[实用新型]轨道角动量大容量长距离空分复用通信光纤

说明书

本实用新型公开了一种轨道角动量大容量长距离空分复用通信光纤,包括纤芯、包层和涂覆层，光纤从中心向外依次为第一芯层、第二芯层、第一包层、第二包层、第三包层，第三包层最厚，第一芯层次之，第一包层最薄；第一包层的折射率最小，第二包层次之，第二芯层的折射率最大，第二芯层的折射率随半径的增大逐渐变小。本实用新型为解决下一代光纤通信系统空分复用技术的实用化重大需求，提出了一种轨道角动量大容量长距离空分复用通信光纤。该光纤波导在1530nm到1565nm波长范围内可以调控4个不同阶的光子轨道角动量OAM模式，抗弯曲能力强，模式易于分离并且模式间串扰低，该波导结构适合规模化生产，并能够应用于长距离光纤通信系统的稳定传输。

技术领域

本实用新型涉及光纤通信领域的一种空分复用新型光波导，尤其涉及一种抗弯曲低串扰光子轨道角动量(OAM)光纤。

背景技术

为了便于理解，本实用新型涉及的专业术语如下：

OAM:轨道角动量(Orbital Angular Momentum)，轨道角动量表示电子绕传播轴旋转，是由能量流(由坡印廷矢量描述)围绕光轴旋转而产生的，它使电磁波的相位波前呈涡旋状。

SAM：自旋角动量(Spin Angular Momentum)，自旋角动量仅与光子的自旋有关，表现为圆偏振状态。

折射率剖面(RIP)：光纤或光纤预制棒(包括芯棒)的折射率与其半径之间的关系曲线。

环形芯渐变折射率剖面分布函数：其中r₁≤r≤r₂，r_a＝(r₁+r₂)/2，d＝r₂-r₁，n为折射率，n₁一般情况为芯中间的折射率，n₂一般情况为包层或者边缘折射率，r₁和r₂分别为不同折射率层n₁层和n₂层的半径，g为折射率剖面分布参数。

WDM:波分复用(Wavelength Division Multiplexing)

QAM:正交振幅调制(Quadrature Amplitude Modulation)

QPSK:正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying)

MIMO:多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Out-put)

SDM:空分复用(Space Division Multiplexing)

香农极限(Shannon limit)：通信信道的香农极限或香农容量(Shannoncapacity)是针对特定噪声水平的信道的理论最大信息传输速率。著名的香农定理用公式给出:C＝B×log2(1+S/N)，其中C是可得到的链路速度(信道容量)，B是链路的带宽，S是平均信号功率，N是平均噪声功率，信噪比(S/N)通常用分贝(dB)表示，分贝数＝10×lg(S/N)。

量子隧穿效应(QTE)：量子隧穿效应(Quantum tunnelling effect)为一种量子特性，像电子等微观粒子能够穿入或穿越位势垒的量子行为，尽管位势垒的高度大于粒子的总能量。根据量子力学，微观粒子具有波的性质，而有不为零的机率穿过势障壁。