[实用新型]一种基于三芯光纤的模式复用器/解复用器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于三芯光纤的模式复用器/解复用器，属于基于少模光纤的模分复用通信领域。

背景技术

到目前为止，光纤通信系统主要是采用波分复用技术来维持人们对网络流量需求的持续性增长。然而，单模光纤受自身固有非线性效应的限制，对其传输容量的利用已趋于极限。基于少模光纤的模分复用技术可以显著提升系统的传输容量，被视为下一代光通信技术。

基于少模光纤的模分复用技术，不再单一使用少模光纤中的某个模式，需要少模光纤中多个模式的同时、稳定传输。因此，在发射端需要模式复用器将多个模式耦合到少模光纤中，并在接收端同样需要模式解复用器将少模光纤中的多个模式分解。

模式复用器/解复用器作为模式复用系统中的关键器件，直接关系到少模光纤中模式传输的质量。现有的模式复用器通常需要分三步来工作。

第一步，是将少模光纤与单模光纤直接熔接，以激发少模光纤中的基模，但两者直接熔接的连接损耗较大，并且还会引起模式间的串扰。

第二步，使用多个模式转换器分别将少模光纤中的基模转换为某一个高阶模，但是转换效率达到20dB的宽带模式转换是较为困难的，通常都存在残余基模对转换后的高阶模造成串扰的现象。

第三步，把多根少模光纤中的模式耦合到一根少模光纤中。模式解复用器则是反过程工作。

因此，现有的模式复用器/解复用器工作时都存在较大的损耗和串扰，从而影响信息的传输质量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种低损耗、低串扰的基于三芯光纤的模式复用器、解复用器。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种基于三芯光纤的模式复用器/解复用器，复用器包含主体、单模光纤Ⅰ、单模光纤Ⅱ和少模光纤，所述单模光纤Ⅰ和单模光纤Ⅱ在主体的一端，少模光纤在主体的另一端，所述主体是由纤芯Ⅰ、纤芯Ⅱ、纤芯Ⅲ和包层构成的三芯光纤，纤芯Ⅲ中写有长周期光纤光栅。

所述纤芯Ⅰ、纤芯Ⅱ中心分别与纤芯Ⅲ中心之间的距离d相等，纤芯Ⅰ、纤芯Ⅱ中心分别与纤芯Ⅲ中心的连线相互垂直。

所述主体的长度大于长周期光纤光栅的长度。

所述单模光纤Ⅰ和单模光纤Ⅱ相同，单模光纤Ⅰ和单模光纤Ⅱ的纤芯与纤芯Ⅰ和纤芯Ⅱ的直径都相同，分别与纤芯Ⅰ和纤芯Ⅱ连接，所述少模光纤的纤芯与纤芯Ⅲ的直径相同，与纤芯Ⅲ连接。

所述单模光纤Ⅰ和单模光纤Ⅱ及少模光纤与主体连接的一端的包层直径都比另一端的包层直径小，都有一段过渡区。

所述单模光纤Ⅰ和单模光纤Ⅱ的纤芯折射率与纤芯Ⅰ、纤芯Ⅱ的折射率相同，所述少模光纤的纤芯折射率与纤芯Ⅲ的折射率相同，所述单模光纤Ⅰ和单模光纤Ⅱ及少模光纤的包层折射率与包层的折射率相同。

所述纤芯Ⅰ和纤芯Ⅱ为相同的单模纤芯，即纤芯Ⅰ、纤芯Ⅱ的归一化频率分别为V_Ⅰ和V_Ⅱ，满足V_Ⅰ＝V_Ⅱ＜2.405，纤芯Ⅲ为少模纤芯，即纤芯Ⅲ(1.3) 的归一化频率V_Ⅲ满足V_Ⅲ＞2.405。

所述长周期光纤光栅的周期满足Λ＝λ₀/(n_b(λ₀)-n_a(λ₀))，其中(λ₀为光栅的中心波长，n_a(λ₀)和n_b(λ₀)分别为纤芯Ⅰ中LP₀₁模和纤芯Ⅲ中LP₁₁模的有效折射率；所述长周期光纤光栅的长度L取为纤芯Ⅰ中LP₀₁模和纤芯Ⅲ中 LP₁₁模的耦合长度。

所述单模光纤Ⅰ和单模光纤Ⅱ与主体连接一端包层直径同为D_a，满足 D_a＜2d-d_b，少模光纤与主体连接一端包层直径D_b满足D_b＜2d-d_a，其中d_a为纤芯Ⅰ和纤芯Ⅱ的直径，d_b为纤芯Ⅲ的直径。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：