一种环形芯信道三模式模分复用器制造技术

本专利申请提出了一种环形芯信道三模式模分复用器；该模分复用器由3个相同环形芯少模光纤传输信道组成；可实现3个模式的模式复用解复用；该模式复用器的环形芯少模光纤传输信道采用纯二氧化硅的折射率纤芯，实现了低损耗性能；采用大有效折射率差环形芯传输信道并合理设置传输信道的位置和长度，实现了低串扰、高消光比性能。

An annular core channel three mode demultiplexer

【技术实现步骤摘要】
一种环形芯信道三模式模分复用器
本专利申请涉及一种环形芯信道三模式模分复用器，可应用于光纤光学、光纤通信、光纤无线接入、光学信息处理和新一代信息技术等领域。
技术介绍
近年来，光纤通信业界围绕空分复用(包括芯式复用和模分复用及其结合)这一物理维度对通信网络传输容量实现了突破；空分复用中的多芯光纤和少模光纤研究成为前沿研究热点[GuifangLi，NengBai，andNingboZhaoandCenXia，Space-divisionmultiplexing：thenextfrontierinopticalcommunication.AdvancesinOptics&Photonics，2014，6(4)：5041-5046；GuifangLi，MagnusKarlsson，XiangLiu，andYvesQuiquempois，Focusissueintroduction：space-divisionmultiplexing，Opt.Express2014，22，32526-32527；HeWen，HongjunZhengetal.Few-modefibre-opticmicrowavephotoniclinks[J].Light：ScienceandApplications2017，6，8；郑宏军，黎昕，白成林，啁啾脉冲在光纤中的传输，北京：科学出版社，2018，1-184]；文献[YongminJung，QiongyueKang，HongyanZhou，RuiZhang，SuChen，HonghaiWang，YuchengYang，XianqingJin，FrankP.Payne，Shaif-ulAlam，andDavidJ.Richardson，″Low-Loss25.3kmFew-ModeRing-CoreFiberforMode-DivisionMultiplexedTransmission，″JournalofLightwaveTechnol.201735：1363-1368]研制出的低损耗环形芯少模光纤具有当前环形芯少模光纤中最低的光纤损耗和较低模式串扰；其相邻方位角模式之间的有效折射率差随着方位角模式数量的增加而显著增加，这可导致高阶方位角模式之间的相对弱模式耦合，有效降低模式串扰，可降低多入多出(MIMO)处理系统中的数字信号处理器(DSP)的复杂度，增加模分复用系统的可行性和可扩展性；同时，环形芯少模光纤用于放大器理论上可以为所有引导信号模式提供几乎相同的增益。进一步表明环形芯类型少模光纤模型及该光纤具有传输信号的有效性和重要性。纯二氧化硅纤芯可以有效地减少光纤衰减和熔接损耗，目前大都应用于单模光纤(T.Hasegawaetal.Advancesinultra-lowlosssilicafibers[J].FrontiersinOptics，2016，paperFTu2B.2；S.Ten.UltraLow-lossOpticalFiberTechnology[J].OpticalFiberCommunicationConference，2016，paperTh4E.5；YoshiakiTamura.Ultra-lowlosssilicacorefiberforlonghaultransmission[J].OpticalFiberCommunicationConference，2018，paperM4B.1)。综上，若将纯二氧化硅纤芯、环形芯少模光纤的概念有机融合，有望解决目前少模光纤的研究挑战，有重要的学术价值和应用价值，研究意义重大、应用前景广阔。
技术实现思路
