[发明专利]一种低串扰近零超平坦色散七芯光子晶体光纤

说明书

本发明公开一种新颖的包层直径为125μm液体填充七芯光子晶体光纤，在实现纤芯近零超平坦色散的同时，显著抑制了芯间串扰和弯曲损耗；利用有限元法模拟计算了色散，芯间串扰、弯曲损耗等性能；纤芯在1.36μm到1.66μm波长范围内色散值介于0±0.5ps/(nm·km)之间，芯间串扰在C+L波段的最大值低于‑100.88dB/100km。

技术领域

本发明涉及一种空分-波分复用光网络传输技术，特指光子晶体光纤。

背景技术

近年来，随着“大数据”、“5G”、“云计算”、“互联网+”等技术的快速发展，标准单模光纤已经无法满足光纤系统的传输容量需求。基于空分复用(SDM)技术的多芯光纤(MCF)在有限的包层内增加纤芯数目使每个纤芯都能同步的传输信号，在空分复用的传输系统中，多芯光纤借助光子灯笼等扇入扇出设备使光信号在每个纤芯中传输实现多路信道复用，从而简单高效的提高光纤系统的传输容量，但是由于多芯光纤包层的限制，纤芯数目增多会导致芯间串扰(XT)增大，从而导致光纤传输受限，使得接受端的信号产生严重的损伤。

2011年侯尚林等人提出一种近零超平坦色散液体填充光子晶体光纤的设计(现有技术1)，该光纤通过建立填充高折射率温度系数液体的六边形折射率引导型光子晶体光纤的数值模型,利用矢量光束传输法研究该类光纤的几何和光学参数对色散的影响，其光纤结构图如图1所示，通过对孔径、孔间距等结构参数进行优化调整,最终如图2所示设计出在1.46～1.65μm内色散系数介于0±0.5ps/(nm·km)之间的超平坦色散光子晶体光纤。

2017年燕山大学韩颖等人提出一种近零色散平坦光子晶体光纤[9]，它包括背景材料、纤芯和包层,其中背景材料为石英材料(现有技术2)，如图3所示纤芯由光纤中心区域缺失的6层空气孔构成,包层由纤芯外围周期性排布的多层空气孔构成,空气孔为圆形,所有空气孔直径相同,在背景材料中呈六边形排布,空气孔直径为80-120nm,孔间距Λ为300-400nm,空气孔层数为5-25层。如图4所示在波长范围为1.66μm～1.96μm获得近零色散平坦,色散值介于0±0.5ps/(nm·km)之间。

发明内容

本发明的主要目的是针对在有限包层内保持多芯光纤在多信道传输的同时，实现纤芯的近零超平坦色散特性，并且有效的降低多芯光子晶体光纤的芯间串扰、弯曲损耗和限制损耗，以此来提高光纤通信系统的传输容量和效率。

为达成上述目的，本发明一种低串扰近零超平坦色散七芯光子晶体光纤，其中，光子晶体光纤由直径125μm纯二氧化硅包层和七个纤芯组成，七个纤芯呈2-3-2的正六边形分布，每个纤芯的包层由四层均匀分布的液体乙醇填充孔和最外层的空气孔组成，每层液体乙醇填充孔和空气孔均呈正六边形设置。

纤芯中乙醇液体填充孔孔间距为Λ＝2.87μm，由内到外每层孔乙醇液体填充孔直径为d1＝1.52μm,d2＝1.49μm,d3＝2.00μm,d4＝2.29μm，空气孔直径为d5＝2.29μm。

本发明在与标准单模光纤相同包层直径125μm内放置七个纤芯，实现了七路信道复用，简单高效的提高光纤系统的传输容量，在纤芯最外层排布正六边形空气孔，可以有效降低芯间串扰，限制损耗以及弯曲损耗值，更适用于多芯光子晶体光纤。

附图说明

图1为现有技术一光子晶体光纤截面图；

图2为现有技术一光子晶体光纤(a)色散(b)色散斜率与波长的关系；

图3为现有技术二光子晶体光纤截面图；

图4为现有技术二光子晶体光纤色散与波长的关系；

图5为本发明光纤结构图；

图6为本发明光纤截面图；

图7为本发明纤芯结构图；

图8为本发明纤芯色散与波长的关系图；