一种全MIMO双阶跃7芯6模光纤制造技术

本发明专利技术公开了一种全MIMO双阶跃7芯6模光纤。所述光纤包括7个低折射率环形沟槽辅助式双阶跃纤芯和第一石英包层；7个低折射率环形沟槽辅助式双阶跃纤芯呈六边形排布在石英包层中；低折射率环形沟槽辅助式双阶跃纤芯从内到外依次包括第一层高掺杂纤芯、第二层低掺杂纤芯、第二石英包层和环形沟槽。本发明专利技术提出的全MIMO双阶跃7芯6模光纤具有低折射率环形沟槽辅助式双阶跃纤芯，通过调节双阶跃光纤的第二层纤芯与第一层纤芯的相对位置、相对折射率以及调节低折射率环形沟槽与纤芯的相对位置、相对折射率，可以调控各个模式的群速度从而控制模间的模式群时延差以减小接收端MIMO算法复杂度。复杂度。复杂度。

【技术实现步骤摘要】
一种全MIMO双阶跃7芯6模光纤


[0001]本专利技术涉及光纤通信领域，具体涉及一种需要MIMO数字信号处理的双阶跃7芯6模光纤。

技术介绍

[0002]空分复用(Space Division Multiplexing,SDM)为光纤传输系统提供了一个新的发展方向，有可能使系统容量增加一个数量级。多芯光纤(Multi
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Core Fiber,MCF)和少模光纤(Few
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Mode Fiber,FMF)作为SDM的两种有效手段近年来受到了学术界和产业界的关注。SDM通过利用MCF或FMF使得多个不同空间上的模式同步传输。普通光纤是由一个纤芯区和围绕它的包层区所构成，MCF的一个共同包层区中存在着多个纤芯而应用于多入多出(Multiple
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Input Multiple
‑
Output,MIMO)系统的FMF则能够实现数个模式的无耦合传输。
[0003]近年来，作为解决光传输系统中容量饱和问题的可靠解决方案，MCF的空分复用已在超高容量长距离传输中得到验证。其中，文献(OFC PDP5C,2012)提出了一种19芯光纤，能够以305Tbits/s的速度传输100
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WDM PDM
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QPSK信号长达10.1km，各纤芯平均的芯间串扰(Crosstalk,XT)在1.55μm的波长下为
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42dB/km。文献(ECOC,TH.3.C.1,2012)提出了一种以圆环结构分布的12芯光纤，其有效面积为80μm2、芯间串扰XT在1.55μm的波长下为
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40dB/100km，并且能够以1.01Pbits/s的速率传输长达52.4km。以上两种MCF均已突破香农理论的极限容量，验证了SDM用于突破光传输系统中传输容量瓶颈的可行性。另外，文献(Journal of Lightwave Technology,30(17),2793
‑
2787,2012)提出了一种双层阶跃折射率纤芯结构的少模光纤，利用模式时延差(Differential Mode Delay,DMD)补偿方法实现了在20.4km传输距离上总DMD小于111ps的低损耗传输。文献(Optics Express,21(14),16231
‑
16238,2013)提出了一种渐变折射率纤芯结构的少模光纤的设计方法，实现了在常规波段上低于36ps/km的DMD。以上两种FMF所得到的较低DMD可以有效地减小MIMO系统的接收端数字信号处理过程的计算复杂度。
[0004]作为同时实现多芯和少模的超大密度空分复用(Dense Space Division Multiplexing,DSDM)的新型少模多芯光纤(FM
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MCF)是一种进一步增加传输信道提高传输容量的可靠方案。因此在设计FM
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MCF时，需要考虑纤芯的结构参数以调节模式间的DMD，并且同时也要考虑纤芯的排布以抑制芯间串扰。
[0005]现有技术中，文献(Optics Express,22(4),4329
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4341,2014)介绍了双阶跃纤芯结构可以用来有效调控DMD，但文献仅限于单芯讨论，光纤容量较低。

