一种随机耦合多芯光纤及其制造方法、多芯光缆技术

本发明专利技术属于光纤通信技术领域，公开了一种随机耦合多芯光纤及其制造方法、多芯光缆。随机耦合多芯光纤包括共同外包层和多个纤芯，芯间距为10～25μm，纤芯从内到外依次包括芯层和内包层，芯层的半径为3～6μm，内包层的半径为6～12.5μm，芯层、内包层相对共同外包层的相对折射率差分别为0.1％～0.45％、

【技术实现步骤摘要】
一种随机耦合多芯光纤及其制造方法、多芯光缆


[0001]本专利技术属于光纤通信
，更具体地，涉及一种随机耦合多芯光纤及其制造方法、多芯光缆。

技术介绍

[0002]近年来，随着云计算、大数据、移动互联网的兴起，具有高效服务器间协同以及数据处理能力的数据中心，成为了明显的信息总量和信息密度增长热点，从而对数据中心互连通信速率的提升提出迫切要求。由于数据中心互连通信呈现出设备数量众多、布线复杂、接口密度大等特点，仅仅依靠提高器件调制带宽，增加光纤链路或者具有不同稳定波长输出光源的数量，势必会增加系统运行或维护的成本、功耗、复杂度等，因此，采用新的调制/复用方式增加有限带宽情况下单光纤/波长的传输速率，被看作是提升数据中心互连速率的有效解决方案。
[0003]而实际光纤系统中，受限于系统信噪比，以及光纤非线性等因素，高阶调制及偏振复用技术扩容能力仍然有限，对满足下一代数据中心互连通信，如800GE，1TE，甚至是1.6TE，仍然具有较大的挑战。而基于多芯光纤或者多模光纤的空分复用(SDM)技术，因光纤的模式、空间维度上具有较大的扩展潜力，且可以高阶调制格式和偏振复用技术兼容，因此可以大幅提升单光纤/波长的通信容量。因此，采用多空间信道的SDM技术，在不增加光纤链路数量的基础上，理论上单位功耗可以实现更高的传输容量。
[0004]目前的多芯光纤应用多是基于各芯之间独立传输信号，即弱耦合多芯光纤，但是这种弱耦合多芯光纤有如下缺点：1、为了避免各芯之间串扰，多芯光纤的各芯异质纤芯会导致工艺复杂、成本高；2、如果采取同质纤芯，芯间距如果间隔不是足够远，会增加串扰，如果增加芯间距，会降低纤芯密度；3、光纤入户应用场景，为了优化光纤弯曲性能，需要确保外侧纤芯与包层边缘的距离，避免外侧纤芯信号泄露，不利于光纤包层直径的降低；4、多芯光纤对熔接要求极其高，芯间距的稍许偏差就会导致熔接损耗的剧烈增大。