在国家自然科学基金(编号61671227和61431009)、山东省自然科学基金(ZR2011FM015)、“泰山学者”建设工程专项经费支持下，本专利技术提出了一种环形芯信道三模式模分复用器；该光纤融合了纯二氧化硅纤芯、环形芯少模光纤的优点，为光纤光学、光纤通信、光纤无线接入、光学信息处理和新一代信息技术等领域的深入研究提供了重要支持。本专利申请解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利申请提出了一种环形芯信道三模式模分复用器；该模分复用器由3个相同环形芯少模光纤传输信道组成；环形芯少模光纤传输信道FMF1是模分复用器的主信道，FMF2和FMF3分别放置在x和y轴上；各模式LP01、LP11a与LP11b分别从FMF1、FMF3和FMF2左端入射，沿着z方向传输耦合复用；LP11a和LP11b将分别从FMF3和FMF2耦合到FMF1中，实现3个模式的模式复用；若3个模式均从FMF1入射，LP11a和LP11b分别从FMF1耦合到FMF3和FMF2中，则实现3个模式的模式解复用；根据各模式耦合长度与信道间距的变化关系，FMF2和FMF3到主信道FMF1的信道间距均设计为27μm，各信道长度均为33mm；合理设置传输信道的位置和长度可调整模式复用器性能；少模光纤传输信道由纤芯、内包层、外包层组成，其纤芯折射率呈环形分布；信道半径r＜3.5μm的部分是内包层，采用掺氟二氧化硅材料，折射率为n2＝1.437024；3.5μm≤r≤6.5μm的部分是环形纤芯，采用纯二氧化硅材料，折射率为n1＝1.444024；r＞6.5μm的部分是外包层，采用掺氟二氧化硅材料，折射率为n2＝1.437024；光纤中模场特性可通过改变纤芯、内外包层的尺寸和折射率分布来改变。本专利申请的有益效果如下：1.该模式复用器实现了LP01、LP11a与LP11b三种模式的模式复用解复用；2.该模式复用器的环形芯少模光纤传输信道采用纯二氧化硅的折射率纤芯，实现了低损耗性能；3.该模式复用器的环形芯少模光纤传输信道采用大有效折射率差传输信道并合理设置传输信道的位置和长度，实现了低串扰、高消光比性能；为光纤光学、光纤通信、光纤无线接入和光学信息处理、新一代信息技术等领域深入研究提供了重要支持；4.该模式复用器的环形芯少模光纤传输信道中的模场特性可通过改变纤芯、内外包层尺寸和折射率分布来改变；合理设置传输信道位置和长度可调整模式复用器性能。附图说明图1是本专利申请一种环形芯信道三模式模分复用器示意图；该模分复用器由3个相同环形芯少模光纤传输信道组成；图2是环形芯少模光纤传输信道横截面示意图，少模光纤传输信道由纤芯、内包层、外包层组成，其纤芯折射率呈环形分布；图3是该复用器的各空间模式耦合效率随入射波长的变化情况；图中标有右三角、星号、方块的曲线分别为空间模式LP01、LP11a、LP11b的耦合效率随入射波长的变化。具体实施方式下面结合实施例和附图详细说明本专利申请的技术方案，但保护范围不限于此。实施例1图1是本专利申请一种环形芯信道三模式模分复用器示意图；该模分复用器由3个相同环形芯少模光纤传输信道组成；环形芯少模光纤传输信道FMF1是模分复用器的主信道，FMF2和FMF3分别放置在x和y轴上；各模式LP01、LP11a与LP11b分别从F本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环形芯信道三模式模分复用器，其特征在于：该模分复用器由3个相同环形芯少模光纤传输信道组成；少模光纤传输信道FMF1是模分复用解复用器的主信道，FMF2和FMF3分别放置在x和y轴上；各模式LP01、LP11a与LP11b分别从FMF1、FMF3和FMF2左端入射，沿着z方向传输耦合复用；LP11a和LP11b将分别从FMF3和FMF2耦合到FMF1中，实现3个模式的模式复用；若3个模式均从FMF1入射，LP11a和LP11b分别从FMF1耦合到FMF3和FMF2中，则实现3个模式的模式解复用；根据各模式耦合长度与信道间距的变化关系，FMF2和FMF3到主信道FMF1的信道间距均设计为27μm，各信道长度均为33mm；环形芯少模光纤传输信道由纤芯、内包层、外包层组成；信道半径r＜3.5μm的部分是内包层，采用掺氟二氧化硅材料，折射率为n2＝1.437024；3.5μm≤r≤6.5μm的部分是环形纤芯，采用纯二氧化硅材料，折射率为n1＝1.444024；r＞6.5μm的部分是外包层，采用掺氟二氧化硅材料，折射率为n2＝1.437024。/n

【技术特征摘要】
1.一种环形芯信道三模式模分复用器，其特征在于：该模分复用器由3个相同环形芯少模光纤传输信道组成；少模光纤传输信道FMF1是模分复用解复用器的主信道，FMF2和FMF3分别放置在x和y轴上；各模式LP01、LP11a与LP11b分别从FMF1、FMF3和FMF2左端入射，沿着z方向传输耦合复用；LP11a和LP11b将分别从FMF3和FMF2耦合到FMF1中，实现3个模式的模式复用；若3个模式均从FMF1入射，LP11a和LP11b分别从FMF1耦合到FMF3和FMF2中...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，董秋焕，郑宏军，黎昕，白成林，胡卫生，
申请(专利权)人：聊城大学，
类型：新型
国别省市：山东;37