CN110109219B - 一种低串扰弱耦合空分复用光纤 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低串扰弱耦合空分复用光纤，涉及通信光纤领域，其包括多芯光纤包层；其中，所述多芯光纤包层中包含多个按照六方排布或其它轴对称方式排布的少模纤芯，所述少模纤芯的数量不低于3个；所述少模纤芯自内而外依次包括少模芯区、内包层和下陷包层。该空分复用光纤采用弱耦合少模光纤芯区和低串扰多芯光纤结构，使得整个光纤内部芯区之间和芯区内模式之间的信道完全分离，在输入和输出端配合复用/解复用技术完成链路通信传输，由此有效增加了光纤整体的传输容量且传输品质高。

Description

一种低串扰弱耦合空分复用光纤

技术领域

本发明属于通信光纤技术领域，具体涉及一种低串扰弱耦合空分复用光纤。

背景技术

目前光通信网络中单模光纤采用密集波分复用技术(Dense WavelengthDivision Multiplexing，DWDM)所利用的光谱效率正接近其理论极限，光纤性能即将受到非线性效应的限制。对于突破容量极限的工作，研究较多的是光信号的幅度和相位维度方面的多进制调制技术。但在实际系统中，光信号调制阶数提高后必然会需要更高的光信噪比和更低的非线性效应才能使得接收端顺利接收。因此，通过增加光信号调制阶数来提高光纤传输容量会受到一定的限制。

空分复用技术(Space Division Multiplexing)作为解决光纤传输容量问题的方法之一，其主要实现手段是在单根光纤内采用数个独立的纤芯(即芯分复用技术)，或在单个纤芯内采用数个相互独立的模式作为传输信道(即模分复用技术)，成倍地提高光纤传输能力。芯分复用和模分复用技术这两种方式对应的光纤产品分别是多芯光纤和少模光纤。多芯光纤(multicore fiber，MCF)是指在同一根光纤中各向同性地或各向异性地分布多个纤芯，实现数倍于普通单芯光纤的传输容量，并且不增加额外的光缆铺设空间与成本。另一方面，少模光纤(few mode fiber，FMF)相比单模光纤可以支持除LP01模式以外更多的模式，这些额外的模式之间相互独立，因此可以通过采用模分复用/解复用技术将这些模式用作独立的信道，极大提高光纤的传输容量。一般地，将上述独立信道的数目定义为此类光纤的空间集成维数密度。如果系统使用相同的传输设备和调制技术，不同光纤的空间集成维数密度可以用作对比标准单模光纤(G.652D)容量资源大小的单位。由线偏振模式的正交性可知，单位面积上空分复用光纤相比标准单模光纤的空间集成维数密度，为芯分复用和模分复用维度数量的乘积除以标准单模光纤包层面积。根据ITU-T标准，标准单模光纤(G.652D)的包层尺寸为125μm，则可知标准单模光纤的空间集成维数密度为1。假设有一款包层直径为250μm的七芯两模光纤，其空间集成维数密度为：

对于少模光纤，现阶段的少模光纤一般都是弱导折射率光纤。少模光纤的角向非对称高阶模群(LP_lm，l＞0)中包含两个简并且传播常数相同的LP_lma和LP_lmb模式。每个模式又包含两个偏振态。所以在不同的传输场景中，研究者将这四重简并当作思路信道分开利用或把一个模群当作一路/两路信道使用。在光纤中存在不同模式时，通常需要在接收端采用MIMO-DSP(multi-input-multi-output digital signal processing)信号处理技术消除模式耦合效应，然而MIMO-DSP的规模直接影响了通信系统的成本和功耗。目前多数少模光纤专利中所描述的少模光纤采用多层阶跃式折射率设计(例如参见专利CN104714273A和专利CN105204110A)，或采用幂指数分布式的渐变折射率设计(专利WO2015040446A1和专利WO2012161809A1)，其中，期望尽可能地抑制光纤内不同模式之间的差分模式群时延(Differential Modal Group Delay，DMGD)，避免出现较大的模间色散。

