[发明专利]一种用于空分-模分复用领域的多芯少模微结构光纤

说明书

一种用于空分‑模分复用领域的多芯少模微结构光纤，包括中心区域和外包层区域，中心区域外周设置有外包层区域；所述的中心区域包括少模纤芯和空气孔内包层，在中心区域设置有多个少模纤芯；单个少模纤芯的简并传输模式数量≥2个；一个少模纤芯设置在中心区域的正中心，其他少模纤芯均布在正中心少模纤芯四周，任意相邻三个少模纤芯等距，并且每个少模纤芯四周和相邻两个少模纤芯之间均设置有空气孔内包层。该光纤可以通过设计调整空气孔直径、孔间距，控制材料折射率差，保证每个纤芯简并传输模式数量在2个以上，并尽可能减小光纤尺寸，在此基础上控制芯间/模间串扰及差分模式群时延以满足通信要求，提高通信容量。

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，具体涉及一种用于空分-模分复用领域的多芯少模微结构光纤。

背景技术

光纤通信作为最重要的信息传输方式之一，为当今的信息化社会奠定了基石。单模光纤通信系统经历近半个世纪的发展历程，已逐渐达到其传输容量的香农极限。然而未来的通信容量需求仍继续以每10年100倍的速度增长，光纤通信技术面临严峻挑战。光信号共有五个物理维度可以调制或复用，分别是时间、频率(波长)、偏振态、复振幅和空间，相较于其它维度，空分复用(包括模分复用)被认为是解决单模光纤通信系统容量危机的一种有效方法。

光信号可供调制或复用的五个维度中，时间和频率(波长)复用在光纤通信发展初期就开始使用，目前已无太大的潜力供挖掘，依靠偏振复用仅能再提高一倍的容量，对于复振幅维度，受限于光纤通信系统的信噪比，不能无限制提高调制阶数造成其最大频率效率有限，唯有空间是尚未得到完全开发利用的维度，且能使现有框架下光纤通信的容量迅速提升2-3个数量级，解决未来可预见的容量紧缩问题，随着传统单模光纤传输容量瓶颈日益凸显，空分/模分复用技术逐渐受到重视，成为当前光纤通信领域令人瞩目的前沿研究方向和热点课题。

发明内容

针对目前通信光纤传输容量的危机，本发明聚焦于信号空间维度这一新型的可扩展复用维度，探索当前空分/模分复用系统中“空模式完整性维持和串扰抑制”问题，提供了一种用于空分-模分复用领域的多芯少模微结构光纤，该光纤可以通过设计调整空气孔直径、孔间距，控制材料折射率差，保证每个纤芯简并传输模式数量在2个以上，并尽可能减小光纤尺寸，在此基础上控制芯间/模间串扰及差分模式群时延以满足通信要求，提高通信容量。在多芯少模微结构光纤器件理论和技术的基础上，实现通信光纤的尺寸控制、串扰抑制及容量扩充。该方法可有效解决未来可预见的容量紧缩问题，满足快速增长的数据业务流量需求。

本发明的一种用于空分-模分复用领域的多芯少模微结构光纤，包括中心区域和外包层区域，中心区域外周设置有外包层区域；所述的中心区域包括少模纤芯和空气孔内包层，在中心区域设置有多个少模纤芯；单个少模纤芯的简并传输模式数量≥2个；其中，一个少模纤芯设置在中心区域的正中心，其他少模纤芯均布在正中心少模纤芯四周，任意相邻三个少模纤芯等距，并且每个少模纤芯四周和相邻两个少模纤芯之间均设置有空气孔内包层。

所述的多个少模纤芯优选为13个少模纤芯，13个少模纤芯为正六边形结构排布。

所述的空气孔内包层优选为正六边形结构排布。

所述的少模纤芯为实心棒或阶跃折射率结构，当为实心棒时，其材质选用石英玻璃、掺锗石英玻璃、掺氟石英玻璃、软玻璃、塑料材料中的一种；当为阶跃折射率结构时，其包括纤芯内层和纤芯外层，纤芯内层的材质选用石英玻璃、掺锗石英玻璃、掺氟石英玻璃、软玻璃、塑料材料中的一种；纤芯外层选用折射率为纤芯内层折射率98.5～99.9％的材料，其材质选用石英玻璃、掺锗石英玻璃、掺氟石英玻璃、软玻璃、塑料材料中的一种，与空气内包层材料一致；

所述的空气孔内包层为空心毛细管，通过调整空气孔内包层的内径、孔间距，控制空气孔内包层的折射率，空气孔内包层的折射率为少模纤芯折射率的98.5％～99.9％，其材质选用石英玻璃、掺锗石英玻璃、掺氟石英玻璃、软玻璃、塑料材料中的一种；