[发明专利]一种用于模分复用系统的超低衰减少模光纤

说明书

本发明涉及用于模分复用系统的超低衰减少模光纤，包括芯层和包层，其特征在于所述芯层的相对折射率差Δ1为0.02％～0.04％，R1为8.2～10μm；所述的包层由内向外依次包括第一内包层、下陷内包层、第二内包层和外包层，第一内包层相对折射率差Δ2为‑0.36％～‑0.33％，R2为11μm～15μm，下陷内包层紧密相对折射率差Δ3为‑0.85％～‑0.6％，R3为16.5μm～22μm，第二内包层紧密包绕下陷包层，其相对折射率差Δ4为‑0.37％～‑0.34％，R4为19μm～35μm，外包层紧密围绕第二内包层，为纯二氧化硅玻璃层。本发明的光纤在1550nm支持四个稳定的线偏振光传输模式，且每个模式均具有超低衰减，又具有较小的差分模群时延，本发明工艺简单，便于制作。

技术领域

本发明涉及一种适用于模分复用光纤通信系统的超低衰减少模光纤，属于光纤通信技术领域。

背景技术

近年来大数据、固定互联网、移动互联网、“互联网+”等带来了数据IP流量和带宽的指数级增长，网络带宽快速扩张。据CiscoVNI预测，到2020年全球IP流量将会达到194EB/月。截止到2016年年底，光纤宽带接入占比已达76.6％。作为光通信重要载体的光纤如何满足大容量传输的需求？基于波分复用系统和EDFA放大技术，传统单模光纤的传输容量正逐步接近单根单模光纤100Tb/s的香农极限。从物理角度来讲，光信号可以进行五个方面的维度的复用，分别是时间、偏振、频率、正交及空间。目前光通信技术中，高速信号正在采用多种复用技术，如时分复用、波分复用、偏振复用、正交振幅复用技术，近年来，基于空间维度上的复用技术，如空分复用和模分复用技术成为了光通信领域扩展传输容量的研究热点，而支持此项复用技术的就是多芯光纤、少模光纤、多芯少模光纤。

空分复用和模分复用技术可以打破传统的香农极限，是下一代支持实现更高带宽的传输和解决传输容量问题的最好方法，被视为继波分复用WDM技术后第二次技术革命。实验表明，使用少模光纤结合多输入输出(MIMO)技术能够在两个和/或两个以上的空间传播模式下同时传输信号。并且MIMO技术能够补偿模式间的相互耦合，经过复用和解复用后，在接收端将各个空间模式分离开来。

在波动光学中，根据阶跃型光纤的模式理论，芯层和包层的半径尺寸以及折射率分布大小直接影响光纤中的线偏振模传输模式数目，此特性可以用归一化频率V来量化：其中a₁是芯层半径，n₁是芯层折射率，n₂是包层折射率。当光纤波导设计满足归一化频率V＜2.405的条件时，仅支持线偏振模LP01(也即HE11模)，就是我们经常提到的常规单模光纤；一旦V＞2.405光纤中传输模式会出现不止一个的高阶传输模HOM。因为我们通过适当控制归一化频率的值在一定范围，可以设计出支持指定数目个模式传输的少模光纤。如，当2.405＜V＜3.8，支持2个LP模式(LP01，LP11)；3.8＜V＜5.1，则支持4个LP模式(LP01，LP11,LP21，LP02)。

随着光放大技术的进一步发展，光纤通信系统正向着更高传输功率和更长传输距离的方向发展。作为光纤通信系统中的重要传输媒质，光纤的相关性能也必须有进一步的提升，以满足光纤通信系统实际发展的需要。光纤的衰减越小，光信号在这种媒质中的传输距离越长，光通信系统的无中继距离也越长，从而能显著减少中继站数量，在提高通信系统可靠性的同时使得建设和维护成本大幅降低；对单模光纤而言，光纤的衰减系数可以用公式(1)表示：

α＝R/λ⁴+α_IR+α_IM+α_OH+α_UV+B (1)