对于多芯光纤，包层内部各个纤芯作为传输信道相互独立。如果纤芯相互靠近，各个纤芯中的光信号将发生耦合，这一现象可以由光纤的耦合模理论进行解释。现有的多芯光纤为了避免多个纤芯之间的光耦合，将多芯光纤的纤芯采用六方排布型、圆形环绕型、矩形线列型或其它轴对称形式的芯区分布等排布方式。专利CN106371166A公开了一种单多模混合的多芯光纤，该多芯光纤中部芯区采用高带宽多模光纤芯区，单模芯区以六方排布的方式分布在周围；该光纤主要适用于短距离高通信密度的场景，并未涉及到光纤空分复用技术。专利CN105425335A和专利CN103399374A公开了两种通信用弯曲不敏感多芯光纤，各芯区采用了下馅环结构抑制了芯间串扰；光纤芯区的截止波长、色散和模场等参数满足G.652或G.657光纤指标；该类型多芯光纤属于空分复用光纤结构，但仅涉及一种芯区数量限定为7个的多芯光纤；所描述的光纤芯区采用的是简单阶跃型设计，只使用到了LP01模式一种模式的光信号传输，没有提及芯区内模式复用的情况，也未提及模式间串扰的抑制。多芯光纤采用下陷环结构这一点在中国专利CN106461858A中也有提及，这一专利还涉及到多芯光纤不同位置芯区有效折射率的控制，目的是为了防止光纤的截止波长向更长波段转移。可见，这种光纤采用的是多芯单模方式进行信号传输，没有涉及芯区内的模分复用技术。

鉴于目前多芯光纤绝大多数采用了多芯单模光纤结构，未完全发掘光纤内的容量资源。因此，为了进一步挖掘光纤内的容量资源，提高光纤内空间集成维数密度，目前存在的问题是急需研究开发一种将空分复用技术中的芯分复用技术和模分复用技术结合来以一种多维复用的方式最大化光纤内传输信道数量的低串扰弱耦合空分复用光纤。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种低串扰弱耦合空分复用光纤，其采用弱耦合少模光纤芯区和低串扰多芯光纤结构，使得整个光纤内部芯区之间和芯区内模式之间的信道完全分离，在输入和输出端配合复用/解复用技术完成链路通信传输，由此有效增加了光纤整体的传输容量且传输品质高。

为达到以上目的，本发明提供了一种低串扰弱耦合空分复用光纤，其包括多芯光纤包层；其中，所述多芯光纤包层中包含多个按照六方排布或其它轴对称方式排布的少模纤芯，所述少模纤芯的数量不低于3个；所述少模纤芯自内而外依次包括少模芯区、内包层和下陷包层。

在上述技术方案的基础上，所述少模芯区由掺氟石英材料或掺锗石英材料组成；所述内包层由掺氟石英材料或纯石英材料组成；所述下陷包层由掺氟石英材料或纯石英材料组成；所述多芯光纤包层由掺氟石英材料或纯石英材料组成。

在上述技术方案的基础上，所述少模芯区的半径为6.5～10.5μm；所述内包层的半径为7.5～11.8μm；所述下陷包层的半径为9.7～15.0μm；所述多芯光纤包层的半径为62.5～200μm。

在上述技术方案的基础上，相邻少模纤芯中的少模芯区之间的芯区间距为40～80μm。

在上述技术方案的基础上，所述少模芯区的折射率呈幂指数渐变分布或呈阶跃式分布；所述少模芯区与纯石英材料的相对折射率差为-0.25％～1.10％；所述内包层与纯石英材料的相对折射率差为-0.25％～0.30％，所述下陷包层与纯石英材料的相对折射率差为-0.75％～-0.30％，所述多芯光纤包层与纯石英材料的相对折射率差为-0.25％～0.10％。

