一种光纤和通信系统技术方案

本申请提供了一种光纤及通信系统，该光纤支持基模模式LP

【技术实现步骤摘要】
一种光纤和通信系统


[0001]本申请涉及光通信领域，并且更具体地，涉及一种光纤和通信系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着光纤通信系统及光网络的高速发展，普通单模光纤逐渐无法满足传输容量的需求。针对单模光纤传输系统即将面临的理论容量极限，以模分复用技术为主导的下一代光传输系统以其多信道和大容量传输的优良特性被广泛而深入地研究。作为模分复用技术的主要实现形式，少模光纤(few mode fiber，FMF)能够支持在同一纤芯中传输多个模式，极大地增加了单芯光纤的传输容量，更好地克服单模光纤传输容量的限制，具有十分广阔的应用前景。
[0003]然而，模分复用技术的部署依赖于少模光纤、少模放大器、少模复用器等一系列新型光层器件的产业成熟。若直接进行面向模分复用系统的更新换代，除了考虑新铺设少模光纤的成本之外，还需进行光放大器、滤波器等各类少模光器件的升级更新，同时由于模式复用带来模间串扰和群时延代价，要求在接收端采用多入多出(multi
‑
input multi
‑
output，MIMO)联合处理算法，其相应的算法复杂度对数字信号处理(digital signal processing，DSP)芯片提出较高要求。
[0004]因此，需要一种准单模(quasi
‑
single mode，QSM)平滑演进的模分复用少模光纤，不仅可以充分发挥模分复用技术的超大容量潜力，同时兼顾系统逐步升级演进的平滑过渡需求。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种光纤及通信系统，不仅能够在准单模传输阶段使得系统容量得到提升，并且不需要更换传输光纤就可以平滑演进升级至模分复用传输阶段，具有较低的差分模式群延迟，可以提高光纤通信系统的传输性能。
[0006]第一方面，提供了一种光纤，该光纤的参数可以包括：支持基模模式LP
01
、高阶模模式LP
11a
和LP
11b
的三模传输，所述光纤的参数包括：在常规波段至长波长波段下的差分模式群时延DMGD≤600ps/km，基模有效面积A
eff
>200μm2，模间有效折射率差满足Δn>1
×
10
‑3。
[0007]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，该光纤的差分模式损耗DMA≤0.1dB/km，在波长为1550nm时，该差分模式群时延DMGD≤450ps/km。
[0008]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，该光纤的差分模式损耗DMA≤0.05dB/km，其中，该在常规波段至长波长波段下的差分模式群时延DMGD≤100ps/km。
[0009]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，该光纤在波长为1550nm时，该差分模式群时延DMGD≤50ps/km。
[0010]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，该光纤包括纤芯、沟壑区和包层，其中，该沟壑区配置在该纤芯与该包层之间，该沟壑区折射率小于或等于该包层的折射率；该包层包围该纤芯，该包层的折射率大于该纤芯的最小折射率。
[0011]根据本申请参数约束下的光纤，不仅可以满足准单模传输要求，同时能够兼顾平滑至模分复用传输阶段，并且具有较低的差分模式群延迟，从而最大限度地降低系统复杂度，缓解系统数字信号处理压力，进而提高少模长途传输系统的性能。
[0012]第二方面，提供了一种通信系统，包括：光发射机，用于发射光信号；光接收机，用于接收光信号；模式轮换器件，用于将该光纤中不同模式承载的信号进行交换。
[0013]第二方面，提供了一种通信系统，包括：光发射机，用于发射光信号；光接收机，用于接收光信号。
附图说明
[0014]图1示出了现有的一种模分复用系统的示意图。
[0015]图2示出了现有的准单模传输系统的示意图。
[0016]图3示出了本申请实施例的一种基于准单模演进的模分复用系统的示意图。
[0017]图4示出了基于准单模演进的模分复用系统设计思路框图。
[0018]图5示出了适用于本申请的沟壑辅助型渐变光纤折射率分布的示意图。
