一种椭圆环芯熊猫型十模少模光纤制造技术

本实用新型专利技术公开了一种椭圆环芯熊猫型十模少模光纤，包括纤芯、两个应力杆和包覆纤芯、应力杆的包层；其中，纤芯位于光纤的中心，纤芯包括椭圆环形纤芯和位于椭圆环形纤芯中心的椭圆形中芯，两个应力杆分别分布于椭圆环形纤芯两侧；椭圆形中芯与包层具有相同的折射率，椭圆环形纤芯的折射率大于椭圆形中芯的折射率；应力杆的折射率小于椭圆形中芯的折射率。本实用新型专利技术的光纤可在无多输入多输出信号处理情况下传输十种光信号模式。同时保障光纤在弯曲状态下十种模式模态强度的稳定。可应用于小型光陀螺仪、光纤放大器等场景。适用于无多输入多输出的信号处理的空分复用光纤通信系统与自由空间光通信(FSO)系统。统与自由空间光通信(FSO)系统。统与自由空间光通信(FSO)系统。

【技术实现步骤摘要】
一种椭圆环芯熊猫型十模少模光纤


[0001]本技术涉及自由空间光通信(FSO)领域，特别涉及一种椭圆环芯熊猫型十模少模光纤。

技术介绍

[0002]近年来，可实现空分复用的无多输入多输出信号处理的自由空间光通信(FSO)系统备受关注，而自由空间
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少模光纤(FSO
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FMF)混合通信系统作为FSO的新方案。借助少模光纤的有益特性，可在不改变器件参数的情况下，同一根光纤中支持多个传输模式，以实现高速大容量通信，在光纤的设计方面，通过提高少模光纤的抗弯曲、减少模式间的耦合以实现混合通信系的高质量通信。而少模光纤提升系统性能的本质在于将空分复用技术的思想引入了FSO
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FMF混合通信系统之中。
[0003]空分复用可打破传统的香农极限，被证明是下一代支持实现更高带宽传输和解决传输容量问题的最好方法之一。少模光纤正是实现空分复用的最佳方法之一。其中少模光纤遇到的障碍是模式耦合，因此必须使用多输入多输出信号处理来承受诱发的串扰，从而导致成本和系统复杂性增加。一种解决方案是通过将各模式间的有效折射率差增大到大于10
‑4来消除相邻本征模之间的简并性。
[0004]文献《Panda type elliptical ring core few
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mode fiber》(Optical Fiber Technology)提出了一种由应力区与椭圆环芯的光纤结构用于实现无MIMO处理，但改结构应力区域椭圆环芯纤芯的设置存在局限性，未考虑到工艺误差，各项物理参数都已固定，不具备动态灵活性，适用范围窄，模式间的串扰方面仍存在问题。申请号为201711428780.X的中国专利申请，提出了一种折射率凹陷的环芯光纤，可以有效抑制模式组在传输过程中的耦合和衰减。申请号为201920056351.2的中国专利申请，提出一种环形光纤，通过采用低折射率中芯与高折射率环相结合的方式，改变特定模式的折射率，减小芯间串扰。申请号为201810526552.4的中国专利申请，提出了一种保偏光纤，通过石英包层和环型纤芯之间设置两个应力区，提供了稳定、高性能的串音输出和光纤衰减性能。然而目前所提供的少模光纤未能实现在无多输入多输出的信号处理下传输十种光信号模式，以及在光纤弯曲状态下维持十种模式的性能。

