[发明专利]一种新型光纤模分复用器及其制备方法

说明书

本发明提供的是一种新型光纤模分复用器，其特征是：所述的光纤模分复用器由单模光纤、过渡双包层光纤、过渡多芯光纤、多孔石英套管、低折射率石英套管、级联的第一光纤束锥体和第二光纤锥体以及少模光纤组成；所述的第一光纤束锥体由多根单模光纤分别熔接一段过渡双包层光纤后插入多孔石英套管组成光纤束拉锥、切割并将锥体细端和过渡多芯光纤对芯熔接得到，形成过渡多芯光纤的扇入扇出器件；所述的第二光纤锥体由过渡多芯光纤插入第二多孔石英套管组成光纤束拉锥、切割并和少模光纤对芯熔接得到，形成模分复用器件。本发明可用于少模光纤的不同模式信号的复用与解复用，可广泛用于高速光纤通信领域。

技术领域

本发明涉及的是一种新型光纤模分复用器，还涉及这种器件的其制备方法，属于光纤器件技术领域。

背景技术

在新兴的带宽需求型应用以及遵循摩尔定律持续增长的计算机处理能力的推动下，互联网流量以每十年100倍的速度迅速增长，并且在可预见的未来，这种趋势有望持续。由于传输带宽扩展以及频谱效率的提升，传统单模光纤传输容量在过去十几年里呈指数型增长。近来，单模光纤传输系统容量已经达到了100Tb/s并且传输容量距离乘积已超过100Pb/s·km。然而，标准单模光纤已接近香农定理所限定的物理极限，很难继续支撑持续增长的容量要求。可以预测当下的互联网流量增速必将在不远的将来导致容量危机。因此，如何满足持续飞速增长的互连需求，已经成为光纤通信技术研究的核心问题。鉴于此，基于少模光纤的模式复用技术可使得传输系统容量按照模式数目实现多倍增加，可有效大幅度提高光纤通信传输容量，已经成为光纤通信领域的前沿研究热点。

对于少模光纤来说，如何实现少模纤芯内模式的复用和解复用，并尽量减少不同模式之间的串扰是少模光纤在光通讯系统中能否得到广泛应用的关键问题。解决这个问题的关键技术是基于光子灯笼的模分复用技术。常用的光子灯笼是由多根稍有差异的单模光纤以一定的排布方式插入低折射率石英套管内部，经过绝热拉锥后，熔接少模光纤形成。每根单模光纤对应少模光纤内的某一个模式，因此可以完成模式的复用和解复用。但是在套管内以固定的形状排布单模光纤是十分困难的，这增加了模分复用器的制备难度和性能一致性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型光纤模分复用器，还提供了这种器件的其制备方法。

一种新型光纤模分复用器，如图1所示，所述的光纤模分复用器由单模光纤1、过渡双包层光纤2、多孔石英套管3、过渡多芯光纤5、低折射率石英套管6、级联的第一光纤束锥体4和第二光纤锥体7以及少模光纤8组成。

所述的第一光纤束锥体4由多根单模光纤1分别熔接一段过渡双包层光纤2后插入多孔石英套管3组成光纤束拉锥、切割并将锥体细端和过渡多芯光纤5对芯熔接得到，形成过渡多芯光纤5的扇入扇出器件。在拉锥过程中，过渡双包层光纤5的纤芯消逝，内包层形成新的纤芯，并且多根过渡双包层光纤拉锥后形成新的纤芯模场和分布与过渡多芯光纤匹配。

所述的第二光纤锥体7由过渡多芯光纤5插入低折射率石英套管6后拉锥、切割并和少模光纤8对芯熔接得到，形成模分复用器件。

如图2，所述的过渡双包层光纤2具有一个单模纤芯2-1、一个内包层2-2和一个外包层2-3，过渡双包层光纤2的内包层2-1直径取决于第一光纤束锥体4的拉锥比例，即其内包层2-2直径满足：在拉锥后，过渡双包层光纤的纤芯2-1内的基模过渡到内包层，形成和过渡多芯光纤的纤芯匹配的基模模场。

如图3，所述的过渡多芯光纤5包含掺氟的低折射率外包层5-5、一个纯石英内包层5-4和包含在内包层内的多个异质单模纤芯5-2至5-3，其异质单模纤芯数量和少模光纤内容纳的模式数量一致，并且过渡多芯光纤的每个纤芯对应激发少模光纤的一个模式。

如图4，所述的多孔石英套管3为纯石英多孔套管，孔内可嵌入过渡双包层光纤2，孔数量与过渡多芯光纤的纤芯数量一致，孔分布和孔间距满足：在拉锥后孔内过渡双包层光纤的输出纤芯和过渡多芯光纤的纤芯分布一致。