一种低色散保偏少模光纤制造技术

本发明专利技术公开了一种低色散保偏少模光纤，包括内芯区、纤芯区、包层区以及两个第一应力区，内芯区为椭圆形，纤芯区为椭圆环形并环绕在内芯区的外侧；还包括第二应力区，第二应力区设于纤芯区与包层区之间，第二应力区的内轮廓与纤芯区的外轮廓相切，第二应力区不是与纤芯区同心共轴且同椭圆率的椭圆环形，内芯区和包层区的折射率均大于第二应力区的折射率，两个第一应力区的折射率均小于第二应力区的折射率。本发明专利技术运用椭圆环形纤芯引入几何双折射并利用第一应力区和第二应力区引入应力双折射，使得光纤中传输的各个模式有效分离，相邻模有效折射率差最小值大于10

【技术实现步骤摘要】
一种低色散保偏少模光纤


[0001]本专利技术属于本专利技术涉及大容量短距离光互联网络领域，特别是涉及一种具有较好偏振特性和导模相互无串扰的低色散保偏少模光纤。

技术介绍

[0002]公开于该
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部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的总体
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的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
[0003]新型数据业务层出不穷以及云计算的快速发展，对光互联网络中传输容量的提升提出了迫切需求。传统单模光纤受非线性香农极限的限制，容量难以提升。为此，时分复用、波分复用以及空分复用等应用在光纤设计中，尤其空分复用有着达到最大容量的能力进而引得广泛关注。少模光纤是运用空分复用的典型设计，而少模光纤传输过程中发生的模式串扰是重大问题。为处理该问题通常会在接收端引入多输入多输出(Multiple input Multiple output,MIMO)数字信号处理技术，但随着传输模式数量的增多系统的复杂性会非线性增长同时会有较大的功耗；为此便要从根源上抑制模式耦合，使光纤中相邻各导模间有效折射率差大于10
‑4，由此完全分离本征模式，实现光纤模式低的串扰进而免除MIMO的使用。
[0004]保偏少模光纤吸引了大量研究学者，其通常引入应力双折射和几何双折射，通过利用双折射效应来增加相邻导模间的有效折射率差，减小模式简并，达到降低模式串扰和消除MIMO的目的。此类光纤目前已存在椭圆芯光纤、椭圆环形芯光纤以及熊猫型保偏少模光纤等结构，研究发现其中存在为了避免模式简并而导致高阶模式截止限制光纤导模数量的问题。引入气孔的光纤结构更是层出不穷，通过增加气孔数量、调整气孔形状和位置能够有效增加相邻模有效折射率差，但普遍存在模式色散较大等问题。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种低色散保偏少模光纤，在保证相邻导模有效分离的前提下，光纤中传输的模式数量可达十个，并保持良好偏振状态和工艺鲁棒性，同时调整尺寸模式数量可达十四个，且依旧保持优良性能并具有较小色散。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种低色散保偏少模光纤，所述低色散保偏少模光纤的横截面包括内芯区、纤芯区、包层区以及两个第一应力区，所述内芯区为椭圆形，所述纤芯区为椭圆环形并环绕在所述内芯区的外侧，所述纤芯区的内轮廓与所述内芯区的外轮廓相切，所述包层区环绕在所述纤芯区外侧，所述两个第一应力区设于所述包层区上并相对所述纤芯区的短轴轴对称布置，所述内芯区和所述包层区的折射率均小于所述纤芯区的折射率；
[0007]所述低色散保偏少模光纤的横截面还包括第二应力区，所述第二应力区设于所述纤芯区与所述包层区之间，所述第二应力区的内轮廓与所述纤芯区的外轮廓相切，所述第二应力区不是与所述纤芯区同心共轴且同椭圆率的椭圆环形，所述内芯区和所述包层区的
折射率均大于所述第二应力区的折射率，所述两个第一应力区的折射率均小于所述第二应力区的折射率。
[0008]本专利技术的一个实施例中，所述第二应力区的内轮廓为与所述纤芯区的外轮廓相切的椭圆形，所述第二应力区的外轮廓为与所述纤芯区的外轮廓同心且相切或相离的圆形。
[0009]本专利技术的一个实施例中，所述纤芯区的半长轴为5.06um，所述第一应力区的半径为20um，所述第一应力区的圆心距离所述包层区的中心的距离为26.06um，所述第二应力区的外轮廓的半径为5.06um
‑
5.52um。
[0010]本专利技术的一个实施例中，所述纤芯区的半长轴为5.56um，所述第一应力区的半径为22um，所述第一应力区的圆心距离所述包层区的中心的距离为27.9um，所述第二应力区的外轮廓的半径为5.56um。
[0011]本专利技术的一个实施例中，所述内芯区和所述纤芯区的椭圆率均为1.4，所述内芯区与所述纤芯区的半长轴之比和半短轴之比均为0.67或所述内芯区与所述纤芯区的半长轴之比和半短轴之比均为0.6。
