一个包层缺陷模的模场分布图；图4(a)为本专利技术光纤、对比光纤1、对比光纤2的LP01模的弯曲损耗随工作波长的变化关系曲线图；图4(b)为本专利技术光纤、对比光纤1、对比光纤2的LP11模的弯曲损耗随工作波长的变化关系曲线图。具体实施方式本专利技术的设计方案是：在具有超低弯曲损耗的少模纤芯基础上，设计弯曲状态下具有高泄露损耗的缺陷模，从而使光纤的高阶模既能够与包层缺陷模发生强耦合而泄露掉，又能够保持光纤基模的低弯曲损耗传输。由光纤的弯曲理论可知，当光纤弯曲时，其结构仍可等效为一直波导，即等效的直波导的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型少模光纤，其特征在于，包括：纤芯以及包围所述纤芯的包层；所述包层包括：包围纤芯的第一内包层；包围第一内包层的第一高折射率滤模层；包围第一高折射率滤模层的第二内包层；包围第二内包层的第二高折射率滤模层；以及包围第二高折射率滤模层的外包层；其中，纤芯、第一内包层、第一高折射率滤模层、第二内包层、第二高折射率滤模层以及所述外包层的折射率分别为n1、n2、n3、n4、n5、n6，满足：n1＞n3＞n5>n6，且有n2＝n4＝n6；所述纤芯与第一内包层之间满足：2.405<V<4.4,其中V表示归一化频率，λ0＝1625nm，a1表示所述纤芯的半径；所述第一高折射率滤模层的折射率n3和径向宽度a3满足：1.7<F<3.3,且有V>F，其中所述第一内包层、第一高折射率滤模层、第二内包层以及第二高折射率滤模层的径向宽度分别为a2，a3，a4，a5。

【技术特征摘要】
1.一种新型少模光纤，其特征在于，包括：纤芯以及包围所述纤芯的包层；所述包层包括：包围纤芯的第一内包层；包围第一内包层的第一高折射率滤模层；包围第一高折射率滤模层的第二内包层；包围第二内包层的第二高折射率滤模层；以及包围第二高折射率滤模层的外包层；其中，纤芯、第一内包层、第一高折射率滤模层、第二内包层、第二高折射率滤模层以及所述外包层的折射率分别为n1、n2、n3、n4、n5、n6，满足：n1＞n3＞n5>n6，且有n2＝n4＝n6；所述纤芯与第一内包层之间满足：2.405<V<4.4,其中V表示归一化频率，λ0＝1625nm，a1表示所述纤芯的半径；所述第一高折射率滤模层的折射率n3和径向宽度a3满足：1.7<F<3.3,且有V>F，其中所述第一内包层、第一高折射率滤模层、第二内包层以及第二高折射率滤模层的径向宽度分别为a2，a3，a4，a5。2.根据权利要求1所述的新型少模光纤，其特征在于，在1260～1625nm波长范围内，所述光纤的LP11模的有效折射率均大于所述光纤的包层缺陷模的有效折射率。3.根据权利要求1所述的新型少模光纤，其特征在于：第一高折射率滤模层与第二高折射率滤模层的折射...

【专利技术属性】
技术研发人员：王华，陈明阳，伍小生，李仁华，蔡志民，曹国栋，李申逸，李路明，杨济海，付萍萍，郑美兰，肖辉，褚红亮，李俊，殷芳，
申请(专利权)人：国网江西省电力公司信息通信分公司，国家电网公司，江苏大学，
类型：发明
国别省市：江西;36