技术实现思路

[0005]针对上述多芯光纤存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种随机耦合多芯光纤及其制造方法、多芯光缆，使光波导可以在随机耦合多芯光纤的多个纤芯所围成的范围内随机耦合，优化光纤性能，使基于随机耦合多芯光纤得到的多芯光缆的信道密度得到提高或者在保持信道数量一致情况下减小光缆尺寸。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种随机耦合多芯光纤，包括：共同外包层和布设在所述共同外包层中的多个纤芯，多个所述纤芯沿周向等距均布，所述纤芯的数量大于2，相邻的两个所述纤芯的芯间距P为10～25μm；每个所述纤芯从内到外依次包括芯层和内包层，所述芯层的半径r1的取值范围为3～6μm，所述内包层的半径r2的取值范围为6～12.5μm，且所述芯层的半径r1小于所述内包层的半径r2；所述芯层相对所述共同外包层的相对折射率差Δco的取值范围为0.1％～0.45％，所述内包层相对所述共同外包层的相对折射率差Δcl的取
值范围为
‑
0.1％～0.1％，且所述芯层相对所述共同外包层的相对折射率差Δco大于所述内包层相对所述共同外包层的相对折射率差Δcl；光波导在多个所述纤芯所围成的范围内随机耦合。
[0007]优选的，所述芯层和所述内包层均为锗、氟、氯共掺的二氧化硅玻璃。
[0008]优选的，所述共同外包层的直径D为125
±
1μm。
[0009]优选的，所述随机耦合多芯光纤在波长1550nm处，各纤芯的衰耗均小于0.20dB/km。
[0010]优选的，所述随机耦合多芯光纤的空间模式色散小于10ps/km
1/2
。
[0011]优选的，所述随机耦合多芯光纤在波长1550nm处，R30mm弯曲半径100圈各纤芯的宏弯损耗小于或等于0.01dB。
[0012]优选的，所述随机耦合多芯光纤在波长1550nm处，各纤芯的熔接损耗小于或等于0.1dB。
[0013]第二方面，本专利技术提供上述的随机耦合多芯光纤的制造方法，包括：采用PCVD工艺制备多个同质芯棒；将多个所述同质芯棒与多芯套管进行套棒，得到随机耦合多芯光纤预制棒；对所述随机耦合多芯光纤预制棒进行拉丝，得到随机耦合多芯光纤。
[0014]第三方面，本专利技术提供一种多芯光缆，包括：第一数量n1的松套管，每个所述松套管内装有第二数量n2的上述的随机耦合多芯光纤。
[0015]优选的，所述随机耦合多芯光纤中的纤芯数量为n3时，所述多芯光缆包含的信道数量为n1
×
n2
×
n3。
[0016]本专利技术中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0017]本专利技术提供的随机耦合多芯光纤为强耦合多芯光纤，通过对芯间距与剖面的合理设计，使得光波导在多个纤芯所围成的范围内随机耦合，即光信号能量在多芯围成的范围内都能够传输，因此相对于弱耦合多芯光纤，本专利技术能够极大地降低纤芯几何误差对熔接损耗的影响。本专利技术提供的随机耦合多芯光纤的多个纤芯为同质纤芯，且芯间距为10～25μm，远小于现有的弱耦合多芯光纤，因此本专利技术能够在有效增加纤芯密度的同时不增加光纤包层直径；同时由于纤芯距离包层边缘的距离远，因此可以避免光纤弯曲时纤芯能量泄露，使得光纤宏弯性能优异。本专利技术提供的随机耦合光纤多芯光纤能够在克服弱耦合多芯光纤缺点同时，一样能够大幅度扩充光纤通信信息容量，并且通过光纤剖面、纤芯掺杂及光纤结构的设计，使得光纤的衰耗、弯曲损耗，空间模式色散也很低，满足长距离通信应用场景。本专利技术在光纤制备上采用PCVD技术制备多个同质芯棒，然后套管、拉丝，能制备复杂剖面的光纤结构并严格的控制光纤的各项结构参数，不仅便于制造和生产，而且也降低了生产成本。本专利技术制备的随机耦合多芯光纤可以替代传统单芯光纤制备多芯光缆，在光缆尺寸不变情况下可以提高信道密度，或者在保持信道数量一致情况下可以减小光缆尺寸，有利于实现具有高距离容量积、低实现成本、低复杂度的空分复用通信系统，助力下一代数据中心光纤互连通信系统的升级。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例1提供的一种随机耦合多芯光纤的端面结构示意图；
[0019]图2为本专利技术实施例1提供的一种随机耦合多芯光纤的纤芯折射率剖面示意图；
[0020]图3为本专利技术实施例2提供的一种随机耦合多芯光纤的端面结构示意图。
具体实施方式
[0021]为方便介绍本
技术实现思路
，首先定义部分术语：
[0022]半径：该层外边界与中心点之间距离。
[0023]折射率剖面：光纤或光纤预制棒(包括芯棒)玻璃折射率与其半径之间关系。
[0024]相对折射率差：Δ％＝[(n
i2
‑
n
02
)/2n
i2
]×
100％≈(n
i
‑
n0)/n0×
100％，n
i
和n0分别为各对应光纤各部分的折射率和外包层纯二氧化硅玻璃的折射率。
[0025]宏弯附加损耗测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种随机耦合多芯光纤，其特征在于，包括：共同外包层和布设在所述共同外包层中的多个纤芯，多个所述纤芯沿周向等距均布，所述纤芯的数量大于2，相邻的两个所述纤芯的芯间距P为10～25μm；每个所述纤芯从内到外依次包括芯层和内包层，所述芯层的半径r1的取值范围为3～6μm，所述内包层的半径r2的取值范围为6～12.5μm，且所述芯层的半径r1小于所述内包层的半径r2；所述芯层相对所述共同外包层的相对折射率差Δco的取值范围为0.1％～0.45％，所述内包层相对所述共同外包层的相对折射率差Δcl的取值范围为
‑
0.1％～0.1％，且所述芯层相对所述共同外包层的相对折射率差Δco大于所述内包层相对所述共同外包层的相对折射率差Δcl；光波导在多个所述纤芯所围成的范围内随机耦合。2.根据权利要求1所述的随机耦合多芯光纤，其特征在于，所述芯层和所述内包层均为锗、氟、氯共掺的二氧化硅玻璃。3.根据权利要求1所述的随机耦合多芯光纤，其特征在于，所述共同外包层的直径D为125
±
1μm。4.根据权利要求1所述的随机耦合多芯光纤，其特征在于，所述随机耦合多芯光纤在波长1550nm处，各纤芯的衰耗均小于0.20dB/km。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨柳波，王瑞春，沈磊，张磊，许硕，王棚栓，
申请(专利权)人：长飞光纤光缆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：