[发明专利]一种用于海缆的中心折射率抬高型环芯光纤

说明书

本发明涉及一种用于海缆的中心折射率抬高型环芯光纤，包括从内至外依次包裹的中心折射率抬高层、环芯层、第一包层、环形沟槽层和第二包层；中心折射率抬高层和环芯层的折射率呈现阶跃形状分布；中心折射率抬高层的折射率高于第一包层和第二包层；中心折射率抬高层用于调控低阶模式的隔离度，环芯层用于控制光纤归一化频率从而调控模式数量。中心折射率抬高层的折射率高于光纤所有包层的折射率，通过合理地设计中心折射率抬高层的折射率和尺寸，增加OAM_0,1与OAM_1,1的隔离度，在海底光纤有限的相对折射率差下，可以实现更多OAM模组的弱耦合，提供更多低串扰的模组信道。

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，更具体地，涉及一种用于海缆的中心折射率抬高型环芯光纤。

背景技术

全球的光通信网络的数据流量仍然持续地增长，光纤的模分复用是被认为有望突破现有的单模光纤的容量极限的有效的关键技术之一。海底光缆作为地球各个板块和岛屿之间的信息交互的主动脉。光纤的模分复用通过不同的模式作为独立信道增加单纤的通信容量，这对于海缆是极具吸引力的。因为相比于陆缆，海缆所处的复杂的海底环境，其成缆成本和铺设成本会更高。因此，通过模分复用技术提高单纤的通信容量可以大大地减少每比特数据的成本。

由于海底环境的复杂型性，海水的腐蚀问题最为严重，氢气分子的侵入会导致光纤损耗增加，因此，应用于海缆的模分复用光纤的相对折射率差不能太大。在模分复用光纤有限的相对折射率中，采用轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)模式是其中一种可选的技术手段。大多数支持OAM模式的光纤都具有环芯结构，如现有的一种沟槽辅助式双阶跃环芯光纤，其环芯折射率较低且中心的折射率比包层低或一致。但是这一类环芯光纤往往增大环芯层的内半径和外半径的比值，也就是环芯层厚度变薄去抑制径向高阶模式。在径向高阶模式被抑制的同时，其他模式的有效折射率也会减小，尤其是角向低阶的径向一阶模式。并且由于海底环境对光纤纤芯材料折射率限制的特殊要求下，所以角向低阶的径向一阶模式间的有效折射率差就会变得更小，如OAM_0,1与OAM_1,1的隔离度变得更小了。因此，普通的环芯光纤都会因为低阶模式较大的串扰，放弃低阶模式的使用或者使用更为复杂的多进多出MIMO均衡算法。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中海底少模OAM光缆面临的低阶模式串扰大的问题，提供一种用于海缆的中心折射率抬高型环芯光纤，可以增加OAM_0,1与OAM_1,1的隔离度，提供更多低串扰的模组信道。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于海缆的中心折射率抬高型环芯光纤，包括从内至外依次包裹的中心折射率抬高层、环芯层、第一包层、环形沟槽层和第二包层；所述中心折射率抬高层和所述环芯层的折射率呈现阶跃形状分布；所述中心折射率抬高层的折射率高于所述第一包层和所述第二包层；所述中心折射率抬高层用于调控低阶模式的隔离度，环芯层用于控制光纤归一化频率从而调控模式数量。

在上述的技术方案中，考虑当前光纤的拉制工艺与拉制的容忍度的情况，优选的，中心折射率抬高层的折射率高于第一包层和第二包层，通过合理地设计中心折射率层抬高的折射率和尺寸可以等效于普通纯环芯层较厚的情况，增大低阶模式的隔离度的同时最大程度地控制径向高阶与其相邻的径向一阶的隔离度。这样使得环芯光纤在海底环境对光纤纤芯材料折射率限制的特殊要求下，OAM_0,1与OAM_1,1的隔离度符合低串扰要求，因此能够获得更多的弱耦合低串扰的信道。

优选的，所述环芯层的折射率均高于所述第一包层和所述第二包层，可以调控模式数量。在海底环境对光纤纤芯材料折射率限制的特殊要求下，合理地设置光纤支持的模式数，能最大程度地提升光纤通信信道。

优选的，所述环形沟槽层的折射率低于所述第一包层和所述第二包层。环形沟槽层的低折射率可以进一步束缚模场能量，使得光纤不受弯曲的影响。