[发明专利]一种多芯光纤

说明书

本发明涉及一种多芯光纤，多芯光纤纤芯的布设可以呈圆周排布或矩形点阵排布或正多边形排布，所述纤芯从内向外依次为芯层、内包层和下陷包层，或者依次为芯层和内包层，纤芯外包覆共同外包层，同一排布结构的多芯光纤在芯间距、芯边距、芯数、光纤排列方式满足指定一组条件时，可以根据需要调整芯间距a、芯边距b值，以使得光纤外径、衰耗、串扰等参数更加契合应用场景需求；该光纤能够确保光纤在O波段和C波段传输使用。通过芯间距、芯边距、纤芯有效面积的优化组合，使得多芯光纤在保持了较高的空分复用维数密度同时，光纤的串扰、各个信道的衰减、宏弯和微弯损耗等综合性能处于良好的水平。

技术领域

本发明涉及一种多芯光纤，用于光纤通信系统的空分复用光纤，属于光通信传输技术领域。

背景技术

近年来，随着云计算、大数据、移动互联网的兴起，具有高效服务器间协同以及数据处理能力的数据中心，成为了明显的信息总量和信息密度增长热点，从而对数据中心互连通信速率的提升提出迫切要求。由于数据中心互连通信呈现出设备数量众多、布线复杂、接口密度大等特点，仅仅依靠提高器件调制带宽，增加光纤链路或者具有不同稳定波长输出光源的数量，势必会增加系统运行或维护的成本、功耗、复杂度等。

近几年来，国际学术界提出采用空分复用SDM的方式可以解决上述技术难题。空分复用有两种方式，一是模式复用，即采用少模光纤，利用一根光纤传输2个以上的模式实现复用，增大系统容量。二是空间上的多芯复用，即单根光纤中具有多个单模芯子的光纤，实现多路复用的新传输技术。目前已有提出几种按单根光纤中的芯子数量分成4芯，7芯，10芯，12芯和19芯光纤的多芯光纤等。多芯光纤中每个芯都是独立的光波导，在理论上这些多芯光纤中的N个芯子相应地可以将系统的总传输容量扩大N倍。

在2011年的OFC会议上，美国OFS公司报道了在7芯光纤中实现了56Tb/s的信号传输。同一年，日本NICT联合日本住友在7芯光纤中实现了109Tb/s的信号传输，这是首次实现单根光纤超过100Tb/s的传输实验。在2012年国际会议上，日本NICT首次报道了在19芯光纤上实现了超过305Tb/s的传输。同年ECOC会议上，日本报道了在12芯多芯光纤中实现了1Pb/s以上的信号传输实验，为未来通信网络扩容提供了技术储备。在2013年OFC会议上，首次有报道将7芯光纤用于数据中心的建设上，作为高速计算机的高度、高密度的并行互联。已有的这些多芯光纤在数据中心、通信线路与高速通信局域连接等领域都已经产生了应用。

对于多芯光纤，衰减低、串扰小、芯密度高是很重要的指标，在大量的专利文献和非专利文献中我们发现，为了抑制串扰，需要增大芯间距，但是，如果在有限的公共外包层中增大芯间距而配置纤芯，则纤芯数量会变少。为了解决芯层距共同外包层边缘(芯边距)近而产生的能量泄漏(额外衰减)问题，通常希望外边缘纤芯到共同外包层边缘距离(芯边距)越远越好，但是这样会增加光纤外径，不利于保持空分复用维数密度。如果为了增加空分复用维数密度，减小光纤外径，芯间距、芯边距也会随之减小，光纤的损耗，特别是C波段的光纤参数非常恶劣，甚至无法使用。

专利文献CN103415795A中提出的是一种中间芯异质结构，降低芯间串扰，并能抑制截止波长长波化的多芯光纤，其波段不适用于FTTX的无源光网络PON中(上下行工作波长分别为1310nm和1490nm)，无法保证在1310nm处的单模状态传输。

专利文献CN111474626A中提出的是一种周向均布的8芯光纤，此光纤虽然通过剖面优化降低了芯间串扰，但是并未完全利用光纤的空间，中间是无芯结构，导致周围8芯结构较为紧凑，芯间距无法进一步做大。且专利文献CN111474626A中的多芯光纤外径为125μm，致使8个芯的芯间距受限，串扰无法进一步降低。

发明内容

为方便介绍发明内容，定义如下术语：

相对折射率差Δn_i为光纤各层(除外包层外)与纯二氧化硅的相对折射率差。