[发明专利]一种凹陷折射率包层的低非线性系数少模光纤

说明书

本发明提出了一种凹陷折射率包层的低非线性系数少模光纤，实现了大有效模场面积、低非线性系数、高模场密度、低差分模式群时延的超模运作；且非线性系数和差分模式群时延在C波段范围内呈平坦分布；光纤中超模的模场特性可以通过改变圆环尺寸、位置和折射率分布来改变；可应用于光纤光学、光纤通信、光纤无线接入、光学信息处理和新一代信息技术等领域。

技术领域

本发明涉及一种凹陷折射率包层的低非线性系数少模光纤，可应用于光纤光学、光纤通信、光纤无线接入、光学信息处理和新一代信息技术等领域等领域。

背景技术

近年来，各种通信业务流量指数增长，单模光纤通信受到了前所未有的挑战。光纤通信业界围绕空分复用（包括芯式复用和模分复用及其结合）这一物理维度对通信网络传输容量实现了突破；空分复用中的多芯光纤和少模光纤研究成为前沿研究热点[GuifangLi, Neng Bai, and Ningbo Zhao and Cen Xia, Space-division multiplexing: thenext frontier in optical communication. Advances in Optics Photonics, 2014,6(4):5041 – 5046；Guifang Li, Magnus Karlsson, Xiang Liu, and YvesQuiquempois, Focus issue introduction: space-division multiplexing, Opt.Express 22, 32526-32527 (2014)]；少模光纤可以通过增大有效面积来减小传输系统中的非线性效应；文献[He Wen, Hongjun Zheng, Benyuan Zhu and Guifang Li,Experimental Demonstration of Long-Distance Analog Transmission over Few-ModeFibers. OFC2015, M3E.2, 2015, 1-3]采用1550 nm波段130模场面积的少模光纤，减小了模拟传输信号三阶交调畸变3 dB，提高了信号无杂散动态范围1.5 dB；文献[MotokiKasahara, Kunimasa Saitoh, Taiji Sakamoto, et al., Design of Three-Spatial-Mode Ring-Core Fiber, Journal of Lightwave Technology, Vol. 32, No. 7, April1, 2014,1337; Alexander R. May and Michalis N. Zervas, Few-Mode Fibers withImproved Mode Spacing, ECOC 2015, 0501]提出了模场面积80到360可调的大有效面积环形芯少模光纤；环形芯少模光纤具有较大的模式有效折射率差，可以进一步提高光纤传输特性。一种多实芯强耦合的超模光纤也得到了大家的关注；多实芯超模光纤本质上是具有更大的有效模场面积、模场密度大、低模式依赖损耗、低模式耦合和低差分模式群时延的少模光纤[Cen Xia, Neng Bai, Ibrahim Ozdur, et al., Supermodes for opticaltransmission, Optics Express, 2011, 19(17):16653-16664; Cen Xia, Neng Bai,Rodrigo Amezcua-Correa, et al., Supermodes in strongly-coupled multi-corefibers, OFC 2013, OTh3K.5]；综上，为了减小光纤的非线性系数，增大光纤有效模场面积也是空分复用少模光纤的一种有效解决方案；少模光纤的研究挑战之一在于实现较宽带宽的大有效模场面积、低非线性系数的少模运作。而环形芯少模光纤、大有效面积多实芯强耦合的超模光纤具有各自的优点受到大家关注；若将两者有机融合，有望解决目前少模光纤的研究挑战，有重要的学术价值和应用价值，研究意义重大、应用前景广阔。

发明内容