空分复用所用的少模光纤链路制造技术

本发明专利技术涉及一种光链路，包括N个光纤，其中N≥2。各光纤包括光纤芯和包围所述光纤芯的光包层，其中：所述光纤芯具有αi≥1的单一αi渐变折射率分布，并且所述光纤芯具有半径R1i，其中i∈[1；N]是用于指定所述光纤的指标。所述光包层包括被称为槽的包围所述光纤芯的具有凹型折射率ntrenchi的区域。根据本发明专利技术的实施例，针对所述光链路中的所有光纤，选择所述光纤芯的半径R1i和所述长度Li，使得R1i≥13.5μm并且满足质量标准C。因而，本发明专利技术提供了使得能够在达到低的差分模式组延迟的情况下、引导与现有技术的FMF链路相比数量有所增加的LP模的少模光纤链路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光纤传输领域，并且更具体地涉及空分复用所用的改进的少模(few-mode)光纤链路。
技术介绍
传统上，光纤包括传输光信号的光纤芯以及将光信号限制在光纤芯内的光包层。为此，纤芯的折射率nc大于包层的折射率nCl。通常，光纤的特征由使折射率(n)与光纤的半径(r)相关联的折射率分布来描述：在x轴上示出相对于光纤中心的距离r，并且在y轴上示出半径r处的折射率n(r)与光包层的折射率nCl之间的差Dn。如今，主要存在多模光纤和单模光纤这两类光纤。在多模光纤中，对于给定波长，多个光模式沿着光纤同时传播，而在单模光纤中，高阶模(以下称为HOM)是进行了截除或高度衰减的。单模光纤通常用于诸如接入网或城域网等的长距离应用。为了获得能够传输单模光信号的光纤，需要直径相对较小的纤芯(通常为5μm～11μm)。为了满足高速或高比特率的应用(例如，10Gbps)的要求，标准单模光纤需要使用被调谐成通常以1550nm的波长进行工作的调制单模激光发射器。然而，单模光纤遭受非线性问题，而这成为光纤传输容量的主要限制。多模光纤通常用于诸如局域网(LAN)和多住户单元(MDU)等(更通常已知为建筑物内网络)的要求高带宽的短距离应用。多模光纤的纤芯的直径通常为50μm或62.5μm。电信中最普遍的多模光纤是渐变折射率分布光纤。通过使模间色散(即，沿着光纤的光模式的传播延迟时间或组速度之间的差，还被称为差分模式组延迟即DMGD)最小化，这种折射率分布针对给定波长保证高的模式带宽。然而，这种光纤设计不利地增强了模耦合，这样妨碍了多模光纤在长距离通信方案中的使用。由于经由光纤网络的数据业务持续呈指数增长，因此针对特别是跨越长距离的不断增长的每光纤业务的需求不断增加。为此，开发了使得多个单独数据流能够共用同一光纤的复用技术。在这些技术中，有前景的一个方法是空分复用(SDM)，其中在空分复用中，利用单个光纤所引导的多个光信号模式各自来提供该光纤内的多个数据通道。这种技术要求开发被称为少模光纤的新型光纤，其中这些新型光纤支持一个以上的空间模式，但比多模光纤所支持的空间模式少。PCT专利文献WO2011/094400中特别公开的这种少模光纤支持约2～50个模式。这些少模光纤可被配置成不存在多模光纤中所发生的模式色散问题。使用少模光纤(FMF)的空分复用传输由于有可能使单模传输的容量增大要使用的模式的数量倍，因而近来受到极大关注。少模光纤的设计的一个方法包括使差分模式组延迟(DMGD，即空间复用所使用的导模(guidedmode)的各个到达时间的差)最小化，由此可以与作为连接长距离的限制因素其中之一的模耦合现象无关地使用复杂的2N×2N(N是空间模式的总数，即包括LP(线偏振)模简并)的MIMO技术来同时检测所有的模式。