在上述技术方案的基础上，当所述少模芯区的折射率呈幂指数渐变分布时，所述少模芯区的分布幂指数为1.75～2.25。

在上述技术方案的基础上，在1550nm工作波段，所述少模芯区支持2～10个线偏振模式的光信号。

在上述技术方案的基础上，在1550nm工作波段，所述少模芯区支持LP01、LP11、LP12、LP02、LP21、LP31中至少两种线偏振模式的光信号。

在上述技术方案的基础上，相邻线偏振模式之间的有效折射率差大于1×10^-3；当所述低串扰弱耦合空分复用光纤传输10km后，相邻线偏振模式之间的模式串扰小于-16.0dB，高阶模对LP01模式的串扰小于-19.5dB，相邻少模纤芯的少模芯区间的串扰小于-50dB。

在上述技术方案的基础上，所述少模芯区中所有线偏振模式的光信号在1550nm窗口的衰减均不大于0.25dB/km；所述少模芯区的高阶模对LP01模式的差分模式群时延为0.1～20ps/m；所述少模芯区的各阶线偏振模式的光信号在1550nm波段的模式色散为16.0～28.5ps/(nm·km)。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明提供的空分复用光纤采用弱耦合少模光纤芯区和低串扰多芯光纤结构，有效增加了光纤整体的传输容量。在短距离传输场景中，弱耦合少模光纤芯区提供了一种无MIMO-DSP技术的传输方式，降低了链路系统复杂度和成本。

(2)本发明提供的空分复用光纤在少模芯区的所有纤芯结构中引入一圈下陷包层，既满足纤芯模式选择条件，也能辅助抑制芯间串扰，保证各个少模芯区之间的独立性。

(3)本发明提供的空分复用光纤通过芯区结构的设计同时抑制了光纤的芯间串扰和模间串扰，降低了传输系统误码率，提高了传输品质。

附图说明

图1为本发明实施例中少模纤芯折射率剖面示意图。

图2为本发明实施例中阶跃型少模纤芯截面示意图，图中附图标记的含义如下：1-少模芯区；2-内包层；3-下陷包层；4-少模纤芯；5-多芯光纤包层。

图3为本发明实施例涉及的多种空分复用光纤的排布方式。

图4为本发明实施例3中LP01-LP11、LP11-LP21和LP21-LP31三组线偏振模式的有效模式折射率差随光纤芯区折射率差的变化；其中，横坐标Δn(％)表示芯区折射率差，纵坐标Δn_eff表示有效模式折射率差。

具体实施方式

为使本发明更加容易理解，以下结合附图及具体实施方式来详细说明本发明。应当理解，这些实施方式仅起说明性作用，并不用于限定本发明。

为了方便理解本发明，首先将本发明涉及的专业术语定义如下：

术语“少模纤芯”是指多芯光纤包层内多个按照六方排布或其它轴对称方式排布的芯区，光信号在少模纤芯中传导，并支持若干线偏振模式。

术语“少模芯区”是指位于少模纤芯的中心位置的区域，是光信号传输的主要区域。

术语“内包层”是指位于少模纤芯外的环形包层区域，用于分隔少模芯区和下陷包层。

术语“下陷包层”是指位于内包层外部的环形区域，用于降低少模纤芯的弯曲敏感度。同时，对于芯区间距相对较小的多芯光纤，下陷包层可用于抑制不同芯区之间的串扰。下陷包层外部连接着多芯光纤外围的多芯光纤包层。

术语“多芯光纤包层”是指除开少模纤芯的光纤圆形包层，外部包围的是光纤聚合物涂层。

术语“相对折射率差”的计算方法如下：

其中，n_i和n₀分别为各相应区域和纯石英材料在1550nm波长的折射率；

n₁和Δ₁分别代表少模芯区的折射率及其与纯石英材料的相对折射率差，n₂和Δ₂分别代表内包层的折射率及其与纯石英材料的相对折射率差，n₃和Δ₃分别代表下陷包层的折射率及其与纯石英材料的相对折射率差，n₄和Δ₄分别代表多芯光纤包层的折射率及其与纯石英材料的相对折射率差。