[0012]本专利技术的一个实施例中，所述包层区的外轮廓为圆形，其半径为62.5um。
[0013]本专利技术的一个实施例中，所述纤芯区的折射率为1.478。
[0014]本专利技术的一个实施例中，所述内芯区和所述包层区均为纯二氧化硅，二者的折射率相同，均为1.444。
[0015]本专利技术的一个实施例中，所述第二应力区的折射率为1.428。
[0016]本专利技术的一个实施例中，所述两个第一应力区均为圆形的气孔应力区，二者的折射率相同，均为1。
[0017]由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：
[0018]1)本专利技术公开的低色散保偏少模光纤，第二应力区实质为不规则的形状，紧紧包围纤芯的第二应力区通过光弹性效应，为光纤产生各向异性做出关键贡献，达到消除模式简并的目的，有望在大容量短距离传输的光互联网络中发挥价值，本专利技术运用椭圆环形纤芯引入几何双折射并利用第一应力区和第二应力区引入应力双折射，使得光纤中传输的各个模式有效分离，相邻模有效折射率差最小值大于10
‑4，可消除MIMO的使用，简化光互联网络系统。
[0019]2)本专利技术公开的低色散保偏少模光纤，第二应力区的内轮廓为椭圆形，第二应力区的外轮廓为圆形，使得第二应力区的面积可以尽可能的小，且能够保证不规则的第二应力区在面积较小的情况下使光纤材料折射率表现出更好的各向异性；
[0020]3)本专利技术公开的低色散保偏少模光纤，在C波段传输的模式数量可达十个，在该结构基础上仅改变尺寸模式数量最多可至十四个，且模式的偏振性能较好；
[0021]4)本专利技术公开的低色散保偏少模光纤，该结构在传输十个模式时，在制造中允许的误差范围大具有一定的工艺鲁棒性；
[0022]5)本专利技术公开的低色散保偏少模光纤，光纤传输的各个模式在C波段有效折射率变化平坦且色散较小，在大容量短距离传输的光互联网络中可发挥重要作用。
附图说明
[0023]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示
意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
[0024]图1为本专利技术公开的低色散保偏少模光纤的横截面的结构示意图；
[0025]图2为本专利技术公开的内芯区、纤芯区以及第二应力区的结构示意图；
[0026]图3为本专利技术实施例1的低色散保偏少模光纤的十个模式的模场图；
[0027]图4为本专利技术实施例1的低色散保偏少模光纤在C波段的色散随波长变化的曲线图；
[0028]图5为本专利技术实施例2的低色散保偏少模光纤通过改变尺寸而增加的四个模式模场图。
[0029]其中，1、内芯区；2、纤芯区；3、包层区；4、第一应力区；5、第二应力区。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。
[0031]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供作为进一步改进说明。除非另本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低色散保偏少模光纤，所述低色散保偏少模光纤的横截面包括内芯区、纤芯区、包层区以及两个第一应力区，所述内芯区为椭圆形，所述纤芯区为椭圆环形并环绕在所述内芯区的外侧，所述纤芯区的内轮廓与所述内芯区的外轮廓相切，所述包层区环绕在所述纤芯区外侧，所述两个第一应力区设于所述包层区上并相对所述纤芯区的短轴轴对称布置，所述内芯区和所述包层区的折射率均小于所述纤芯区的折射率；其特征在于，所述低色散保偏少模光纤的横截面还包括第二应力区，所述第二应力区设于所述纤芯区与所述包层区之间，所述第二应力区的内轮廓与所述纤芯区的外轮廓相切，所述第二应力区不是与所述纤芯区同心共轴且同椭圆率的椭圆环形，所述内芯区和所述包层区的折射率均大于所述第二应力区的折射率，所述两个第一应力区的折射率均小于所述第二应力区的折射率。2.根据权利要求1所述的低色散保偏少模光纤，其特征在于，所述第二应力区的内轮廓为与所述纤芯区的外轮廓相切的椭圆形，所述第二应力区的外轮廓为与所述纤芯区的外轮廓同心且相切或相离的圆形。3.根据权利要求2所述的低色散保偏少模光纤，其特征在于，所述纤芯区的半长轴为5.06um，所述第一应力区的半径为20um，所述第一应力区的圆心距离所述包层区的中心的距离为26.06um，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋继恩，陶雄强，许人东，周迟，王少安，史惠萍，鲁博，陈明，
申请(专利权)人：江苏亨通光电股份有限公司江苏亨通光纤科技有限公司，
类型：发明
国别省市：