一种光纤(10)，其包括光纤芯(11)和包围光纤芯的光包层(30，50)，光纤芯具有α≥1的单个α渐变折射率分布，α是用于定义光纤芯的折射率分布形状的无量纲参数，光纤芯在其中心处具有最大折射率nco；光包层在其外边缘处具有折射率nCl，并且包括被称为槽(12)的具有凹型折射率ntrench的区域，槽相对于光包层具有负的折射率差Δnt＝ntrench‑nCl，槽具有外半径Rtrench。根据本发明专利技术的实施例，光纤芯和光包层被配置为支持最少为6个空间模式并且最多为55个空间模式在工作波长λop处的传播，工作波长λop位于1460nm和1675nm之间且包括两个端点，以及在光纤芯内的折射率neq相等的圆周处测量椭圆度标准时，光纤芯满足在0.05和0.30之间的椭圆度标准，Δneq＝neq‑nCl小于Δnco＝nco‑nCl的75％，椭圆度标准o通过以下等式来定义：o＝a‑b/a+b，其中，a是圆周的半长轴的长度并且b是圆周的半短轴的长度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】耦合少模光纤以及相应的光链路和光学系统
本专利技术涉及光纤传输领域，并且更具体地涉及模分复用(MDM)所用的改进的少模光纤设计。
技术介绍
传统上，光纤包括传输光信号的光纤芯以及将光信号限制在光纤芯内的光包层。为此，纤芯的折射率nco大于包层的折射率nCl。通常，光纤通过使光纤的折射率(n)与半径(r)相关联的折射率分布来表征：在x轴上示出相对于光纤中心的距离r，并且在y轴上示出半径r处的折射率n(r)与光包层的折射率nCl之间的差Dn。如今，主要存在多模光纤和单模光纤这两类光纤。在多模光纤中，对于给定波长，多个光模式沿着光纤同时传播，而在单模光纤中，高阶模(以下称为HOM)是被截止或被高度衰减的。单模光纤通常用于诸如接入网或城域网等的长距离应用。为了获得能够传输单模光信号的光纤，需要直径相对较小的纤芯(通常在5μm和11μm之间)。为了满足高速或高比特率的应用(例如，≥10Gbps)的要求，标准单模光纤需要使用被调谐成通常以1550nm的波长进行工作的调制单模激光发射器。然而，单模光纤存在非线性问题，而这成为光纤传输容量的主要限制。多模光纤通常用于诸如局域网(LAN)、多住户单元(MDU)和数据中心(DC)等(更通常已知为室内网络)的要求高带宽的短距离应用。多模光纤的纤芯的直径通常为50μm或62.5μm。电信中最普遍的多模光纤是渐变折射率分布光纤。通过使模间色散(即，沿着光纤的光模式的传播延迟时间或组速度之间的差，还被称为差分模式组延迟即DMGD)最小化，这种折射率分布针对给定波长(通常为850nm)保证高的模态带宽。由于经由光纤网络的数据业务持续呈指数增长，因此针对特别是跨越长距离的不断增长的每光纤业务的需求不断增加。为此，开发了使得多个单独数据流能够共用同一光纤的复用技术。在这些技术中，一个有前景的方法是空分复用(SDM)，其中在空分复用中，利用单个光纤所引导的多个光信号模式中的各个模式来提供该光纤内的多个数据通道。这种技术要求开发被称为少模光纤的新型光纤，其中少模光纤支持多于一个的空间模式，但比多模光纤所支持的空间模式少。PCT专利文献WO2011/094400中特别讨论的这种少模光纤支持约2至50个模。使用少模光纤(FMF)的空分复用传输由于有可能使单模传输的容量增大要使用的模式的数量倍，因而近来受到极大关注。少模光纤的一个设计方法在于使差分模式组延迟(DMGD，即空间复用所使用的导模(guidedmode)的各个到达时间的差)最小化，由此可以使用复杂的2N×2N(N是空间模式的总数，即包括LP(线性偏振)模简并)的MIMO技术来同时检测所有的模式，并且MIMO数字信号处理可以高效地补偿有害的模态串扰影响。可以通过利用适当的光纤设计和补偿技术最小化DMGD来实现小的组延迟扩展(GDS)，其中这些光纤设计和补偿技术在于组合为了具有符号相反的DGMD所制造的光纤。因而，少模光纤以所谓的弱耦合方式工作，其中GDS随着传播距离而线性增加。