技术实现思路

[0006]本专利技术是为了实现大容量信号传输，目的在于提出一种基于空分复用技术支持6个模式复用和7个纤芯复用传输的全MIMO双阶跃7芯6模光纤。
[0007]本专利技术提供的一种全MIMO双阶跃7芯6模光纤中每个纤芯具有两种向上掺杂不同浓度的高折射率纤芯以及低折射率环形沟槽，通过调节两层纤芯的相对尺寸、相对折射率
差、环形沟槽与纤芯的相对位置和相对折射率差，可以调节基模LP
01
与一阶高次模LP
11
的模间DMD；低折射率环形沟槽可以进一步束缚模场能量，使得光纤不受弯曲的影响，是一种弯曲不敏感光纤。
[0008]本专利技术的目的至少通过如下技术方案之一实现。
[0009]一种全MIMO双阶跃7芯6模光纤，包括7个低折射率环形沟槽辅助式双阶跃纤芯和第一石英包层；7个低折射率环形沟槽辅助式双阶跃纤芯呈六边形排布在石英包层中；
[0010]低折射率环形沟槽辅助式双阶跃纤芯从内到外依次包括第一层高掺杂纤芯、第二层低掺杂纤芯、第二石英包层和环形沟槽；
[0011]第一层高掺杂纤芯和第二层低掺杂纤芯的材料折射率与双阶跃纤芯尺寸一起共同决定纤芯内所能容纳的模式数量，纤芯尺寸和纤芯材料折射率越大，模式数量越多；第二层低掺杂阶跃纤芯和环形沟槽用于调节LP
01
与LP
11a
/LP
11b
模式间的模式群时延差(DMD)；当低折射率环形沟槽辅助式双阶跃纤芯的尺寸固定时，将第二层低掺杂纤芯的材料折射率以第一层高掺杂纤芯材料的材料折射率为基准往下降低时，线偏振LP
01
与LP
11a
/LP
11b
模式间的模式群时延差(DMD)将先减小至0ps/km再逐渐增加；当低折射率环形沟槽辅助式双阶跃纤芯的材料折射率固定时，调节两层纤芯尺寸比例对模式群时延差(DMD)影响不大；因此，要合理设计双阶跃纤芯的相对材料折射率来达到低|DMD|的目的。
[0012]进一步地，所述7个低折射率环形沟槽辅助式双阶跃纤芯中，其中一个低折射率环形沟槽辅助式双阶跃纤芯位于第一石英包层中心位置，其余6个低折射率环形沟槽辅助式双阶跃纤芯环绕中心位置排列成正六边形结构。
[0013]进一步地，第二石英包层和第一石英包层的材料均为熔融石英。
[0014]进一步地，第一层高掺杂纤芯的材料折射率比第二层低掺杂纤芯的材料折射率高；
[0015]所述第一层高掺杂纤芯和第二层低掺杂纤芯的材料折射率呈现双阶跃环形形状分布。
[0016]进一步地，环形沟槽的材料折射率比第一石英包层的材料折射率低，除了可以进一步束缚模场，还可以有效调控线偏振LP
01
与LP
11a
/LP
11b
模间模式群时延差(DMD)；当双阶跃纤芯的尺寸和材料折射率都固定时，低折射率环形沟槽远离双阶跃纤芯时，模式群时延差(DMD)会逐渐减小至0ps/km；因此，要合理设低折射率环形沟槽距离纤芯的位置来达到低模式群时延差(DMD)的目的。
[0017]进一步地，第一层高掺杂纤芯的半径a1＝4.0
±
0.1μm。
[0018]进一步地，第二层低掺杂纤芯的半径r1＝8.0
±
0.1μm。
[0019]进一步地，环形沟槽的内半径r2＝12.8
±
0.1μm；环形沟槽的厚度W＝2.4
±
0.1μm。
[0020]进一步地，第一层高掺杂纤芯与第一石英包层的相对折射率差为Δ1；第二层低掺杂纤芯与第一石英包层的相对折射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全MIMO双阶跃7芯6模光纤，其特征在于：包括7个低折射率环形沟槽辅助式双阶跃纤芯和第一石英包层(5)；7个低折射率环形沟槽辅助式双阶跃纤芯呈六边形排布在石英包层(5)中；低折射率环形沟槽辅助式双阶跃纤芯从内到外依次包括第一层高掺杂纤芯(1)、第二层低掺杂纤芯(2)、第二石英包层(3)和环形沟槽(4)。2.根据权利要求1所述的全MIMO双阶跃7芯6模光纤，其特征在于：所述7个低折射率环形沟槽辅助式双阶跃纤芯中，其中一个低折射率环形沟槽辅助式双阶跃纤芯位于第一石英包层(5)中心位置，其余6个低折射率环形沟槽辅助式双阶跃纤芯环绕中心位置排列成正六边形结构。3.根据权利要求1所述的全MIMO双阶跃7芯6模光纤，其特征在于：第二石英包层(3)和第一石英包层(5)的材料均为熔融石英。4.根据权利要求1所述的全MIMO双阶跃7芯6模光纤，其特征在于：第一层高掺杂纤芯(1)的材料折射率比第二层低掺杂纤芯(2)的材料折射率高；所述第一层高掺杂纤芯(1)和第二层低掺杂纤芯(2)的材料折射率呈现双阶跃环形形状分布。5.根据权利要求1所述的全MIMO双阶跃7芯6模光纤，其特征在于：环形沟槽(4)的材料折射率比第一石英包层(5)的材料折射率低。6.根据权利要求1所述的全MIMO双阶跃7芯6模光纤，其特征在于：第一层高掺杂纤芯(1)的半径a1＝4.0
±
0.1μm。7.根据权利要求1所述的全MIMO双阶跃7芯6模光纤，其特征在于：第二层低掺杂纤芯(2)的半径r1＝8.0
±
0.1μm。8.根据权利要求1所述的全MIMO双...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂佳静，蒋永能，高社成，李朝晖，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：