术语“幂指数折射率分布”满足：

其中，n₁为少模芯区的折射率；n_axial为光纤轴心的折射率；r为离开光纤轴心的距离，R₁为少模芯区半径；α为分布幂函数，Δ_axial为轴心相对于纯石英材料的相对折射率差。

因此，对于幂指数折射率分布光纤，已知纯石英材料的折射率为常数n₀，则n_axial可以通过Δ_axial及如下相对折射率差公式可以计算得到：

n_axial＝n₀(Δ_axial+1)

进而，根据

可以建立某一位置(r)与该位置折射率值

之间的函数关系。

术语“有效模式折射率”的计算方法如下：

对于光纤内的传输导模，可由其传播常数β定义一个有效折射率：

其中，k₀代表光纤在真空中传播的波数。对于光纤中导模，可以知道：n₁＞n_eff＞n₂。

如前所述，鉴于现有的多芯光纤绝大多数采用了多芯单模光纤结构，没有涉及芯区内的模分复用技术。为了进一步发掘光纤内的容量资源，提高光纤内空间集成维数密度，本发明的发明人在通信光纤技术领域经过大量的试验研究发现，采用弱耦合少模光纤芯区和低串扰多芯光纤结构，使得整个光纤内部芯区之间和芯区内模式之间的信道完全分离(即使得各个少模纤芯相互隔离，独立传输信号，最大程度降低芯间串扰；同时使得各个少模纤芯内支持若干线偏振模式，独立传输信号，最大程度降低模间耦合以抑制模间串扰)，由此可以有效增加光纤整体的传输容量。特别是，与现有的少模光纤期望尽可能地抑制光纤内不同模式之间的差分模式群时延(DMGD)所不同的是，本发明提出的弱耦合设计的光纤结构中反而需要具有一定程度的DMGD，此时模式间的有效折射率相隔较远，不同模式之间的耦合得以抑制。本发明正是基于上述发现作出的。

参见图2所示，本发明实施方式提供了一种低串扰弱耦合空分复用光纤，其包括多芯光纤包层5，其中，所述多芯光纤包层5中包含多个按照六方排布或其它轴对称方式排布的少模纤芯4，所述少模纤芯4的数量不低于3个；所述少模纤芯4自内而外依次包括少模芯区1、内包层2和下陷包层3。

优选地，所述少模芯区1由掺氟石英材料或掺锗石英材料组成；所述内包层2由掺氟石英材料或纯石英材料组成；所述下陷包层3由掺氟石英材料或纯石英材料组成；所述多芯光纤包层5由掺氟石英材料或纯石英材料组成。

优选地，所述少模芯区1的半径为6.5～10.5μm；所述内包层2的半径为7.5～11.8μm；所述下陷包层3的半径为9.7～15.0μm；所述多芯光纤包层5的半径为62.5～200μm。更优选地，所述少模芯区1的半径为7.2～8.4μm；所述内包层2的半径为8.6～10.4μm；所述下陷包层3的半径为11.8～13.0μm；所述多芯光纤包层5的半径为110～130μm。

优选地，相邻少模纤芯4中的少模芯区1之间的芯区间距为40～80μm。

参见图1所示，所述少模芯区1的折射率呈幂指数渐变分布或呈阶跃式分布；所述少模芯区1与纯石英材料的相对折射率差为-0.25％～1.10％；所述内包层2与纯石英材料的相对折射率差为-0.25％～0.30％，所述下陷包层3与纯石英材料的相对折射率差为-0.75％～-0.30％，所述多芯光纤包层5与纯石英材料的相对折射率差为-0.25％～0.10％。优选地，所述少模芯区1与纯石英材料的相对折射率差为0.47％～0.85％；所述内包层2与纯石英材料的相对折射率差为-0.10％～0.10％，所述下陷包层3与纯石英材料的相对折射率差为-0.45％～-0.35％，所述多芯光纤包层5与纯石英材料的相对折射率差为-0.25％～0.10％。

