[发明专利]一种低串扰大模场面积多芯光纤及其制备方法

说明书

本发明涉及一种低串扰大模场面积多芯光纤及其制备方法，其特征在于：包括中芯、围绕在中芯外的包覆层I，以及沿光纤轴线延伸且呈正多边形排列的多个旁芯，覆盖中芯、包覆层I和多个旁芯的包覆层II；通过在制造中芯、旁芯、包覆层I以及包覆层II的工艺中掺入不同的元素使四部分的折射率产生一定的折射率差，四部分折射率从高到低依次为中芯、旁芯、包覆层I、包覆层II，这样设计的目的在于能够有效地抑制中芯和旁芯的芯间串扰，同时利用包覆层I的折射率比中芯和旁芯低的原理，进一步限制了中芯中的能量不外泄，包覆层II的折射率最低并且其处于多芯光纤的最外侧，抑制旁芯能量外泄，保证光纤结构稳定的同时，提高光信号的传输效率。

技术领域

本发明属于光纤技术领域，具体的涉及一种低串扰大模场面积多芯光纤及其制备方法。

背景技术

近年来，光纤通信以及光网络的高速发展促使能够实现大容量传输的光纤成为研究热点，如少模光纤、多芯光纤等。其中，基于空分复用的多芯光纤可在不增加光缆铺设空间和费用的情况下实现对光纤的扩容，更好地克服单模光纤传输容量的限制。研究多芯光纤将具有重要的应用前景。

多芯光纤，是同一包层中容纳多个纤芯的光纤，通过多个纤芯传播光信号。按照工作原理分类，主要分为传输型和耦合型多芯光纤。其中，传输型多芯光纤又被称为弱耦合型多芯光纤，其芯子间距较大，芯间能量耦合较小且每个芯子中的模式独立传输，多被用于信息的大容量传输。最新的研究结果显示，多芯光纤已经在光纤通信以及光网络领域中扮演着重要的角色，例如，在传输容量方面，基于双环形纤芯结构的31km长度的22芯多芯光纤实现了2.15Pbit/s的系统传输容量；在传输距离方面，基于单环纤芯结构的46km长度的12芯多芯光纤实现了105Tbit/s容量光信号最远26圈共计14350km传输。此外，多芯光纤还可用于大容量通信网所需高性能激光器、放大器、耦合器等重要光电子器件的研制。多芯光纤在未来大容量通信系统的发展中具有举足轻重的地位。

现有的传输型多芯光纤主要有：沟槽辅助型多芯光纤，采用沟槽辅助型折射率剖面减小芯间光耦合，实现小芯间距离和低串扰，但该方案使光纤折射率设计复杂，制作成本提高，需精确控制折射率分布，不易大规模商用化生产；另一种异质结构多芯光纤，通过增加各芯区之间光信号的传播常数差异，降低由于光纤弯曲引入的芯间串扰，但该方案不同纤芯设计将引入光传输时延差，不仅会增加传输损耗，且对于生产工艺和熔接工艺都提出了更高的要求。

中国专利CN103376501B，公开了一种多芯光纤，多个芯部，其沿着光纤轴线延伸；以及光学包层，其由石英玻璃形成并围绕所述多个芯部，其中，所述多个芯部中的两个相邻芯部之间的折射率差和直径均不同，芯部结构变化参数△(△n)/△(2a)为负值，△(△n)表示所述芯部之间的折射率差变化量并且以百分比表示，△(2a)表示所述芯部之间的直径变化量并且以微米表示，经由所述多个芯部传播的光信号之间的时滞为1ps/m以下，并且所述多个芯部中的所述两个相邻芯部之间的传播常数差大于0，该发明虽然可以减小芯部之间的时滞和串扰，但是为达到减少串扰的作用需要任意两个相邻的芯部直径均不相同，并且该专利需要在每一个芯部外沉积一光学包层，之后在芯部以及光学包层外有一和光学包层折射率相同的护套，组成结构复杂，并且芯部直径较小，再在较小芯部外沉积一定厚度的光学包层，制作工艺要求精度高，增加了制作成本。

中国专利CN105837025A，公开了一种高效制备掺杂光纤预制棒的方法及掺杂光纤预制棒，涉及光纤预制棒领域。该方法步骤如下：将稀土材料或功能金属材料与共掺剂配制成掺杂溶液，将高纯石英粉体与掺杂溶液混合，在100℃～150℃温度下烘干12～48小时，粉碎，筛选，得到掺杂石英粉体；将掺杂石英粉体沉积在靶棒的表面，形成掺杂芯层；将掺杂石英粉体替换为高纯石英粉体，使高纯石英粉体沉积在掺杂芯层的表面形成石英外包层；去除靶棒，将掺杂芯层和石英外包层形成的整体在高温下逐步熔缩，得到掺杂光纤预制棒。虽然该方法能够有效减少杂质引入，提高光纤预制棒的掺杂均匀性；但是该方法工艺繁琐，只是单用于单芯光纤预制棒的制备。