[发明专利]一种低非线性系数少模光纤

说明书

本发明提出了一种低非线性系数少模光纤；其纤芯折射率呈渐变型分布，实现了光纤通信C波段低非线性系数、低差分模式群时延的三模式少模运作，且非线性系数和差分模式群时延在C波段范围内呈平坦分布；该光纤特性使其在光纤通信少模传输、移动通信Front‑haul少模传输等领域具有广阔应用前景。

技术领域

本发明涉及一种光纤波导结构，具体涉及一种低非线性系数少模光纤，可应用于光纤通信、光学信息处理等领域。

背景技术

光纤是光纤通信系统的重要传输介质；随着光纤制造技术的进一步发展，人们于1979年实现了在1550nm波段损耗约为0.2dB/km的低损耗光纤；低损耗光纤开启了光纤通信领域的革命历程，导致了非线性光纤光学领域出现；1995年，工作在1550nm波段的掺铒光纤放大器的商用化，使得光纤通信和非线性光纤光学得到巨大发展；各种类型的光纤和光纤通信系统得到广泛的关注和研究 [1 G. P.Agrawal, Nonlinear Fiber Optics, 5e,Elsevier Inc. Elsevier (Singapore) Pte Ltd. 2012, 1-648]。

为了解决单模光纤通信系统中光纤非线性引起的传输质量问题，业界采用了大有效面积光纤降低光纤非线性的解决方案。近年来，应用于空分复用光纤通信领域的少模光纤是光纤光学前沿研究热点之一；为了减小光纤非线性效应，文献[2 He Wen, HongjunZheng, Benyuan Zhu and Guifang Li, Experimental Demonstration of Long-Distance Analog Transmission over Few-Mode Fibers. OFC2015, M3E.2, 2015, 1-3]采用1550 nm波段130µm²模场面积的少模光纤，减小了模拟传输信号三阶交调畸变3 dB，提高了信号无杂散动态范围1.5 dB；文献[3 Mukasa K, Imamura K, Sugizaki R. Multi-core Few-mode optical fibers with large Aeff. European Conference andExhibition on Optical Communications. 2012: 1-3]提出了170µm² (LP₀₁) 和 250µm²(LP₁₁)的大有效面积少模光纤；文献[4 Kasahara M, Saitoh K, Sakamoto T, et al.Design of Three-Spatial-Mode Ring-Core Fiber. Journal of LightwaveTechnology, 2014, 32(7): 1337-1343.]提出了模场面积80到360µm²可调的大有效面积环形芯少模光纤；文献[5 Mingjun Li, et al. Low delay and large effective areafew-mode fibers for mode-division multiplexing. IEEE Opto-Electronics andCommunications Conference, 2012:495-496.]提出了模场面积186µm²(LP₀₁) 和 242µm²(LP₁₁)的大有效面积、低差分模式群时延的少模光纤，并演示了100 km少模传输实验。可见，为了减小光纤的非线性系数，增大光纤有效模场面积也是空分复用少模光纤的一种有效解决方案；又考虑到光纤的阶跃型折射率分布导致了较大的差分模式群时延；而折射率渐变型分布能有效降低差分模式群时延[6 Sillard P, Bigot-Astruc M, Molin D. Few-ModeFibers for Mode-Division-Multiplexed Systems [J]. Journal of LightwaveTechnology 2014, 32(16):2824-2829]；大有效模场面积、低非线性系数、折射率呈渐变型分布少模光纤研究非常重要；少模光纤的研究挑战在于实现较宽带宽的低非线性系数、低差分模式群时延的少模运作。