[实用新型]一种大有效模场面积少模光纤

说明书

技术领域

本专利申请涉及一种少模光纤波导结构，具体涉及一种大有效模场面积少模光纤，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[1G.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，业界采用了大有效模场面积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[2He Wen,Hongjun Zheng, Benyuan Zhu and Guifang Li,Experimental Demonstration of Long-Distance Analog Transmission over Few-Mode Fibers.OFC2015,M3E.2,2015,1-3]采用1550nm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3dB，提高了信号无杂散动态范围1.5dB；文献 [3Mukasa K,Imamura K,Sugizaki R.Multi-core Few-mode optical fibers with large Aeff. European Conference and Exhibition on Optical Communications.2012:1-3]提出了170 μm²(LP01)和250μm²(LP11)的大有效模场面积少模光纤；文献[4Kasahara M,Saitoh K, Sakamoto T,et al.Design of Three-Spatial-Mode Ring-Core Fiber.Journal of Lightwave Technology,2014,32(7):1337-1343.]提出了模场面积80到360μm²可调的大有效模场面积环形芯少模光纤；综上，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；少模光纤的研究挑战在于实现较宽带宽的大有效模场面积、低非线性系数的少模运作。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是实现光纤通信C波段大有效模场面积、低非线性系数的少模运作，且非线性系数在C波段范围内呈平坦分布。

为了解决这些问题，在国家自然科学基金(编号61671227和61431009)、山东省自然科学基金(ZR2011FM015)、“泰山学者”建设工程专项经费支持下，本专利提出了一种大有效模场面积少模光纤；其纤芯中心到包层的折射率呈渐变型分布；实现了光纤通信C 波段的大有效模场面积、低非线性系数的三模式少模运作，给出了所提出的少模光纤的各种参量随入射波长变化规律；为光纤通信Front-haul少模传输实用化提供了支持。

本实用新型的具体采用的技术方案如下：

本专利提出的一种大有效模场面积少模光纤横截面整体上是由纯二氧化硅基质包层和掺杂二氧化硅纤芯组成；所述光纤的纤芯外径、包层外径依次对应R1＝26μm和R2＝100μm；光纤包层和纤芯中心折射率分别为1.444024和1.444874；纤芯中心到包层的折射率呈渐变型分布；折射率按照方程

设置，式中n₁表示纤芯中心折射率，n₂表示包层折射率，r表示光纤中任意一点到轴心的距离，a＝R1＝26μm是光纤纤芯外径；采用全矢量有限元方法研究该少模光纤特性。

本实用新型的有益效果如下：

1.所提出的光纤实现了光纤通信C波段的大有效模场面积、低非线性系数的三模式少模运作，且非线性系数在C波段范围内呈平坦分布；

2.该光纤特性使其在光纤通信少模传输、Front-haul少模传输等领域具有广阔应用前景。

附图说明