一种光纤以及光纤放大器制造技术

本申请实施例提供了一种光纤以及光纤放大器，用于消除包层泵浦情况下产生螺旋光，并降低泵浦光的损耗，从而提高泵浦光的有效利用率。该光纤包括纤芯、内包层、外包层以及空气孔；所述纤芯包裹在所述内包层内；所述外包层包裹所述纤芯和所述内包层；所述空气孔位于所述内包层与所述外包层交界处；所述内包层的折射率小于所述纤芯的折射率；所述外包层的折射率小于所述内包层的折射率；所述空气孔的折射率小于所述内包层的折射率。率小于所述内包层的折射率。率小于所述内包层的折射率。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤以及光纤放大器


[0001]本申请涉及光通信领域，尤其涉及一种光纤以及光纤放大器。

技术介绍

[0002]随着通信容量的逐年增加，基于波分复用、偏振复用、多级调制等技术，单根光纤的传输容量已经达到100太比特/秒(Tbit/s)，单模光纤的传输容量正在接近香农极限，已经逐渐满足不了未来通信的需求。而利用多芯光纤的空分复用技术可以在传统光纤的基础上成倍的增加信道传输的数量，进而很好的解决大量信息传输的问题。单模－多芯光纤是通过一根光纤中包含的多个纤芯构建多个平行的空间信道，即通过空分复用实现多路传输，能够克服光纤传输的香农容量限制，达到扩大传输系统容量的目的。多芯光纤(multi core fiber，MCF)能够提供多个空间并行通道，而且不需要复杂的多输入多输出解耦算法，是近期研究的最有可能实现商用的新型传输光纤，引起了研究者的广泛兴趣。
[0003]近年来，基于MCF的空分复用(space division multiplexing，SDM)通信系统在骨干网、接入网和数据中心的应用研究逐渐增多。SDM传输系统要实现大容量、高速率、长距离传输，离不开光纤放大器对其传输损耗的补偿，因此MCF放大器成为SDM技术走向实用的关键。从模式上可将MCF分为单模多芯和多模多芯两类。其中，单模多芯光纤又分为两类。一类是弱耦合多芯光纤，每个芯信道独立，纤芯之间的距离通常设计为25至45微米(μm)，纤芯间的串扰一般低于
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30分贝(dB)；另一类是强耦合多芯光纤，纤芯之间的距离一般为10至20μm，通过减小纤芯间距、增加纤芯数量和芯间串扰，并采用类似"超模"的传输模式，大幅降低模式相关时延，所以强耦合多芯传输也被认为是模分复用的一种特殊形式。与这两类单模MCF相匹配的多芯掺铒光纤放大器(Multi Core Er
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Droped Fiber Amplifier，MC
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EDFA)一般也分成两种：弱耦合MC
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EDFA和强耦合MC
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EDFA。
[0004]然而基于MCF的结构，使得在MCF的包层泵浦情况下会产生螺旋光，导致MCF对泵浦光的有效利用率低，进一步使得无论是强耦合MC
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EDFA还是弱耦合MC
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EDFA的放大系统的能效利用率较低。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种光纤以及光纤放大器，用于消除包层泵浦情况下产生螺旋光，并降低泵浦光的损耗，从而提高泵浦光的有效利用率。
[0006]第一方面，本申请提供一种光纤，该光纤包括纤芯、内包层、外包层以及空气孔；所述纤芯包裹在所述内包层内；所述外包层包裹所述纤芯和所述内包层；所述空气孔位于所述内包层与所述外包层交界处；所述内包层的折射率小于所述纤芯的折射率；所述外包层的折射率小于所述内包层的折射率；所述空气孔的折射率小于所述内包层的折射率。
[0007]本实施例中，该内包层与该外包层的交界处为该内包层与该外包层的相连处，该空气孔位于该交界处是指该空气孔与该相连处相交或相切。
[0008]本实施例中，在该内包层与该外包层的交界处上放置空气孔，使得该内包层的泵
浦光受到空气孔的散射从而避免螺旋，增加泵浦光利用率。同时，该空气孔与纤芯的距离经过上述的设计可以有效的降低泵浦光的损耗。
[0009]可选的，本实施例中该空气孔的形状包括圆形、圆弧形或三角形。可以理解的是，在同一光纤中该空气孔可以相同也可以不相同。比如在同一光纤中可以同时包括圆形的空气孔和圆弧形的空气孔；也可以同时包括圆形的空气孔、三角形的空气孔。具体情况此处不做限定。同时，该空气孔的形状也不限于上述提及的形状，也可以是包括菱形、六边形等等，具体此处不做限定。而该空气孔位于该内包层与该外包层的交界处可以理解为该空气孔与该内包层与该外包层的相连处相交或相切。
