[发明专利]模分复用所用的少模光纤

说明书

一种少模光纤，其支持25或30个LP导模，该少模光纤包括：渐变折射率纤芯，其具有α分布、(在折射率差为0的情况下)在23～27μm内的半径R₁、以及在14×10^‑3～17×10^‑3内的最大折射率差Dn₁，并且该α分布在具有折射率差Dn_1b的半径R_1b处结束；包围纤芯的槽，其中该槽具有在30～40μm内的半径R₃和在‑15×10^‑3～‑6×10^‑3内的折射率差Dn₃。这种FMF呈现纤芯和包层之间的界面的特定设计，使得：R_1bR₁，Dn_1b在‑10×10^‑3～‑3×10^‑3内，并且Dn_1b‑Dn₃≥0.9×10^‑3。

技术领域

本发明涉及光纤传输领域，并且更具体地涉及模分复用所用的改进的少模光纤设计。

背景技术

传统上，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。为此，纤芯的折射率n₀大于包层的折射率n_Cl。通常，光纤通过由使折射率(n)与光纤的半径(r)相关联的折射率分布来表征：在x轴上示出相对于光纤中心的距离r，并且在y轴上示出半径r处的折射率n(r)与光包层的折射率n_Cl之间的差Dn。

如今，主要存在多模光纤和单模光纤这两类光纤。在多模光纤中，对于给定波长，多个光模式可以沿着光纤同时传播，而在单模光纤中，高阶模(以下称为HOM)是被截止或被高度衰减的。

单模光纤通常用于诸如接入网、城域网或远程网等的长距离应用。为了获得能够传输单模光信号的光纤，需要直径相对较小的纤芯(通常在5μm～15μm内)。为了满足高速或高比特率的应用(例如，10Gbps)的要求，标准单模光纤需要使用被调谐成通常以1550nm的波长进行工作的调制单模激光发射器。然而，单模光纤存在非线性问题，而这成为光纤传输容量的主要限制。

多模光纤通常用于诸如局域网(LAN)和多住户单元(MDU)等(更通常已知为室内网络)的要求高带宽的短距离应用。多模光纤的纤芯的直径通常为50μm或62.5μm。电信中最普遍的多模光纤是渐变折射率分布光纤。通过使模间色散(即，沿着光纤的光模式的传播延迟时间或组速度之间的差，还被称为差分模式组延迟即DMGD)最小化，这种折射率分布针对给定波长保证高的模态带宽。

由于经由光纤网络的数据业务持续呈指数增长，因此针对特别是跨越长距离的不断增长的每光纤业务的需求不断增加。为此，开发了使得多个单独数据流能够共用同一光纤的复用技术。在这些技术中，一个有前景的方法是空分复用(SDM)，其中在空分复用中，利用单个光纤所引导的多个光信号模式中的各个信号模式来提供该光纤内的多个数据通道。

这种技术要求开发被称为少模光纤的新型光纤，其中少模光纤支持多于一个的空间模式，但比多模光纤所支持的空间模式少。PCT专利文献WO2011/094400中特别讨论的这种少模光纤支持2个LP(线偏振)模以上。

使用少模光纤(FMF)的空分复用传输由于有可能使单模传输的容量增大要使用的模式的数量倍，因而近来受到极大关注。

少模光纤的一个设计方法包括使差分模式组延迟(DMGD，即空间复用所使用的导模(guided mode)的各个到达时间的差)最小化，由此可以与作为桥接长距离的限制因素其中之一的模耦合现象无关地使用复杂的2N×2N(N是空间模式的总数，即包括LP模简并)的多输入多输出(MIMO)技术来同时检测所有的模式。

在该方法中，需要FMF的精心设计，从而减小DMGD(优选低于300ps/km以保持MIMO效率)，同时仍为所引导的所有LP模提供低的弯曲损耗。