技术实现思路

[0005]本技术提供了一种椭圆环芯熊猫型十模少模光纤，以解决现有的少模光纤无法实现在无多输入多输出信号处理下传输十种光信号模式且同时维持在光纤弯曲状态下十种模式的传输的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本技术提供了如下技术方案：
[0007]一种椭圆环芯熊猫型十模少模光纤，包括纤芯、第一应力杆、第二应力杆和包覆所述纤芯、第一应力杆以及第二应力杆的包层；其中，
[0008]所述纤芯位于所述光纤的中心，所述纤芯包括椭圆环形纤芯和位于所述椭圆环形
纤芯中心的椭圆形中芯；所述第一应力杆和所述第二应力杆分别分布于所述椭圆环形纤芯的两侧；且所述第一应力杆和所述第二应力杆与所述椭圆环形纤芯之间的距离在1um至3.2um之间；
[0009]所述椭圆形中芯与所述包层的折射率均为1.444，所述椭圆环形纤芯的折射率大于所述椭圆形中芯的折射率；所述第一应力杆和第二应力杆具有相同的折射率，且所述第一应力杆和第二应力杆的折射率小于所述椭圆形中芯的折射率。
[0010]可选地，所述第一应力杆和第二应力杆的半径值在11.3um至14.3um之间。
[0011]可选地，所述包层的半径值在62um至70um之间。
[0012]可选地，所述椭圆形中芯和所述椭圆环形纤芯的椭圆率值均为1.4；
[0013]且所述椭圆环形纤芯的长轴与所述椭圆形中芯的长轴的比值为0.66。
[0014]可选地，所述椭圆环形纤芯的折射率为1.474。
[0015]可选地，所述第一应力杆和所述第二应力杆的折射率均为1.436。
[0016]可选地，所述椭圆环形纤芯的材料为二氧化锗掺杂石英玻璃。
[0017]可选地，所述第一应力杆和第二应力杆的材料为三氧化二硼掺杂石英玻璃。
[0018]本技术提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
[0019]本技术实现了在无多输入多输出信号处理下十种模式的光信号传输。通过应力杆椭圆环芯的特殊纤芯结构和应力杆对光纤内部产生的热应力的影响，使得光信号传输的十种模式在1550nm光波段处使得各模式间的有效折射率差不小于2.8
×
10
‑4，而在整个C+L波段的十种模式间的有效折射率均差大于10
‑4。且本技术的光纤在弯曲时，在半径为1cm的情况下仍能实现十种模式间的有效折射率差仍大于2
×
10
‑4。在弯曲半径为1.5cm时，十种模式仍能够维持其各个模式的模态强度。该光纤能够应用于小型光陀螺仪、光纤放大器等场景。特别适用于可实现空分复用的无多输入多输出信号处理的自由空间光通信系统。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是本技术提供的椭圆环芯熊猫型十模少模光纤横截面结构示意图；
[0022]图2是本技术提供的光纤中的纤芯的横截面结构示意图；
[0023]图3是本技术提供的椭圆环芯熊猫型十模少模光纤径向折射率分布图。
[0024]附图标记说明：
[0025]1、椭圆形中芯；
[0026]2、椭圆环形纤芯；
[0027]3、第一应力杆；
[0028]4、第二应力杆；
[0029]5、包层。
具体实施方式
[0030]为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
[0031]第一实施例
[0032]本实施例提供了一种椭圆环芯熊猫型十模少模光纤，通过应力杆椭圆环芯的特殊纤芯结构和应力杆对光纤内部产生的热应力的影响，使得光信号传输的十种模式在1550nm光波段处使得各模式间的有效折射率差不小于2.8
×
10
‑4，而在整个C+L波段的十种模式间的有效折射率均差大于10
‑4。该光纤在弯曲时，在半径为1cm的情况下仍能实现十种模式间的有效折射率差仍大于2
×
10
‑4。在弯曲半径为1.5cm时，十种模式仍能够维持其各个模式的模态强度。
[0033]该光纤的结构如图1和图2所示，包括纤芯、第一应力杆3、第二应力杆4和包覆所述纤芯、所述第一应力杆3以及所述第二应力杆4的包层5；其中，所述纤芯位于整个光纤横截面的中心，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种椭圆环芯熊猫型十模少模光纤，其特征在于，包括纤芯、第一应力杆、第二应力杆和包覆所述纤芯、第一应力杆以及第二应力杆的包层；其中，所述纤芯位于所述光纤的中心，所述纤芯包括椭圆环形纤芯和位于所述椭圆环形纤芯中心的椭圆形中芯；所述第一应力杆和所述第二应力杆分别分布于所述椭圆环形纤芯的两侧；且所述第一应力杆和所述第二应力杆与所述椭圆环形纤芯之间的距离在1um至3.2um之间；所述椭圆形中芯与所述包层的折射率均为1.444，所述椭圆环形纤芯的折射率大于所述椭圆形中芯的折射率；所述第一应力杆和第二应力杆具有相同的折射率，且所述第一应力杆和第二应力杆的折射率小于所述椭圆形中芯的折射率。2.如权利要求1所述的椭圆环芯熊...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宏尧，宋维君，王建萍，苏昱玮，董涛，殷杰，刘海客，
申请(专利权)人：北京科技大学顺德研究生院，
类型：新型
国别省市：