[发明专利]一种基于多芯光纤的六模模分复用器

说明书

本发明涉及一种基于多芯光纤的六模模分复用器，包括基底材料、中心少模纤芯及外围单模纤芯，中心少模纤芯和外围单模纤芯位于基底材料内；中心少模纤芯包括纤芯基底及高折射率环；外围单模纤芯包括用于向中心少模纤芯进行LP_11a模式转换的第一单模纤芯、用于向中心少模纤芯进行LP_11b模式转换的第二单模纤芯、用于向中心少模纤芯进行LP_21b模式转换的第三单模纤芯、用于向中心少模纤芯进行LP₀₂模式转换的第四单模纤芯和用于向中心少模纤芯进行LP_21a模式转换的第五单模纤芯；所述第一单模纤芯、第二单模纤芯、第三单模纤芯、第四单模纤芯、第五单模纤芯依次分布在中心少模纤芯的外围。本发明具有高空间利用率、低插入损耗以及低串扰等特点。

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，涉及一种基于多芯光纤的六模模分复用器。

背景技术

光纤中的耦合模理论是一套非常成熟的理论，可以用来解释波导中不同模式之间的能量交换行为。通过计算两个独立光波导中模场的表达式，在耦合模方程下得到两波导中对应模式的传播常数相等时，就可以通过模式耦合实现模式转换。由于波导型的模式转换方法具有体积小、高集成度、插入损耗低等优点，因此通过耦合模理论实现两波导之间的模式转换的方法成为一种制作模分复用器的热门方法。

目前最为常见的模式转换方法是通过两根光纤进行熔融拉锥的方法，使之达到折射率匹配点，从而实现模式转换。这种方法虽然便于制作，但过程中对光纤结构的破坏使其很难实现多个高阶模式的复用，这大大限制了模分复用技术对光纤通信能力的提升。随着微加工技术的进步，直接将两个光纤的纤芯引入同一光纤中制作成双芯光纤模式转换器，并通过级联的方法分别输入不同模式成为可能。这种双芯光纤模式转换器作为一种模式转换器件使用十分方便，且不破坏少模纤芯结构，通过更改两个纤芯参数就可以实现各个高阶模式的转换。又因为这种条件下两波导之间可以尽可能的达到传播常数匹配，所以转换得到的模式一般具有很高的纯度。

基于耦合模理论制作的光波导之间的模式转换方法目前已经取得了很多进展，但也存在一些问题，比如：双芯模式转换器对空间的利用率还有较大的进步空间；通过级联的方法复用多个模式比较繁琐，且插入损耗多级累计起来可能造成较明显的影响；复用多个模式时，使用过多高阶模传递信息造成单模光纤参数难以匹配等。这些都极大地限制了模分复用技术对信息容量的提升，寻求突破迫在眉睫。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种具有高空间利用率、低插入损耗以及低串扰特点的耦合模波导型模分复用器。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种基于多芯光纤的六模模分复用器，其特殊之处在于：

包括基底材料、中心少模纤芯及外围单模纤芯，

所述中心少模纤芯和外围单模纤芯位于基底材料内；

所述中心少模纤芯包括纤芯基底及高折射率环；

所述外围单模纤芯包括用于向中心少模纤芯进行LP_11a模式转换的第一单模纤芯、用于向中心少模纤芯进行LP_11b模式转换的第二单模纤芯、用于向中心少模纤芯进行LP_21b模式转换的第三单模纤芯、用于向中心少模纤芯进行LP₀₂模式转换的第四单模纤芯和用于向中心少模纤芯进行LP_21a模式转换的第五单模纤芯；

所述第一单模纤芯、第二单模纤芯、第三单模纤芯、第四单模纤芯、第五单模纤芯依次分布在中心少模纤芯的外围。

进一步地，上述第一单模纤芯与第二单模纤芯的直径和纤芯折射率相等，所述第三单模纤芯与第五单模纤芯的直径和纤芯折射率相等。