然而，该优化在LP模的数量增加的情况下，变得越来越难。然而，要注意，可以通过使有效折射率差接近的LP模成组、并且检测LP模的组而不是单个LP模，来使用不太复杂的MIMO技术。在US2013/0071114专利文献中公开了第一个已知解决方案，其中该解决方案描述了适合用在模分复用光传输系统中的少模光纤。这种光纤具有单一阿尔法(α)渐变折射率纤芯，其中：该纤芯的半径为R1(在所公开的实施例中，R1的值高达11.4μm)，其中在波长1550nm的情况下，阿尔法值大于或等于约2.3且小于约2.7；以及该纤芯的最大相对折射率Δ1MAX为相对于包层的约0.3％～约0.6％。该光纤还具有大于约90μm2且小于约160μm2的有效面积。包层的最大相对折射率Δ4MAX满足Δ1MAX>Δ4MAX，并且在波长1550nm的情况下，LP01模和LP11模之间的差分组延迟小于约0.5ns/km。然而，根据该第一个已知解决方案，纤芯和包层在大于1500nm的波长的情况下仅支持LP01模和LP11模，而这与针对每光纤传输容量的不断增加的需求相比模式数量过少。在US2013/007115中公开了第二个已知解决方案，其中该解决方案公开了针对少模光纤的另一具体设计。然而，如US2013/0071114中所公开的第一个已知解决方案那样，该第二个已知解决方案还包括仅支持两个导模的FMF。其它已知设计已得到支持多达4个或甚至6个模式的FMF。因而，PCT专利文献WO2012/161809公开了包括具有渐变折射率分布的被包层包围的纤芯的少模光纤，其中该渐变折射率分布被构造成在抑制不期望的模式的情况下，支持多个期望的信号承载模式的传播。纤芯和包层被配置成：不期望的模式各自的有效折射率接近或小于包层折射率，使得不期望的模式是泄漏模(leakymode)。有效折射率最低的期望模式和有效折射率最高的泄漏模之间的折射率间距足够大，以基本防止这两者之间的耦合。在示例中示出支持多达4个模式的FMF。US2012/0328255专利文献公开了如下的少模光纤，其中该少模光纤包括玻璃纤芯以及包围该玻璃纤芯并与该玻璃纤芯直接接触的玻璃包层。玻璃纤芯可以包括：约8μm～约13μm的半径R1；波长1550nm处的阿尔法值为约1.9～约2.1的渐变折射率分布；以及最大相对折射率Δ1MAX为相对于玻璃包层的约0.6％～约0.95％。1550nm处的L01模的有效面积可以为80μm2～105μm2，使得纤芯支持具有X个LP模的光信号在波长1550nm处的传播和传输，其中X是大于1且小于10的整数。玻璃包层可以包括的最大相对折射率Δ4MAX满足Δ1MAX>Δ4MAX。在示例中示出支持多达6个模式的FMF。尽管这些设计很有前景，但这些设计不能按期望的程度减小差分模式组延迟，因此给传输系统距离带来了限制。另外，这两个文献中所公开的分布不够优化以确保低弯曲损耗和高泄漏损耗，然而低弯曲损耗和高泄漏损耗对于FMF而言是重要问题。实际上，与FMF有关的已知文献均未解决设计呈现低弯曲损耗和高泄漏损耗的少模光纤这一问题。此外，所有这些已知技术的目的在于提供少模光纤的新的改进设计，并且基于光纤必须满足的理论标准。然而，这些设计可能对在制造工艺期间可能发生的小变化(例如，分布变化、半径变化或折射率差变化等)敏感。重复制造目标在于完美地呈现理论特征的光纤，这的确很困难。在80年代初，针对多模光纤提出了涉及使多个光纤联合以形成光链路的技术，其中由于针对光纤的缺陷的补偿现象，因此该光链路相比单个光纤呈现了改进的性能。因此，存在针对差分模式组延迟小、弯曲损耗低且泄漏损耗高的引导4个LP模以上...

