[发明专利]一种抗弯曲多芯光纤

说明书

本发明涉及一种抗弯曲多芯光纤，包括有共同外包层和间隔布设在共同外包层中的纤芯，所述的纤芯至少为4个，其特征在于各个纤芯的间距为28～33μm，所述纤芯从内向外依次为芯层、内包层和下陷包层，所述芯层半径R1为3.4～4.2μm，相对折射率差Δ1为0.31～0.40％，所述内包层的半径R2为5～9μm，内包层相对相对折射率差Δ2为‑0.05～0.05％，所述下陷包层半径R3为11～16μm，下陷包层相对折射率差Δ3小于‑0.5％，下陷包层外包覆共同外包层，所述的共同外包层为纯二氧化硅层，该多芯光纤截止波长低，小弯曲半径下的宏弯性能好、寿命长，不仅可以用于成缆，而且可将该多芯光纤的使用范围拓展到器件领域。

技术领域

本发明涉及一种抗弯曲多芯光纤，属于光通信传输技术领域。

背景技术

近年来，随着云计算、大数据、移动互联网的兴起，具有高效服务器间协同以及数据处理能力的数据中心，成为了明显的信息总量和信息密度增长热点，从而对数据中心互连通信速率的提升提出迫切要求。由于数据中心互连通信呈现出设备数量众多、布线复杂、接口密度大等特点，仅仅依靠提高器件调制带宽，增加光纤链路或者具有不同稳定波长输出光源的数量，势必会增加系统运行或维护的成本、功耗、复杂度等。

近几年来，国际学术界提出采用空分复用SDM的方式可以解决上述技术难题。空分复用有两种方式，一是模式复用，即采用少模光纤，利用一根光纤传输2个以上的模式实现复用，增大系统容量。二是空间上的多芯复用，即单根光纤中具有多个单模芯子的光纤，实现多路复用的新传输技术。目前已有提出几种按单根光纤中的芯子数量分成4芯，7芯，10芯， 12芯和19芯光纤的多芯光纤等。多芯光纤中每个芯都是独立的光波导，在理论上这些多芯光纤中的N个芯子相应地可以将系统的总传输容量扩大N倍。

在2011年的OFC会议上，美国OFS公司报道了在7芯光纤中实现了56Tb/s的信号传输。同一年，日本NICT联合日本住友在7芯光纤中实现了109Tb/s的信号传输，这是首次实现单根光纤超过100Tb/s的传输实验。在2012年国际会议上，日本NICT首次报道了在19芯光纤上实现了超过305Tb/s的传输。同年ECOC会议上，日本报道了在12芯多芯光纤中实现了1Pb/s以上的信号传输实验，为未来通信网络扩容提供了技术储备。在2013年OFC会议上，首次有报道将7芯光纤用于数据中心的建设上，作为高速计算机的高度、高密度的并行互联。已有的这些多芯光纤在数据中心、通信线路与高速通信局域连接等领域都已经产生了应用。

多芯光纤已有多种剖面设计，但是大多关注光纤在通讯方面的应用，通常给出了光缆截止波长，而对光纤截止波长没有明确描述。如CN106575013B、CN105026965A、CN110161622A、CN106575013A等将多芯光纤的光缆截止波长设计为小于或等于1260nm，CN105324692B、CN103080797B等将多芯光纤的光缆截止波长设计为小于或等于1550nm。但是在器件领域，多芯光纤的使用长度通常为厘米级别，更加关注的是光纤截止波长，由于光缆截止波长通常比光纤截止波长大50-150nm，因此上述设计多芯光纤在器件中短波段使用时会产生高阶模，甚至无法正常使用。

同时，在器件内由于空间限制，光纤的弯曲半径可能会低至5mm。如果光纤设计时没有考虑光纤的在小弯曲半径下的弯曲损耗性能，这些光纤用于器件时，光纤串音增大将导致传输误码率的增大，严重时将导致通信失效，如CN105026965A、CN103080797B给出的光纤弯曲半径为30mm，专利文献CN103814312B给出的光纤弯曲半径为15mm，显然不适合在器件中使用。

同样的光纤在不同弯曲半径下受到的断裂应力差别很大，从而使用寿命有着很大差异，如果光纤制备时没有考虑到光纤小弯曲半径下的寿命，光纤在小弯曲半径下长期使用时会导致光纤断裂，严重影响器件寿命。目前多芯光纤设计时大多关注光纤的串扰，极少关注光纤寿命，少数涉及光纤寿命的也是在大弯曲半径下的光纤寿命，例如CN103814312B所述光纤在15mm的弯曲半径20年间的断裂概率为1.0×10-7以下，但未提及光纤在5mm弯曲半径下的寿命。

发明内容