[0019]图6示出了适用本申请实施例的沟壑辅助型渐变光纤在通信C+L波段群延迟结果示意图。
[0020]图7示出了适用本申请实施例的沟壑辅助型渐变光纤在准单模传输阶段的PIF曲线示意图。
[0021]图8示出了适用本申请实施例的沟壑辅助型渐变光纤的有效模场面积与MPI补偿量共同作用下的PIF的示意图。
[0022]图9示出了本申请实施例提供的基于CMPD的平滑演进系统。
[0023]图10示出了本申请实施例提供的一种三模CMPD。
[0024]图11示出了适用于本申请基于CMPD的平滑演进系统中的渐变光纤的折射率分布的示意图。
[0025]图12示出了适用于本申请基于CMPD的平滑演进系统中的渐变光纤性能参数之间的关系的示意图。
[0026]图13示出了适用于本申请基于CMPD的平滑演进系统中的渐变光纤在通信波段群延迟结果示意图。
[0027]图14示出了DMGD为450ps/km@1550nm的1500km模式轮循系统抽头分布。
[0028]图15示出了DMGD为50ps/km@1550nm的1500km低群时延系统抽头分布。
[0029]图16示出了利用三模双偏振单载波模分复用轮换系统的传输效果仿真的示意图。
[0030]图17示出了适用于本申请实施例的光纤通信系统的示意图。
[0031]图18示出了另一种适用于本申请实施例的光纤通信系统的示意图。
具体实施方式
[0032]下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。
[0033]光导纤维，简称光纤，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。光纤传输的优点是速度快、抗干扰能力强。微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。一般地，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。
[0034]单模光纤：中心玻璃芯很细，只能传一种模式的光纤。因此，其模间色散很小，适用于长距离、大容量光纤通信系统，光纤局部区域网和各种光纤传感器中。
[0035]少模光纤支持比单模光纤更多的模式但比正常的多模光纤更少模的传播的光纤，即少模光纤的空间模式数量介于单模光纤和多模光纤之间。其中，传播的模式的数量以及它们在具有任意折射率分布的圆柱形对称光纤中的特性是通过求解标量波方程获得的。
[0036]为了突破单模光纤通信容量的瓶颈，以模分复用技术为主导的下一代光传输系统以其多信道和大容量传输的优良特性被广泛而深入地研究。作为模分复用技术的主要实现形式，少模光纤能够支持在同一纤芯中传输多个模式，极大地增加了单芯光纤的传输容量，更好地克服单模光纤传输容量的限制，具有十分广阔的应用前景。
[0037]在少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤，其特征在于，包括：支持基模模式LP
01
、高阶模模式LP
11a
和LP
11b
的三模传输，所述光纤的参数满足如下条件：在常规C波段至长波长L波段下的差分模式群时延DMGD≤600ps/km，基模有效面积A
eff
>200μm2，模间有效折射率差满足Δn>1
×
10
‑3。2.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述光纤的参数还满足如下条件：差分模式损耗DMA≤0.1dB/km，在波长为1550nm时，所述差分模式群时延DMGD≤450ps/km。3.根据权利要求1或2所述的光纤，所述光纤包括纤芯和包层，所述纤芯的折射率为1.447，所述包层的折射率为1.444，所述纤芯的半径为14.8μm，所述纤芯的折射率渐变指数为α，所述α满足：1.5≤α≤2.5。4.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述光纤的参数还满足如下条件：差分模式损耗DMA≤0.05dB/km，其中，所述在常规波段至长波长波段下的差分模式群时延DMGD≤600ps/km，包括：在常规波段与长波长波段下的差分模式群时延DMGD≤100ps/km。5.根据权利要求4所述的光纤，其特征在于，所述光纤的参数还满足如下条件：在...

【专利技术属性】
技术研发人员：周锐，常志武，郭强，杨志群，孙宏林，刘亚平，张林，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：