【技术保护点】
一种光链路，包括N个光纤，其中N≥2，N是整数，各光纤包括光纤芯和包围所述光纤芯的光包层，所述光纤芯具有αi≥1的单一αi渐变折射率分布，αi是用于定义所述光纤芯的折射率分布形状的无量纲参数，并且所述光纤芯具有半径R1i和最大折射率n0i，其中i∈[1；N]是用于指定所述光纤的指标，所述光包层在外边缘具有折射率nCli，所述光包层包括被称为槽的包围所述光纤芯的具有凹型折射率ntrenchi的区域，所述槽具有内半径R2i和外半径R3i，其中R2i≥R1i，并且R3i>R2i，所述光链路的特征在于，所述光链路的平均光纤芯半径R1link满足通过以下等式所定义的光通信的质量标准C：C=10.Max|DMGDlink|(R1link2.Dn1link)3]]>DMGDlink是所述光链路中的两个导模之间的差分模式组延迟，Max|DMGDlink|是所述光链路中的导模的任意组合之间的差分模式组延迟的最大绝对值，其中Li是所述光链路中的光纤i的长度，以及其中Dn1i＝n0i‑nCli是λ＝λC处的光纤i的纤芯‑包层折射率差，λC是所述光纤期望的工作波段的中心传输波长，以及针对所述光链路中的至少一个光纤i，选择所述光纤芯的半径R1i，以使得R1i≥13.5μm，并且针对所述光链路中的所有光纤i∈[1；N]，选择所述长度Li，以使得C≤18。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光链路，包括N个光纤，其中N≥2，N是整数，
各光纤包括光纤芯和包围所述光纤芯的光包层，所述光纤芯具有αi≥1的单一αi渐变折
射率分布，αi是用于定义所述光纤芯的折射率分布形状的无量纲参数，并且所述光纤芯具
有半径R1i和最大折射率n0i，其中i∈[1；N]是用于指定所述光纤的指标，
所述光包层在外边缘具有折射率nCli，
所述光包层包括被称为槽的包围所述光纤芯的具有凹型折射率ntrenchi的区域，所述槽
具有内半径R2i和外半径R3i，其中R2i≥R1i，并且R3i>R2i，
所述光链路的特征在于，所述光链路的平均光纤芯半径R1link满足通过以下等式所定义
的光通信的质量标准C：
C=10.Max|DMGDlink|(R1link2.Dn1link)3]]>DMGDlink是所述光链路中的两个导模之间的差分模式组延迟，
Max|DMGDlink|是所述光链路中的导模的任意组合之间的差分模式组延迟的最大绝对
值，
其中Li是所述光链路中的光纤i的长度，以及
其中Dn1i＝n0i-nCli是λ＝λC处的光纤i的纤芯-包层折射率差，λC是
所述光纤期望的工作波段的中心传输波长，以及
针对所述光链路中的至少一个光纤i，选择所述光纤芯的半径R1i，以使得R1i≥13.5μm，
并且针对所述光链路中的所有光纤i∈[1；N]，选择所述长度Li，以使得C≤18。
2.根据权利要求1所述的光链路，其中，所述光纤中的至少一个光纤具有满足以下关系
的槽参数：
55≤1000.|(R3i-R2i).Dn3i.(R1i2.Dn1i)|≤150,]]>其中，Dn3i＝ntrenchi-nCli是λ＝λC处的槽-包层折射率差。
3.根据权利要求2所述的光链路，其中，Dn3≤-3.10-3。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光链路，其中，所述光纤中的至少一个光纤的光
纤芯的半径R1i和所述渐变折射率分布的α值满足：
C=10.Max|DMGDi|(R1i2.Dn1i)3≤18,]]>其中，DMGDi是所述光纤中的两个导模之间的差分模式组延迟，
Max|DMGDi|是所述光纤中的导模的任意组合之间的DMGD的最大绝对值，以及
Dn1i＝n0i-nCli是λ＝λ...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·斯拉德，D·莫林，M·比戈阿斯楚克，
申请(专利权)人：德拉克通信科技公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL