一种低串扰弱耦合空分复用光纤制造技术

本发明专利技术公开了一种低串扰弱耦合空分复用光纤，涉及通信光纤领域，其包括多芯光纤包层；其中，所述多芯光纤包层中包含多个按照六方排布或其它轴对称方式排布的少模纤芯，所述少模纤芯的数量不低于3个；所述少模纤芯自内而外依次包括少模芯区、内包层和下陷包层。该空分复用光纤采用弱耦合少模光纤芯区和低串扰多芯光纤结构，使得整个光纤内部芯区之间和芯区内模式之间的信道完全分离，在输入和输出端配合复用/解复用技术完成链路通信传输，由此有效增加了光纤整体的传输容量且传输品质高。

A Low Crosstalk Weakly Coupled Space Division Multiplexing Fiber

【技术实现步骤摘要】
一种低串扰弱耦合空分复用光纤
本专利技术属于通信光纤
，具体涉及一种低串扰弱耦合空分复用光纤。
技术介绍
目前光通信网络中单模光纤采用密集波分复用技术(DenseWavelengthDivisionMultiplexing，DWDM)所利用的光谱效率正接近其理论极限，光纤性能即将受到非线性效应的限制。对于突破容量极限的工作，研究较多的是光信号的幅度和相位维度方面的多进制调制技术。但在实际系统中，光信号调制阶数提高后必然会需要更高的光信噪比和更低的非线性效应才能使得接收端顺利接收。因此，通过增加光信号调制阶数来提高光纤传输容量会受到一定的限制。空分复用技术(SpaceDivisionMultiplexing)作为解决光纤传输容量问题的方法之一，其主要实现手段是在单根光纤内采用数个独立的纤芯(即芯分复用技术)，或在单个纤芯内采用数个相互独立的模式作为传输信道(即模分复用技术)，成倍地提高光纤传输能力。芯分复用和模分复用技术这两种方式对应的光纤产品分别是多芯光纤和少模光纤。多芯光纤(multicorefiber，MCF)是指在同一根光纤中各向同性地或各向异性地分布多个纤芯，实现数倍于普通单芯光纤的传输容量，并且不增加额外的光缆铺设空间与成本。另一方面，少模光纤(fewmodefiber，FMF)相比单模光纤可以支持除LP01模式以外更多的模式，这些额外的模式之间相互独立，因此可以通过采用模分复用/解复用技术将这些模式用作独立的信道，极大提高光纤的传输容量。一般地，将上述独立信道的数目定义为此类光纤的空间集成维数密度。如果系统使用相同的传输设备和调制技术，不同光纤的空间集成维数密度可以用作对比标准单模光纤(G.652D)容量资源大小的单位。由线偏振模式的正交性可知，单位面积上空分复用光纤相比标准单模光纤的空间集成维数密度，为芯分复用和模分复用维度数量的乘积除以标准单模光纤包层面积。根据ITU-T标准，标准单模光纤(G.652D)的包层尺寸为125μm，则可知标准单模光纤的空间集成维数密度为1。假设有一款包层直径为250μm的七芯两模光纤，其空间集成维数密度为：对于少模光纤，现阶段的少模光纤一般都是弱导折射率光纤。少模光纤的角向非对称高阶模群(LPlm，l＞0)中包含两个简并且传播常数相同的LPlma和LPlmb模式。每个模式又包含两个偏振态。所以在不同的传输场景中，研究者将这四重简并当作思路信道分开利用或把一个模群当作一路/两路信道使用。在光纤中存在不同模式时，通常需要在接收端采用MIMO-DSP(multi-input-multi-outputdigitalsignalprocessing)信号处理技术消除模式耦合效应，然而MIMO-DSP的规模直接影响了通信系统的成本和功耗。目前多数少模光纤专利中所描述的少模光纤采用多层阶跃式折射率设计(例如参见专利CN104714273A和专利CN105204110A)，或采用幂指数分布式的渐变折射率设计(专利WO2015040446A1和专利WO2012161809A1)，其中，期望尽可能地抑制光纤内不同模式之间的差分模式群时延(DifferentialModalGroupDelay，DMGD)，避免出现较大的模间色散。对于多芯光纤，包层内部各个纤芯作为传输信道相互独立。如果纤芯相互靠近，各个纤芯中的光信号将发生耦合，这一现象可以由光纤的耦合模理论进行解释。现有的多芯光纤为了避免多个纤芯之间的光耦合，将多芯光纤的纤芯采用六方排布型、圆形环绕型、矩形线列型或其它轴对称形式的芯区分布等排布方式。专利CN106371166A公开了一种单多模混合的多芯光纤，该多芯光纤中部芯区采用高带宽多模光纤芯区，单模芯区以六方排布的方式分布在周围；该光纤主要适用于短距离高通信密度的场景，并未涉及到光纤空分复用技术。专利CN105425335A和专利CN103399374A公开了两种通信用弯曲不敏感多芯光纤，各芯区采用了下馅环结构抑制了芯间串扰；光纤芯区的截止波长、色散和模场等参数满足G.652或G.657光纤指标；该类型多芯光纤属于空分复用光纤结构，但仅涉及一种芯区数量限定为7个的多芯光纤；所描述的光纤芯区采用的是简单阶跃型设计，只使用到了LP01模式一种模式的光信号传输，没有提及芯区内模式复用的情况，也未提及模式间串扰的抑制。多芯光纤采用下陷环结构这一点在中国专利CN106461858A中也有提及，这一专利还涉及到多芯光纤不同位置芯区有效折射率的控制，目的是为了防止光纤的截止波长向更长波段转移。可见，这种光纤采用的是多芯单模方式进行信号传输，没有涉及芯区内的模分复用技术。鉴于目前多芯光纤绝大多数采用了多芯单模光纤结构，未完全发掘光纤内的容量资源。因此，为了进一步挖掘光纤内的容量资源，提高光纤内空间集成维数密度，目前存在的问题是急需研究开发一种将空分复用技术中的芯分复用技术和模分复用技术结合来以一种多维复用的方式最大化光纤内传输信道数量的低串扰弱耦合空分复用光纤。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种低串扰弱耦合空分复用光纤，其采用弱耦合少模光纤芯区和低串扰多芯光纤结构，使得整个光纤内部芯区之间和芯区内模式之间的信道完全分离，在输入和输出端配合复用/解复用技术完成链路通信传输，由此有效增加了光纤整体的传输容量且传输品质高。为达到以上目的，本专利技术提供了一种低串扰弱耦合空分复用光纤，其包括多芯光纤包层；其中，所述多芯光纤包层中包含多个按照六方排布或其它轴对称方式排布的少模纤芯，所述少模纤芯的数量不低于3个；所述少模纤芯自内而外依次包括少模芯区、内包层和下陷包层。在上述技术方案的基础上，所述少模芯区由掺氟石英材料或掺锗石英材料组成；所述内包层由掺氟石英材料或纯石英材料组成；所述下陷包层由掺氟石英材料或纯石英材料组成；所述多芯光纤包层由掺氟石英材料或纯石英材料组成。在上述技术方案的基础上，所述少模芯区的半径为6.5～10.5μm；所述内包层的半径为7.5～11.8μm；所述下陷包层的半径为9.7～15.0μm；所述多芯光纤包层的半径为62.5～200μm。在上述技术方案的基础上，相邻少模纤芯中的少模芯区之间的芯区间距为40～80μm。在上述技术方案的基础上，所述少模芯区的折射率呈幂指数渐变分布或呈阶跃式分布；所述少模芯区与纯石英材料的相对折射率差为-0.25％～1.10％；所述内包层与纯石英材料的相对折射率差为-0.25％～0.30％，所述下陷包层与纯石英材料的相对折射率差为-0.75％～-0.30％，所述多芯光纤包层与纯石英材料的相对折射率差为-0.25％～0.10％。在上述技术方案的基础上，当所述少模芯区的折射率呈幂指数渐变分布时，所述少模芯区的分布幂指数为1.75～2.25。在上述技术方案的基础上，在1550nm工作波段，所述少模芯区支持2～10个线偏振模式的光信号。在上述技术方案的基础上，在1550nm工作波段，所述少模芯区支持LP01、LP11、LP12、LP02、LP21、LP31中至少两种线偏振模式的光信号。在上述技术方案的基础上，相邻线偏振模式之间的有效折射率差大于1×10-3；当所述低串扰弱耦合空分复用光纤传输10km后，相邻线偏振模式之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低串扰弱耦合空分复用光纤，其包括多芯光纤包层(5)，其特征在于，所述多芯光纤包层(5)中包含多个按照六方排布或其它轴对称方式排布的少模纤芯(4)，所述少模纤芯(4)的数量不低于3个；所述少模纤芯(4)自内而外依次包括少模芯区(1)、内包层(2)和下陷包层(3)。

