[实用新型]一种低损耗的三模式光纤

说明书

一种低损耗的三模式光纤，直径d2μm的部分是内包层，采用掺氟二氧化硅材料，折射率为n₂＝1.4252；2μm≤d≤9μm的部分是环形纤芯，采用纯二氧化硅材料，折射率为n₁＝1.4440；d9μm的部分是外包层，采用掺氟二氧化硅材料，折射率为n₂＝1.4252；最外包层直径为125μm；在1.530μm–1.565μm波长范围内，LP01与LP11模式之间的模式有效折射率差n_LP01‑n_LP11大于4.34×10^‑3，随波长增加折射率差逐渐增大；LP11与LP21之间的有效折射率差n_LP11‑n_LP21大于6.75×10^‑3，随波长增加折射率差逐渐增大；LP21模式与包层的有效折射率差n_LP21‑n_Cladding大于1.94×10^‑3，随波长增加折射率差逐渐减小。

技术领域

本专利申请涉及一种低损耗的三模式光纤，可应用于光纤光学、光纤通信、光纤无线接入、光学信息处理和新一代信息技术等领域。

背景技术

近年来，各种通信业务流量指数增长，单模光纤通信受到了前所未有的挑战。光纤通信业界围绕空分复用(包括芯式复用和模分复用及其结合)这一物理维度对通信网络传输容量实现了突破；空分复用中的多芯光纤和少模光纤(Few-Mode Fiber,FMF)及其相关器件和应用研究成为前沿研究热点[Sun Hyok Chang,Hwan Seok Chung,NicolasK.Fontaine,Roland Ryf,Kyung Jun Park,Kwangjoon Kim,Jyung Chan Lee,Jong HyunLee,Byoung Yoon Kim,and Young Kie Kim,Mode division multiplexed opticaltransmission enabled by all–fiber mode multiplexer,Opt.Express 22,14229-14236(2014)；Yanlei Li,Xiao Wang,Hongjun Zheng,Xin Li,Chenglin Bai,WeishengHu,Yang Liu,Qiuhuan Dong,A novel six-core few-mode fiber with low loss andlow crosstalk,Optical Fiber Technology,Volume 57,2020,102211,ISSN 1068-5200,https://doi.org/10.1016/j.yofte.2020.102211；郑宏军，黎昕，白成林，啁啾脉冲在光纤中的传输，北京：科学出版社，2018，1-184；高艳，李严蕾，邢化东，黎昕，郑宏军*，白成林，胡卫生，许恒迎，尹莹欣，董秋焕，模分复用光传输技术研究，聊城大学学报(自然科学版)，ISSN:1672-6634，2022,35(1):30-56；董秋焕，刘阳，郑宏军黎昕，白成林，胡卫生，模分复用系统中少模复用(解复用)技术研究[J].聊城大学学报(自然科学版)，2020，33(2):50-67；王潇，郑宏军*(通讯作者)，黎昕，刘阳，于如愿，白成林，胡卫生，模分复用系统中的少模光纤研究新进展，聊城大学学报(自然科学版),2019.4，32(2):69-79]；纯二氧化硅纤芯可以有效地减少光纤衰减和熔接损耗，目前大都应用于单模光纤[T.Hasegawa etal.2016.Advances in ultra-low loss silica fibers[J].Frontiers in Optics,paperFTu2B.2；S.Ten.2016.Ultra Low-lossOptical Fiber Technology[J].Optical FiberCommunication Conference,paper Th4E.5；Y.Tamura,H.Sakuma,Y.Yamamoto,andT.Hasegawa,Ultra-low loss silica core fiber for long haul transmission,inConference on Lasers and Electro-Optics,OSA Technical Digest(online)(OpticaPublishing Group,2018),paper SF2K.3]；而FMF光纤可以打破SMF的香浓容量极限，FMF不同模式下的有效折射率差(ERID)大于0.5x10^-3即以避免模式耦合[Yaping Liu,ZhiqunYang,Jian Zhao,Lin Zhang,Zhihong Li,and Guifang Li,Intrinsic loss of few-mode fibers,Opt.Express 26,2107-2116(2018)；Pierre Sillard et al.Few-ModeFibers for Space-Division Multiplexed Transmissions[J],European ConferenceExhibition on Optical Communication,2013.03(A1):1-3；Roland Ryf.Switching andMultiplexing Technologies for Mode-Division Multiplexed Networks,OpticalFiber Communication ConferenceExposition,2017,Tu2c]。在环芯光纤中，相邻方位角模式之间的传播常数差随着方位角模式的增加而增大，理论上减少了高阶模式之间的耦合；[Y.Yamamoto,Y.Kawaguchi and M.Hirano,Low-Loss and Low-Nonlinearity Pure-Silica-Core Fiber for C-and L-band Broadband Transmission,in Journal ofLightwave Technology,vol.34,no.2,pp.321-326,15Jan.15,2016,doi:10.1109/JLT.2015.2476837；Xianqing Jin,Ariel Gomez,Kai Shi,Benn C.Thomsen,Feng Feng,George S.D.Gordon,Timothy D.Wilkinson,Yongmin Jung,Qiongyue Kang,PranabeshBarua,Jayanta Sahu,Shaif-ul Alam,David J.Richardson,Dominic C.O'Brien,andFrank P.Payne,Mode Coupling Effects in Ring-Core Fibers for Space-DivisionMultiplexing Systems,J.Lightwave Technol.34,3365-3372(2016)]。综上，若将纯二氧化硅纤芯、环形芯少模光纤的概念有机融合，有望解决目前少模光纤的研究挑战，有重要的学术价值和应用价值，研究意义重大、应用前景广阔。