[发明专利]一种少模多芯光纤信道分路器及其制备方法

说明书

本发明提供的是一种少模多芯光纤信道分路器，其特征是：所述的少模多芯光纤信道分束器由单模光纤、过渡双包层光纤、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、第二光纤束锥体以及少模多芯光纤组成；所述的第一光纤束锥体由多根单模光纤分别熔接过渡双包层光纤后插入第一多孔石英套管组成光纤束拉锥得到，将锥体切割后和过渡多芯光纤对芯熔接，形成过渡多芯光纤的扇入扇出器件；第二光纤束锥体由多根过渡多芯光纤插入第二多孔石英套管组成光纤束拉锥得到，不同的过渡多芯光纤在经过第二光纤束锥体后的输出对应到少模多芯光纤的每个少模纤芯，形成少模多芯光纤的信道分路器。本发明可用于高速大容量光通信领域。

技术领域

本发明涉及的是一种少模多芯光纤信道分路器及制备方法，属于光纤通信器件技术领域。

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。

为了进一步增加光纤的通信容量，最直接的方法即为增加纤芯或模式的空间利用率。因此，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。

对于单芯少模光纤来说，如何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。另外，对于少模多芯光纤来说，在每个纤芯都要实现模分复用的同时还要解决多芯光纤的扇入扇出问题，上述的制备方法显然难以满足需求。

Z.Sanjabi Eznaveh等人提出一种少模多芯的光纤的信道分路器的制备方法，实现了7芯3模光纤的信道分离(EZNAVEH,Z.Sanjabi,et al.All-fiber few-mode multicorephotonic lantern mode multiplexer.Optics Express,2017,25.14: 16701-16707.)。该文献报道了采用组棒法，将21根两种参数的梯度折射率光纤以三根一组，按照7芯3模光纤的纤芯分布插入石英套管中，并在空隙中填满石英棒，再绝热拉锥，得到7芯3模光纤的21个信道的复用和解复用。这种方法在制备每个器件过程中都需要经过复杂的堆棒工作，并且插入石英套管内的光纤直径不同，制备单个器件需要耗费大量的时间，不适合器件的批量生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种少模多芯光纤信道分路器及制备方法。