例如在专利文献US8,705,922和WO2015/040446中描述了用于FMF的这种方法。尽管在传播模式之间实现零串扰似乎在理论上是理想的，但看起来模式耦合确实是不可避免的。因而，使用少模光纤的另一方法在于以强耦合方式利用这些少模光纤。实际上，如果模式之间的耦合强，则时间扩展将遵循随机游走过程，并且GDS将随着光纤长度的平方根进行缩放。因此，强耦合可以潜在地降低MIMO均衡器的计算复杂度，并由此使得能够节省网络的成本和电力消耗。在SercanArik等人于2015年在OFC提出的“MIMODSPComplexityinMode-DivisionMultiplexing”中强调了在强耦合的情况下随着传播距离的平方根而增加的GDS的这种行为。在这篇文章中，作者提出了对现有的组延迟管理技术和模分复用系统所用的多输入多输出(MIMO)数字信号处理(DSP)架构的总结。这些作者还描述了集总长光纤布拉格光栅如何引起扰动并对6空间模式光纤施加强模式耦合，并且强调作为结果，GDS随着传播距离的平方根而增加。根据该现有技术，由于必须沿着光纤长度定期引入的单独的光纤光栅装置，因而引入了模式耦合。专利文献EP1101744A2也解决了在多模光纤(MMF)而不是少模光纤(FMF)中实现显著的模式耦合的问题。这种显著的模式耦合的目的是增加多模光纤在短距离内的带宽。为此，建议制造具有非圆形纤芯(优选具有在光纤拉制期间引入的手性)的多模光纤。然而，如在该专利文献中所强调的，特别是通过参考R.Olshansky(1975年4月的AppliedOptics(应用光学)的第14卷(4)的第935页中的‘ModeCouplingEffectsinGraded-IndexOpticalFibers’)的文献，该技术的缺点是在带宽通过模式耦合增加时，传输功率降低。因而，已知不圆度还增加了光纤损耗。这种增加是由于最高阶导模的(弯曲)损失的增加引起的。此外，该现有技术专利文献仅关注于改善多模光纤在短距离内的带宽，但没有解决在FMF中实现GDS在长距离内的平方根行为的问题。另外，在2015年6月的OpticsExpress(光学快讯)的第17120-17126页中的“SDMtransmissionofreal-time10GbEtrafficusingcommercialSFP+transceiversover0.5kmelliptical-corefewmodefiber”中也研究了光纤芯的不圆度，但其相反目标是减少FMF中相同模式组内空间模式的模式耦合。更确切地说，该文献描述了仅具有2个LP模的FMF(即，1300mm处的3个空间模式和1500nm处的2个空间模式)，该FMF具有椭圆度为0.20的椭圆形纤芯，其中椭圆度被定义为其中a和b分别是椭圆的长轴和短轴的半径。光纤芯的这种椭圆度的目的是打破属于相同模式组的LP11a模和LP11b模的简并性，使得这些模可以独立地发送信息并且在接收时不使用MIMO。因而，光纤传输的空间模式较少，这与增加长距离内的每光纤业务量的不断增加的需求相矛盾。作为结论，尽管已知模式耦合(组内和组间)降低了GDS的线性依赖性、并因此降低了MIMO均衡器的计算复杂度，但仍需要用于实现少模光纤中的传播模式的强的组内和组间模式耦合的适当技术。
技术实现思路
在本专利技术的实施例中，公开了一种光纤，其包括光纤芯和包围所述光纤芯的光包层，所述光纤芯具有α渐变折射率分布，α是用于定义所述光纤芯的折射率分布形状的无量纲参数且α≥1，并且所述光纤芯在其中心处具有最大折射率nco；所述光包层在其外边缘处具有折射率nCl，并且包括被称为槽(12)的具有凹型折射率ntrench的区域，所述槽相对于所述光包层具有负的折射率差Δnt＝ntrench-nCl，所述槽具有外半径Rtrench。所述光纤芯和所述光包层被配置为支持最少为6个空间模式并且最多为55个空间模式在工作波长λop处的传播，所述工作波长λop位于1460nm和1675nm之间且包括两个端点。