[发明专利]单模和少模混合集成的多芯光纤信道分路器及制备方法

说明书

本发明提供的是一种单模和少模混合集成的多芯光纤信道分路器，其特征是：所述的多芯光纤信道分束器由单模光纤、第一双包层过渡光纤、第二双包层过渡光纤、过渡多芯光纤、第一多孔石英套管、第二多孔石英套管、级联的第一光纤束锥体和第二光纤束锥体以及单模和少模混合集成的多芯光纤组成。其中第一双包层过渡光纤用于过渡多芯光纤的信道分路，过渡多芯光纤用于混合集成多芯光纤的少模纤芯的模分复用，第二双包层过渡光纤用于混合集成多芯光纤的单模纤芯的信道分路。第一光纤束锥体目的是制备过渡多芯光纤的信道分路，第二光纤束锥体目的是完成混合集成的多芯光纤的信道分路。本发明可广泛用于光纤传感和光纤通信领域。

技术领域

本发明涉及的是一种单模和少模混合集成的多芯光纤信道分路器及制备方法，属于光纤集成器件技术领域。

背景技术

5G通信和智慧城市是现代发展的热点问题。智慧城市需要进行智能感知，并需要5G网络作为智慧城市的神经系统，传输着大量的混合信号。光纤作为一种稳定可靠的材料，其不但可以作为信号的传输介质，还可以作为传感器感测各种物理量。因此，对于未来的智慧城市的发展来说，光纤技术是必须关注的关键技术之一。

一方面，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。另一方面，智慧城市需要进行智能感知，因此，会在网络上挂载大量的传感器。例如分布式光纤传感就能在城市安防、温度监测、公路桥梁安全监测等方面有广泛的应用。

空分复用为光纤传输系统提供了一个新的发展方向，有可能使系统容量增加一个数量级。目前，空分复用有三种增加空间信道的实现方式。第一种是多芯光纤，即在光纤包层内通过控制纤芯间距合理排布多个纤芯。然而，持续增加多芯光纤中的纤芯数量将会导致光纤由于包层直径过大而失去韧性，因此，如何在有限的包层空间内容纳尽可能多的纤芯并同时保证较低的芯间串扰是设多芯光纤的难点。第二种是少模光纤或多模光纤。其中根据光纤内本征矢量模式叠加方式的不同，光纤内传输的模式又可以分为线偏振模式以及轨道角动量模式。第三种则是空间和模式两个维度相结合的少模多芯光纤。单芯单模光纤传输容量极限为100Tb/s，少模光纤模式复用的传输容量可以突破115Tb/s，多芯光纤空分复用可大幅度提高单光纤传输容量，使其达到2.15Pb/s。通过多芯光纤+少模光纤相结合的传输容量已经达到10.16Pb/s，为进一步提高光纤传输容量和频谱效率创造了必要的发展空间。

尽管如此，由于绝大部分的光纤传感器均是基于单模光纤制备的，例如基于单模光纤的光纤布拉格传感器，可用于应力应变、温度等各种物理量的传感。所以单模纤芯又是发展光纤传感必须的要素。

因此，单模和少模混合集成的多芯光纤变应运而生。该类光纤具有少模纤芯用于大容量的数字信号的传输，多个大模场单模纤芯进行模拟传输，还包括多个单模纤芯作为传感介质，从而真正实现空分复用光纤一纤多用的目的。

由于这类光纤同时具有多模纤芯和单模纤芯，因此其应用需要同时解决多个纤芯的空分复用和多个模式的模分复用问题，使该光纤的每个光学通道和单模光纤连接，实现和传统通讯系统的兼容。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单模和少模混合集成的多芯光纤信道分路器，还涉及该种信道分路器的制备方法。解决单模和少模混合多芯光纤信道分路连接问题。

一种单模和少模混合集成的多芯光纤信道分路器，所述的多芯光纤信道分束器由单模光纤、第一双包层过渡光纤、第二双包层过渡光纤、过渡多芯光纤、第一多孔石英套管、第二多孔石英套管、级联的第一光纤束锥体和第二光纤束锥体以及单模和少模混合集成的多芯光纤组成；