[发明专利]一种高模式数量且弱耦合的少模光纤

说明书

本申请涉及一种高模式数量且弱耦合的少模光纤，其包括由内到外依次设置的椭圆芯层、椭圆环形芯层、椭圆环形下陷包层和外包层；在所述椭圆环形下陷包层上设有两个空气孔，两个所述空气孔关于所述椭圆环形芯层的短轴轴对称；在所述椭圆芯层、椭圆环形芯层和椭圆环形下陷包层中，三者的中心大致重合，三者的长轴位于同一直线上，三者的短轴位于同一直线上；所述椭圆芯层与所述椭圆环形芯层的折射率剖面的形状均为水平直线形；所述椭圆芯层的折射率小于所述椭圆环形芯层的折射率。本申请能够解决相关技术中光纤可用的模式数量较少，远不能满足长距离大容量扩容的需求的问题。

技术领域

本申请涉及空分复用光纤通信技术领域，特别涉及一种高模式数量且弱耦合的少模光纤。

背景技术

在多媒体和数据应用程序快速扩展以及驱动骨干网带宽需求量迅速增长的网络背景下，互联网流量以每10年约100倍的速度增长。通过改进光纤传输性能、掺铒光纤放大器、波分复用技术、高频谱效率的编码调制、空分复用、相干检测和数字信号处理等一系列技术创新，常规单模单芯光纤的传输容量在过去几十年也在呈指数增长，单模光纤带宽利用率已接近非线性香农极限，难以支撑未来持续增长的带宽需求。利用纤芯和模式作为新的空间复用维度的多芯光纤和少模光纤传输技术被广泛认为是下一代光纤通信的主流趋势，为进一步增加光纤的通信容量提供了新的发展方向。

在空分复用的传输系统中，不同的信号能通过多空间路径同时传输。从空分复用光纤的角度来看，有两种方法可以将多空间路径引入光纤。第一种方法是将多个独立的纤芯合并到一根光纤中，一个包层中含有多根纤芯，光纤的传输容量随着纤芯数量的增长而成倍增加，这种光纤被称为多芯光纤。第二种方法是利用光纤中的多种不同模式，光纤的传输容量随着模式数量的增长而成倍增加，这种光纤被称为少模光纤。少模光纤的纤芯半径比单模光纤略大，因而具有更大的有效模场面积，在非线性容忍度方面更有优势。少模光纤的制备工艺和熔接技术可以直接借鉴单模光纤的相关经验，与单模光纤在兼容性方面存在着天然优势，因此基于少模光纤的模分复用系统也成为当前最引人瞩目的研究方向之一。

少模光纤中的多模式同时传输时，在分布式模式串扰和模间色散联合作用下，必须采用联合多入多出数字信号处理设备(MIMO DSP)将接收信号分开，且计算复杂度急剧增长到无法实现。例如100Gbps双偏振正交相移键控(QPSK)信号在差分模时延值为1ps/m的10模式光纤中传输100km，时延展宽大约数千个符号，多模式间MIMO-DSP复杂度比单模传输大约提升6个数量级，且随传输距离和模式数增加继续快速增长。考虑到集成电路规模的摩尔定律限制，将算法复杂度控制在比现有单模传输仅提升数倍，是目前少模传输技术最需要突破的关键技术瓶颈。为解决这一问题，基于模式调控技术的少模光纤和弱耦合模分复用传输技术已被提出，主要思想是采用各种手段提高不同模式间的有效折射率差。当所有相邻模式间的有效折射率差均大于10^-3时，即可将模式间的串扰抑制到足够小，使各模式可独立检测，无需各模式间MIMO-DSP处理。但截至目前，可用的模式数量一般较少，传输距离极短，远不能满足长距离大容量扩容的需求。

发明内容

本申请实施例提供一种高模式数量且弱耦合的少模光纤，以解决相关技术中光纤可用的模式数量较少，远不能满足长距离大容量扩容的需求的问题。

本申请实施例提供了一种高模式数量且弱耦合的少模光纤，其包括由内到外依次设置的椭圆芯层、椭圆环形芯层、椭圆环形下陷包层和外包层；

在所述椭圆环形下陷包层上设有两个空气孔，两个所述空气孔关于所述椭圆环形芯层的短轴轴对称；

在所述椭圆芯层、椭圆环形芯层和椭圆环形下陷包层中，三者的中心大致重合，三者的长轴位于同一直线上，三者的短轴位于同一直线上；

所述椭圆芯层与所述椭圆环形芯层的折射率剖面的形状均为水平直线形；

所述椭圆芯层的折射率小于所述椭圆环形芯层的折射率。