一种低损耗低串扰四模式超模光纤制造技术

本发明专利技术提出了一种低损耗低串扰四模式超模光纤；光纤由六个具有渐变折射率分布的纤芯、折射率沟槽和掺氟二氧化硅包层组成；实现了高模场密度、低损耗、低色散、低串扰和低DMGD的超模运作，采用凹陷的折射率包层有效减小了弯曲损耗。

A low loss and low crosstalk four mode supermode fiber

【技术实现步骤摘要】
一种低损耗低串扰四模式超模光纤
本专利技术涉及一种低损耗低串扰四模式超模光纤，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，各种通信业务流量指数增长，单模光纤通信受到了前所未有的挑战。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及其相关器件和应用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；董秋焕，刘阳，郑宏军，黎昕，白成林，胡卫生，陈南光.模分复用系统中少模复用(解复用)技术研究[J].聊城大学学报(自然科学版)，2020，33(2):50-67；王潇，郑宏军*(通讯作者)，黎昕，刘阳，于如愿，白成林，胡卫生，模分复用系统中的少模光纤研究新进展，聊城大学学报(自然科学版),2019.4，32(2):69-79]；一种多实芯强耦合的超模光纤也得到了大家的关注；多实芯超模光纤本质上是具有更大的有效模场面积、模场密度大、低模式依赖损耗、低模式耦合和低差分模式群时延的少模光纤[CenXia,NengBai,IbrahimOzdur,etal.,Supermodesforopticaltransmission,OpticsExpress,2011,19(17):16653-16664；CenXia,NengBai,RodrigoAmezcua-Correa,etal.,Supermodesinstrongly-coupledmulti-corefibers,OFC2013,OTh3K.5；YuRuyuan,HongjunZhengetal.Anovelthree-ring-corefew-modefiberwithlargeeffectiveareaandlownonlinearcoefficient[J]，OptoelectronicsLetters.2018,14(1):30-35]；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.2016.Advancesinultra-lowlosssilicafibers[J].FrontiersinOptics,paperFTu2B.2；S.Ten.2016.UltraLow-lossOpticalFiberTechnology[J].OpticalFiberCommunicationConference,paperTh4E.5；YoshiakiTamura.2018.Ultra-lowlosssilicacorefiberforlonghaultransmission[J].OpticalFiberCommunicationConference,paperM4B.1)。具有渐变折射率分布的少模光纤可以实现低差分模式群时延DMGD以及远场和近场具有相同模式宽度，并且不同模式下的有效折射率差(ERID)大于0.5x10-3可以避免模式耦合(PierreSillardetal.Few-ModeFibersforSpace-DivisionMultiplexedTransmissions[J],EuropeanConference&ExhibitiononOpticalCommunication,2013.03(A1):1-3；RolandRyf.SwitchingandMultiplexingTechnologiesforMode-DivisionMultiplexedNetworks,OpticalFiberCommunicationConference&Exposition,2017,Tu2c)。综上，若将纯二氧化硅纤芯、渐变折射率分布及多实芯强耦合的超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低损耗低串扰四模式超模光纤；该光纤融合了纯二氧化硅纤芯、渐变折射率分布和多实芯超模光纤的优点，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。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术提出了一种低损耗低串扰四模式超模光纤；光纤由六个具有渐变折射率分布的纤芯、折射率沟槽和掺氟二氧化硅包层组成；图中横线阴影区域为六个纤芯，半径均为R＝R1＝2.5μm，下对角线阴影部分为trench折射率区域，R2＝15μm，R3＝25μm，其余白色部分为包层，半径R4＝62.5μm。六个纤芯的中心坐标依次为(5μm，0)，(-5μm，0)，六个纯二氧化硅纤芯中心、trench折射率区域和掺氟二氧化硅包层的折射率分别为n1＝1.444024，n2＝1.412774，n3＝1.419024。每个纤芯按照n＝1.444024[1-2Δ(r/a)2]0.5渐变折射率分布，r是纤芯中任意一点到轴心的距离，a是纤芯外径，纤芯中心与包层间折射率差该光纤受入射光激发，六个纤芯中的光纤模式出现强耦合，实现了低损耗、低串扰、大有效模场面积、低非线性系数、高模场密度、低差分模式群时延的超模运作，从而进一步提高光纤传输性能；该光纤六芯整体按照环形分布，呈现出环形芯光纤支持单径向模的性能和模间的有效折射率差大的特点；光纤中超模的模场特性可以通过改变纤芯、包层及凹陷的折射率包层的尺寸、位置和折射率分布来改变。本专利技术的有益效果如下：1.六个纤芯中的光纤模式出现强耦合，实现了高模场密度、低色散、低差分模式群时延的超模运作，从而进一步提高光纤传输性能；2.该光纤凹陷的折射率包层，可以有效减小弯曲损耗；3.该光纤融合了纯二氧化硅纤芯、渐变折射率分布和多实芯超模光纤的优点，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的深入研究提供了重要支持。4.该光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低损耗低串扰四模式超模光纤；其特征在于：光纤由六个具有渐变折射率分布的纤芯、折射率沟槽和掺氟二氧化硅包层组成；其中六个纤芯，半径均为R＝R

【技术特征摘要】
1.一种低损耗低串扰四模式超模光纤；其特征在于：光纤由六个具有渐变折射率分布的纤芯、折射率沟槽和掺氟二氧化硅包层组成；其中六个纤芯，半径均为R＝R1＝2.5μm，其中折射率区域，R2＝15μm，R3＝25μm，其余白色部分为包层，半径R4＝62.5μm；六个纤芯的中心坐标依次为(5μm，0)，(-5μm，0)，六个纯二氧化硅纤芯中心、trench折射率区域和掺氟二氧化硅包层的折射率分别为n1＝1.444024，n2＝1.412774，n3＝1.419024；每个纤芯按照n＝1.444024[1-2Δ(r/a)2]0.5渐变折射率分布，r是纤芯中任意一点到轴心的距离，a是纤芯外径，纤芯中心与包层...

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