【技术特征摘要】
1.一种低串扰弱耦合空分复用光纤，其包括多芯光纤包层(5)，其特征在于，所述多芯光纤包层(5)中包含多个按照六方排布或其它轴对称方式排布的少模纤芯(4)，所述少模纤芯(4)的数量不低于3个；所述少模纤芯(4)自内而外依次包括少模芯区(1)、内包层(2)和下陷包层(3)。2.根据权利要求1所述的低串扰弱耦合空分复用光纤，其特征在于，所述少模芯区(1)由掺氟石英材料或掺锗石英材料组成；所述内包层(2)由掺氟石英材料或纯石英材料组成；所述下陷包层(3)由掺氟石英材料或纯石英材料组成；所述多芯光纤包层(5)由掺氟石英材料或纯石英材料组成。3.根据权利要求1所述的低串扰弱耦合空分复用光纤，其特征在于，所述少模芯区(1)的半径为6.5～10.5μm；所述内包层(2)的半径为7.5～11.8μm；所述下陷包层(3)的半径为9.7～15.0μm；所述多芯光纤包层(5)的半径为62.5～200μm。4.根据权利要求1所述的低串扰弱耦合空分复用光纤，其特征在于，相邻少模纤芯(4)中的少模芯区(1)之间的芯区间距为40～80μm。5.根据权利要求1所述的低串扰弱耦合空分复用光纤，其特征在于，所述少模芯区(1)的折射率呈幂指数渐变分布或呈阶跃式分布；所述少模芯区(1)与纯石英材料的相对折射率差为-0.25％～1.10％；所述内包层(2)与纯石英材料的相对折射率差为-0.25％～0.30％，所述下陷包层(3)与纯石英材料的相对折射率差为-0.75％～...

【专利技术属性】
技术研发人员：张一弛，喻煌，骆城，祝威，余俊，
申请(专利权)人：烽火通信科技股份有限公司，烽火藤仓光纤科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42