[发明专利]一种随机耦合多芯光纤及其制造方法、多芯光缆

说明书

本发明属于光纤通信技术领域，公开了一种随机耦合多芯光纤及其制造方法、多芯光缆。随机耦合多芯光纤包括共同外包层和多个纤芯，芯间距为10～25μm，纤芯从内到外依次包括芯层和内包层，芯层的半径为3～6μm，内包层的半径为6～12.5μm，芯层、内包层相对共同外包层的相对折射率差分别为0.1％～0.45％、‑0.1％～0.1％，光波导在多个纤芯所围成的范围内随机耦合。本发明采用PCVD制备多个同质芯棒，套棒、拉丝后得到随机耦合多芯光纤。多芯光缆包括第一数量的松套管，每个松套管内装有第二数量的随机耦合多芯光纤。本发明提供的光纤衰减低、空间模式色散、宏弯及熔接损耗小，可增大光缆信道密度或减小光缆尺寸。

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，更具体地，涉及一种随机耦合多芯光纤及其制造方法、多芯光缆。

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，因此，采用新的调制/复用方式增加有限带宽情况下单光纤/波长的传输速率，被看作是提升数据中心互连速率的有效解决方案。

而实际光纤系统中，受限于系统信噪比，以及光纤非线性等因素，高阶调制及偏振复用技术扩容能力仍然有限，对满足下一代数据中心互连通信，如800GE，1TE，甚至是1.6TE，仍然具有较大的挑战。而基于多芯光纤或者多模光纤的空分复用(SDM)技术，因光纤的模式、空间维度上具有较大的扩展潜力，且可以高阶调制格式和偏振复用技术兼容，因此可以大幅提升单光纤/波长的通信容量。因此，采用多空间信道的SDM技术，在不增加光纤链路数量的基础上，理论上单位功耗可以实现更高的传输容量。

目前的多芯光纤应用多是基于各芯之间独立传输信号，即弱耦合多芯光纤，但是这种弱耦合多芯光纤有如下缺点：1、为了避免各芯之间串扰，多芯光纤的各芯异质纤芯会导致工艺复杂、成本高；2、如果采取同质纤芯，芯间距如果间隔不是足够远，会增加串扰，如果增加芯间距，会降低纤芯密度；3、光纤入户应用场景，为了优化光纤弯曲性能，需要确保外侧纤芯与包层边缘的距离，避免外侧纤芯信号泄露，不利于光纤包层直径的降低；4、多芯光纤对熔接要求极其高，芯间距的稍许偏差就会导致熔接损耗的剧烈增大。

发明内容

针对上述多芯光纤存在的不足，本发明的目的在于提供一种随机耦合多芯光纤及其制造方法、多芯光缆，使光波导可以在随机耦合多芯光纤的多个纤芯所围成的范围内随机耦合，优化光纤性能，使基于随机耦合多芯光纤得到的多芯光缆的信道密度得到提高或者在保持信道数量一致情况下减小光缆尺寸。

第一方面，本发明提供一种随机耦合多芯光纤，包括：共同外包层和布设在所述共同外包层中的多个纤芯，多个所述纤芯沿周向等距均布，所述纤芯的数量大于2，相邻的两个所述纤芯的芯间距P为10～25μm；每个所述纤芯从内到外依次包括芯层和内包层，所述芯层的半径r1的取值范围为3～6μm，所述内包层的半径r2的取值范围为6～12.5μm，且所述芯层的半径r1小于所述内包层的半径r2；所述芯层相对所述共同外包层的相对折射率差Δco的取值范围为0.1％～0.45％，所述内包层相对所述共同外包层的相对折射率差Δcl的取值范围为-0.1％～0.1％，且所述芯层相对所述共同外包层的相对折射率差Δco大于所述内包层相对所述共同外包层的相对折射率差Δcl；光波导在多个所述纤芯所围成的范围内随机耦合。

优选的，所述芯层和所述内包层均为锗、氟、氯共掺的二氧化硅玻璃。

优选的，所述共同外包层的直径D为125±1μm。

优选的，所述随机耦合多芯光纤在波长1550nm处，各纤芯的衰耗均小于0.20dB/km。

优选的，所述随机耦合多芯光纤的空间模式色散小于10ps/km^1/2。