[0010]可选的，在该空气孔的形状为圆形或圆弧形时，本实施例中为了有效增加泵浦光利用率，以及降低泵浦光的损耗，该空气孔的曲率半径满足第一关系式，其中，该第一关系式为其中所述r为所述空气孔的曲率半径，所述R为所述内包层的半径，所述d0为所述空气孔距离所述纤芯的最大距离。
[0011]更进一步来说，该空气孔的曲率半径与该内包层的半径应满足第二关系式，其中，该第二关系式为其中所述r为所述空气孔的曲率半径，所述R为所述内包层的半径。
[0012]可选的，在该空气孔的形状为圆形或圆弧形时，该空气孔位于该内包层与该外包层的交界处可以定义为第三关系式：该第三关系式为R
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r≤d≤R+r，其中所述r为所述空气孔的曲率半径，所述R为所述内包层的半径，所述d为所述空气孔的曲率圆心与所述内包层的圆心距离。
[0013]可选的，本申请中，该纤芯由掺杂材料制成，其中，该纤芯的折射率小于等于1.6，但是需要大于该内包层的折射率。
[0014]可选的，本申请中，该外包层为光子晶体层，其厚度大于10微米小于20微米。该光子晶体层中交替排列的晶体层之间折射率的差值大于0.002，同时该光子晶体层中的各晶体层中最大折射率要小于该内包层的折射率。
[0015]可选的，本申请中，该内包层的折射率大于1.452，但是小于该纤芯的折射率。
[0016]综合上述描述，本申请中为了实现最佳的效果，该内包层、外包层、纤芯以及空气孔的设计可以如下：该纤芯的直径大于8微米，该内包层的半径设计为
[0017]可选的，本申请中，该纤芯的数量为至少一个，而为了提高泵浦光的利用率，降低泵浦光的损耗，该空气孔的数量可以为[n/2]、n、或者2n，其中n为该纤芯的数量。可以理解的是，在该纤芯的数量为1时，该[n/2]的取值为1，而在该纤芯的数量大于1时，该[n/2]的取值可以是向上取整也可以是向下取整，具体此处不做限定。
[0018]可选的，为了实现泵浦光对每个纤芯增益均衡，该纤芯的排列可以如下：
[0019]在纤芯的数量为1的情况下，其位于内包层的中央；在纤芯的数量大于1的情况下，其可以采用单层环状分布。比如二芯、四芯、八芯等成单层环状分布。即在所述纤芯的数量大于1时，相邻纤芯相对所述内包层的圆心的第一角距离满足第四关系式；所述第四关系式为：其中，所述A为所述第一角距离，所述n为所述纤芯的数量。
[0020]基于上述方案，为了提高泵浦光的利用率以及降低该泵浦光的损耗，该空气孔的位置与该纤芯的位置之间满足一定条件，即所述空气孔与相邻纤芯中垂线的第二角距离满足第五关系式；所述第五关系式为：0
°
≤|Theta|≤90
°
，其中，所述Theta用于指示所述第二角距离。
[0021]可选的，更进一步来说，该空气孔在均匀分布且所述空气孔的数量大于1时，相邻空气孔相对所述内包层圆心的第三角距离满足第六关系式；所述第六关系式为：0≤alpha≤180
°
；其中，所述alpha用于指示所述第三角距离。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤，其特征在于，包括：纤芯、内包层、外包层以及空气孔；所述纤芯包裹在所述内包层内；所述外包层包裹所述纤芯和所述内包层；所述空气孔位于所述内包层与所述外包层交界处；所述内包层的折射率小于所述纤芯的折射率；所述外包层的折射率小于所述内包层的折射率；所述空气孔的折射率小于所述内包层的折射率。2.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述空气孔的形状包括圆形、圆弧形或三角形。3.根据权利要求2所述的光纤，其特征在于，在所述空气孔的形状为圆形或圆弧形时，所述空气孔的曲率半径满足第一关系式；所述第一关系式为：其中所述r为所述空气孔的曲率半径，所述R为所述内包层的半径，所述d0为所述空气孔距离所述纤芯的最大距离。4.根据权利要求3所述的光纤，其特征在于，所述空气孔的曲率半径与所述内包层的半径满足第二关系式；所述第二关系式为：其中所述r为所述空气孔的曲率半径，所述R为所述内包层的半径。5.根据权利要求3至4中任一项所述的光纤，其特征在于，所述空气孔的曲率圆心与所述内包层的圆心距离满足第三关系式；所述第三关系式为：R
‑
r≤d≤R+r，其中所述r为所述空气孔的曲率半径，所述R为所述内包层的半径，所述d为所述空气孔的曲率圆心与所述内包层的圆心距离。6.根据权利要求1至5中任一项所述的光纤，其特征在于，所述纤芯由掺杂材料制成，所述纤芯的折射率小于等于1.6。7.根据权利要求1至6中任一项所述的光纤，其特征在于，所述外包层为光子晶体层，所述光子晶体层的厚度大于10微米...

【专利技术属性】
技术研发人员：李波瑶，周桂耀，赵楠，甘霖，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：