[发明专利]一种双模光纤及其通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，尤其涉及双模光纤及由其组成的光纤通信系统。

背景技术

目前光纤通信的干线网络基本已经铺设完成，短距离光通信已经成为光纤通信的重点发展目标。短距离光通信中最主要的是指光纤到户。为满足光纤到户的应用需要，ITU-T提出了G.657标准光纤。符合G.657标准的光缆可以像铜缆一样，沿着建筑物内很小的拐角安装，因此非专业的技术人员也可以掌握施工的方法。

目前弯曲不敏感光纤主要有三种类型：阶跃折射率剖面光纤[J. Lightwave Technol., 2005,23(11):3494 ]、包层带凹槽折射率分布光纤[专利号为ZL200610024532.4的发明专利：具有波导结构的弯曲不敏感光纤，专利号为ZL200410061392.9的发明专利：弯曲不敏感光纤及其制备方法]和孔助光纤[Opt. Express, 2005, 13(12):4770]。这三种光纤虽然都具有抗弯曲的特点，但都是以减小光纤的模场直径为代价的。前两种类型所得到的光纤的弯曲损耗仍然较大。孔助光纤与普通光纤熔接时可以获得较低的损耗，并且光纤的弯曲损耗也很低，但由于光纤中引入了空气孔，其熔接技术较复杂，不利于工程应用，而且这种光纤活动连接时的连接损耗大，使其应用受到了限制。

发明内容

针对以上不足，本发明的目的是提出一种双模光纤，具有低弯曲损耗和大模场。本发明的另一目的是提供该双模光纤组成的通信系统，该系统能够实现宽范围的单模传输，并降低连接损耗。

本发明的双模光纤的技术方案是：包括纤芯和包层，在1.25-1.65 μm波长范围内，满足n_clad-n_core>0.004且r>4.5 μm，其中：n_clad为包层折射率，n_core为纤芯折射率，r为纤芯半径；光纤的LP₀₂模的截止波长λ_c介于1.1-1.25 μm之间，光纤保持双模传输；在1310 nm波长时，光纤的模场直径M=8~10.5 μm。

本发明利用上述双模光纤组成的光纤通信系统的技术方案是：包双模光纤、单模光纤、光发射机和光接收机，双模光纤两端分别连接单模光纤，单模光纤另一端分别连接光发射机和光接收机，所述双模光纤与单模光纤连接的横向错位小于1.5 μm。

本发明的有益效果：双模光纤利用纤芯与包层之间具有高折射率差的特点，实现低弯曲损耗传输；同时由于纤芯直径足够大，使光纤具有大的模场直径M。此种双模光纤的基模可以在弯曲半径很小时仍然具有低的弯曲损耗，其结构设计简单，制作工艺成熟，消除了引入空气孔等复杂光纤结构带来的机械性能变差的问题。

通信系统中双模光纤与普通单模光纤连接时，由于两者的基模模场相似，因此两者的连接损耗较小。由于双模光纤的高阶模（即LP₁₁模）与单模光纤的基模相差较大，单模光纤的基模与双模光纤的高阶模之间的耦合比例极低，一定的横向错位对信号传输带来影响比较低，并实现宽范围的单模传输。光信号将主要以基模形式在双模光纤中传输，从而有效地抑制双模光纤中的高阶模的产生，并在输出端抑制高阶模转换为单模光纤的基模，从而使高阶模对信号的串扰降到最低。

附图说明

图1光通信系统示意图；

图2不同纤芯直径下双模光纤的模场直径；

图3双模光纤的基模与普通单模光纤的基模的连接损耗图；

图4单模光纤的基模耦合到双模光纤的高阶模的连接损耗随波长的变化曲线；

图5单模光纤的基模耦合到双模光纤的高阶模的连接损耗随横向错位的变化曲线；

图6双模光纤的基模的弯曲损耗。

具体实施方式

双模光纤为一阶跃型光纤，包括纤芯和包层，在1.25-1.65 μm波长范围内，满足n_clad-n_core>0.004且r>4.5 μm，其中：n_clad为包层折射率，n_core为纤芯折射率，r为纤芯半径。光纤的包层和纤芯折射率差要尽可能的大，从而保证光纤具有低的弯曲损耗；同时，纤芯半径也要大一些，从而使光纤具有大的模场直径M。

双模光纤，在工作波长范围内均能且只能传输LP₀₁和LP₁₁模。对于阶跃型光纤而言，其传输模式数量由归一化频率大小决定：