[发明专利]一种适用于信能共传系统的超模光纤

说明书

本发明涉及一种适用于信能共传系统的超模光纤，包括传能芯、信号芯和包层；所述信号芯设置在所述传能芯外围，所述传能芯和所述信号芯均包裹在所述包层中，所述传能芯为超模传能芯，所述信号芯的外围设置有空气孔。上述方案中，位于光纤中部的传能芯以超模形式传输能量光，增大了传能区域的A_eff以抑制非线性效应，从而获取较高的P_SBS，传输能量光的能力成倍提升；位于外围的带有空气孔的信号芯拥有低弯曲损耗和低芯间串扰。

技术领域

本发明涉及光纤无线融合通信领域，更具体地，涉及一种适用于信能共传系统的超模光纤。

背景技术

随着5G移动通信的普及，单个无线基站出现覆盖能力有限问题，必须辅助以众多的5G微基站，提高5G移动接入能力，解决5G信号广覆盖问题的关键是光纤信能共传技术。信能共传技术就是以光纤为媒介，将信号光与能量光同时从中心站传输到基站单元，为基站供能的同时实现无线宽带信号的馈送，在突发性紧急条件下为5G通信系统提供应急恢复保障能力。信能共传技术更着重于传能，而高功率能量光传输受限于光纤的受激布里渊散射功率阈值P_SBS。P_SBS理论上由两个因素决定。一个是能量光光源的线宽，线宽越宽，P_SBS越高，但是宽线宽能量光源需要定制调控；另一个是光纤的有效面积A_eff，这由所使用的光纤类型决定，光纤有效面积越大，P_SBS也随之增高，表明该光纤传输光功率的能力就越强。

目前，用于信能共传系统的光纤包括标准单模光纤(standard single-modefiber,SSMF)、多模光纤(multi-mode fiber,MMF)、微结构光纤(microstructure opticalfiber,MOF)、双包层光纤(double-clad fiber,DCF)和多芯光纤(multicore fiber,MCF)。其中，标准单模光纤、多模光纤、微结构光纤采用波分复用(wavelength divisionmultiplexing,WDM)技术实现能量光和信号光的同向共纤传输。SSMF的有效面积小，在高光功率注入条件下容易发生非线性效应。多模光纤和微结构光纤光纤有效面积A_eff大，入纤光功率可达40W，但信号光传输质量会受模式耦合和色散影响，信号传输质量不佳。双包层光纤将1550nm的信号光和808nm的能量光分别注入单模纤芯和大尺寸多模内包层两个区域进行传输。一方面，信号光和能量光的隔离度更好，信号光的传输质量更高，另一方面，其入纤能量光功率可高达150W，但是市面上缺少与之匹配的耦合器，阻碍了实际应用。基于空分复用(space division multiplexing,SDM)的多芯光纤亦可实现信号光和能量光单纤同向传输，以保证较高的信号光接收质量。但在目前已报道的多芯光纤信能共传系统中，所使用的多芯光纤其包层尺寸为150μm左右，与标准单模光纤的125μm不兼容。进一步地，通过控制纤芯间距，将芯间作用由弱耦合转变为强耦合，形成超模光纤，可以获得比传统的多芯光纤更大的A_eff，适用于传输高功率能量光。

发明内容

本发明为解决现有的光纤受限于非线性效应而传能效率较低，且信号光的传输质量受能量光的串扰影响的技术缺陷，提供了一种适用于信能共传系统的超模光纤。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种适用于信能共传系统的超模光纤，包括传能芯、信号芯和包层；所述信号芯设置在所述传能芯外围，所述传能芯和所述信号芯均包裹在所述包层中，所述传能芯为超模传能芯，所述信号芯的外围设置有空气孔。

上述方案中，位于光纤中部的传能芯以超模形式传输能量光，增大了传能区域的A_eff以抑制非线性效应，从而获取较高的P_SBS，传输能量光的能力成倍提升；位于外围的带有空气孔的信号芯拥有低弯曲损耗和低芯间串扰。

优选的，所述传能芯由若干个单模纤芯紧邻排列组成，形成超模传能芯。