[发明专利]一种低芯间串扰的斜坡型折射率分布多芯光纤

说明书

一种低芯间串扰的斜坡型折射率分布多芯光纤，属于光纤通信的空分复用技术领域。该低芯间串扰的斜坡型折射率分布多芯光纤，包括纤芯和包层，纤芯数量至少为两个，纤芯设置在包层内，纤芯的折射率包层的折射率，在光纤截面，纤芯区域的折射率关于光纤直径在其两侧呈对称斜坡式分布，并且，从光纤中心向各个纤芯中心的连线的直径方向上，纤芯的折射率增大。该低芯间串扰的斜坡型折射率分布多芯光纤通过改变纤芯材料折射率的分布来降低纤芯之间的耦合，减少芯间串扰，进而有效的提高多芯光纤信息传输质量。

技术领域

本发明属于光纤通信的空分复用技术领域，本发明涉及一种低芯间串扰的斜坡型折射率分布多芯光纤。

背景技术

随着云计算、分布式计算、内容分发等服务的发展，对于通信网络的容量要求与日俱增。然而，单芯光纤通信容量已经接近了香农极限，很快就将难以满足网络容量要求。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(Space Division Multiplexing，SDM)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。空分复用大致可以分为两种：一种是纤芯的复用，在包层中按一定排布设计多个纤芯，形成多芯光纤，多芯光纤中的每一个纤芯可以作为一个独立的传输信道。而另一种是模式的复用，是指在一根少模光纤或多模光纤中，使用不同的模式来传输不同的信息。而这里采用将多个纤芯集中在一个包层中的多芯光纤，可以在不增加光缆铺设空间和费用的情况下实现对光纤的扩容，而且较于多模光纤其输出端不需要采用相关算法对各模式承载的信号进行解复用，因此多芯光纤是未来解决快速増长的网络容量需求的一个选择。

多芯光纤在解决单芯光纤物理限制，大幅度提升网络容量的同时，也面临着新的问题，即芯间串扰的问题。相邻的纤芯之间距离很近，因此如果使用相同的频率进行传播时，则会带来不可忽视的串扰。因此，如何抑制空分复用网络中多芯光纤的芯间串扰，关系着是否能够真正提升网络的容量与质量。目前采用的串扰抑制主要有空气孔辅助多芯光纤和沟槽辅助多芯光纤，理论上为了减小串扰，芯间距应越大越好，若包层同时随之增大，会导致纤芯密度减小，纤芯复用因子增大，从而使信息传输能力降低；若包层直径保持不变，不加限制的增加芯间距，会导致周边芯的包层过薄，降低对纤芯中光信号的束缚能力，增加额外的损耗。

发明内容

针对目前已有的空分复用技术(多芯复用)存在的问题，本发明提出了一种低芯间串扰的斜坡型折射率分布多芯光纤，通过改变纤芯材料折射率的分布来降低纤芯之间的耦合，减少芯间串扰，进而有效的提高多芯光纤信息传输质量。与当前多芯光纤串扰抑制技术(空气孔辅助、沟槽辅助)的结合之后，采用本发明的斜坡型折射率分布可进一步降低不同纤芯中信道之间的耦合，通过仿真模拟，展现了该发明与常规阶跃多芯光纤在降低串扰方面的优势。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

本发明的一种低芯间串扰的斜坡型折射率分布多芯光纤，包括纤芯和包层，纤芯数量至少为两个，纤芯设置在包层内，纤芯的折射率包层的折射率，在光纤截面，纤芯区域的折射率关于光纤直径在其两侧呈对称斜坡式分布，并且，从光纤中心向各个纤芯中心的连线的直径方向上，纤芯的折射率增大。

所述的纤芯，其折射率的斜坡式分布，满足包括且不限于半抛物线函数、一次函数和指数函数中的一种，当以纤芯圆心为坐标原点时，纤芯区域折射率分布函数具体为：

半抛物线函数：

n_core＝(n_d-n₁)/(4×a²)×(x+a)²+n₁

一次函数：

n_core＝(n_d-n₁)/(2×a)×(x+a)+n₁

指数函数：