进一步地，当所述少模芯区1的折射率呈幂指数渐变分布时，所述少模芯区1的分布幂指数为1.75～2.25。

优选地，在1550nm工作波段，所述少模芯区1支持2～10个线偏振模式的光信号。

优选地，在1550nm工作波段，所述少模芯区1支持LP01、LP11、LP12、LP02、LP21、LP31中至少两种线偏振模式的光信号。

优选地，相邻线偏振模式之间的有效折射率差大于1×10^-3；当所述低串扰弱耦合空分复用光纤传输10km后，相邻线偏振模式之间的模式串扰小于-16.0dB，高阶模对LP01模式的串扰小于-19.5dB，相邻少模纤芯4的少模芯区1间的串扰小于-50dB。

优选地，所述少模芯区1中所有线偏振模式的光信号在1550nm窗口的衰减均不大于0.25dB/km；所述少模芯区1的高阶模对LP01模式的差分模式群时延为0.1～20ps/m；所述少模芯区1的各阶线偏振模式的光信号在1550nm波段的模式色散为16.0～28.5ps/(nm·km)。

下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明。

实施例

实施例1

本实施例提供的低损耗弱耦合空分复用光纤的少模芯区1采用阶跃折射率分布设计，并按照六方排布构成七芯光纤。少模芯区1使用掺锗石英材料，与纯石英的相对折射率差Δ₁为0.30％。内包层2、下陷包层3和多芯光纤包层5全部使用掺氟石英材料，其中内包层2与纯石英的相对折射率差Δ₂为-0.14％，下陷包层3与纯石英的相对折射率差Δ₃为-0.54％。多芯光纤包层5与纯石英的相对折射率差Δ₄为-0.11％。该空分复用光纤的少模芯区1的半径R₁为6.7μm，内包层2的半径R₂为7.9μm，下陷包层3的半径R₃为11.0μm。该空分复用光纤的芯区间距为60μm，多芯光纤包层5的半径R₄为85μm。

本实施例提供的低损耗弱耦合空分复用光纤的少模芯区1内支持LP01、LP11两个模式，光纤空间集成维数密度比标准单模光纤提高7.57倍。

其中光纤的LP01和LP11模式间的有效折射率差为2.5×10^-3。经过10km传输后，LP11-LP01模间串扰为-21.4dB。该空分复用光纤相邻纤芯间串扰为-63dB。

LP01和LP11模式的光信号在1550nm波段的衰减分别为0.194dB/km和0.202dB/km，LP11-LP01的差分模式群时延为0.7ps/m，LP01和LP11模式光信号在1550nm波段的模式色散分别为21.8ps/(nm·km)和21.5ps/(nm·km)。

实施例2

本实施例提供的低损耗弱耦合空分复用光纤的少模芯区1采用渐变折射率分布设计，并按照六方排布构成七芯光纤。少模芯区1使用掺锗石英材料，折射率渐变分布的幂指数为1.96，芯区轴向处折射率最大值与纯石英的相对折射率差Δ_axial为0.50％。内包层2使用掺氟石英材料，与纯石英的相对折射率差Δ₂为-0.03％。下陷包层3采用掺氟石英材料，与纯石英的相对折射率差Δ₃为-0.40％。多芯光纤包层5使用纯石英材料。该空分复用光纤的少模芯区1的半径R₁为8.0μm，内包层2的半径R₂为9.15μm，下陷包层3的半径R₃为12.7μm。该空分复用光纤的芯区间距为70.6μm，多芯光纤包层5的半径R₄为100μm。

本实施例提供的低损耗弱耦合空分复用光纤的少模芯区1内支持LP01、LP11两个模式，光纤空间集成维数密度比标准单模光纤提高5.47倍。

其中光纤的LP01和LP11模式间的有效折射率差为2.1×10^-3。经过10km传输后，LP11-LP01模间串扰为-20.6dB。该空分复用光纤相邻纤芯间串扰为-68dB。

LP01和LP11模式的光信号在1550nm波段的衰减分别为0.227dB/km和0.232dB/km。LP11-LP01的差分模式群时延为0.25ps/m，LP01和LP11模式光信号在1550nm波段的模式色散分别为17.7ps/(nm·km)和16.8ps/(nm·km)。