此外，在所述光纤芯内的折射率neq相等的圆周处测量椭圆度标准时，所述光纤芯满足在0.05和0.30之间的椭圆度标准，其中Δneq＝neq-nCl小于Δn本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光纤(10)，其包括光纤芯(11)和包围所述光纤芯的光包层(13；30，50)，所述光纤芯具有α渐变折射率分布，α是用于定义所述光纤芯的折射率分布形状的无量纲参数且α≥1，并且所述光纤芯在其中心处具有最大折射率nco，所述光包层在其外边缘处具有折射率nCl，所述光包层包括被称为槽(12)的具有凹型折射率ntrench的区域，所述槽相对于所述光包层具有负的折射率差Δnt＝ntrench‑nCl，所述槽具有外半径Rtrench，其中，所述光纤芯和所述光包层被配置为支持最少6个空间模式且最多55个空间模式在工作波长λop处的传播，所述工作波长λop位于1460nm和1675nm之间且包括两个端点，以及其中，在所述光纤芯内的折射率neq相等的圆周处测量椭圆度标准时，所述光纤芯满足在0.05和0.30之间的椭圆度标准，其中Δneq＝neq‑nCl小于Δnco＝nco‑nCl的75％，所述椭圆度标准o通过以下等式来定义：
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光纤(10)，其包括光纤芯(11)和包围所述光纤芯的光包层(13；30，50)，所述光纤芯具有α渐变折射率分布，α是用于定义所述光纤芯的折射率分布形状的无量纲参数且α≥1，并且所述光纤芯在其中心处具有最大折射率nco，所述光包层在其外边缘处具有折射率nCl，所述光包层包括被称为槽(12)的具有凹型折射率ntrench的区域，所述槽相对于所述光包层具有负的折射率差Δnt＝ntrench-nCl，所述槽具有外半径Rtrench，其中，所述光纤芯和所述光包层被配置为支持最少6个空间模式且最多55个空间模式在工作波长λop处的传播，所述工作波长λop位于1460nm和1675nm之间且包括两个端点，以及其中，在所述光纤芯内的折射率neq相等的圆周处测量椭圆度标准时，所述光纤芯满足在0.05和0.30之间的椭圆度标准，其中Δneq＝neq-nCl小于Δnco＝nco-nCl的75％，所述椭圆度标准o通过以下等式来定义：其中，a是所述圆周的半长轴的长度并且b是所述圆周的半短轴的长度。2.根据权利要求1所述的光纤，其中，所述光纤芯的所述椭圆度标准根据到所述光纤芯的中心的距离而改变。3.根据权利要求2所述的光纤，其中，所述光纤芯的所述椭圆度标准从在所述光纤芯内的折射率n′eq相等的圆周处测量到的第一低椭圆度值向在所述光纤芯内的折射率neq相等的圆周处测量到的最佳椭圆度值增大，其中，Δn′eq＝n′eq-nCl大于Δnco＝nco-nCl的75％，并且Δneq＝neq-nCl小于Δnco＝nco-nCl的75％，以及其中，所述光纤芯的所述椭圆度标准从所述最佳椭圆度值向在纤芯-包层界面处测量到的第二低椭圆度值减小。4.根据权利要求3所述的光纤，其中，所述最佳椭圆度值在0.10和0.30之间，优选在0.15和0.30之间。5.根据权利要求3或4所述的光纤，其中，所述第一低椭圆度值和所述第二低椭圆度值小于约0.05。6.根据权利要求1至5中任一项所述的光纤，其中，所述光纤芯和所述光包层被配置成使得：-所述光纤芯的外圆周的半长轴的长度a在13.5μm和27μm之间；-所述槽的外半径Rtrench在20μm和42μm之间；-所述槽的负的折射率差Δnt＝ntrench-nCl在所述工作波长λop...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·斯拉德，D·莫林，M·比戈，
申请(专利权)人：德拉克通信法国集团公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR
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