实施例3

本实施例提供的低损耗弱耦合空分复用光纤的少模芯区1采用阶跃折射率分布设计，并按照六方排布构成七芯光纤。少模芯区1使用掺锗石英材料，与纯石英的相对折射率差Δ₁为0.80％。内包层2使用掺氟石英材料，与纯石英的相对折射率差Δ₂为-0.02％。下陷包层3使用掺氟石英材料，与纯石英的相对折射率差Δ₃为-0.51％。多芯光纤包层5使用纯石英材料。该空分复用光纤的少模芯区1的半径R₁为8.4μm，内包层2的半径R₂为9.15μm，下陷包层3的半径R₃为11.75μm。该空分复用光纤的芯区间距为60μm，多芯光纤包层5的半径R₄为90μm。

本实施例提供的低损耗弱耦合空分复用光纤的少模芯区1内支持LP01、LP11、LP21和LP31四个模式，光纤空间集成维数密度比标准单模光纤提高13.5倍。

其中光纤的LP01、LP11、LP21和LP31四个模式间有效折射率差随光纤芯区折射率差的变化如图4所示，且光纤的LP01、LP11、LP21和LP31四个模式间有效折射率差最小值为1.8×10^-3，即均满足大于1.0×10^-3的条件。因此，光纤纤芯内LP01、LP11、LP21和LP31四个线偏振模式保持弱耦合。经过10km传输后，相邻模式LP11-LP01，LP21-LP11和LP31-LP21三种模间串扰分别为-18.4dB，-17.2dB和-18.1dB。高阶模LP21及LP31对LP01模式的模间串扰分别为-21.9dB和-22.2dB。该空分复用光纤中相邻纤芯之间传输10km的芯间串扰为-64dB。

LP01、LP11、LP21和LP31四个模式的光信号在1550nm波段的衰减依次为0.204dB/km，0.209dB/km，0.214dB/km和0.223dB/km。LP11-LP01，LP21-LP01和LP31-LP01的差分模式群时延分别为3.9ps/m，8.7ps/m和13.6ps/m。LP01、LP11、LP21和LP31四个模式的光信号在1550nm波段的模式色散分别为21.9ps/(nm·km)、22.47ps/(nm·km)、22.75ps/(nm·km)和23.28ps/(nm·km)。

实施例4

本实施例提供的低衰减弱耦合空分复用光纤的少模芯区1采用渐变折射率分布设计，并按照六方排布构成十九芯光纤。少模芯区1使用掺锗石英材料，折射率渐变分布的幂指数为2.11，芯区轴向处折射率最大值与纯石英的相对折射率差Δ_axial为0.40％。内包层2使用纯石英材料。下陷包层3采用掺氟石英材料，与纯石英的相对折射率差Δ₃为-0.43％。多芯光纤包层5使用纯石英材料。该空分复用光纤的少模芯区1的半径R₁为9.0μm，内包层2的半径R₂为10.05μm，下陷包层3的半径R₃为13.2μm。该空分复用光纤的芯区间距为50.4μm，多芯光纤包层5的半径R₄为125μm。

本实施例提供的低衰减弱耦合空分复用光纤的少模芯区1内支持LP01、LP11两个模式，光纤空间集成维数密度比标准单模光纤提高9.5倍。

其中光纤的LP01和LP11模式间的有效折射率差为2.33×10^-3。经过10km传输后，LP11-LP01模间串扰为-21.8dB。该空分复用光纤相邻纤芯间串扰为-66dB。

LP01和LP11模式的光信号在1550nm波段的衰减分别为0.216dB/km和0.220dB/km。LP11-LP01的差分模式群时延为0.54ps/m，LP01和LP11模式的光信号在1550nm波段的模式色散分别为18.6ps/(nm·km)和19.3ps/(nm·km)。

实施例5

本实施例提供的低衰减弱耦合空分复用光纤的少模芯区1采用阶跃折射率分布设计，并按照六方排布构成七芯光纤。少模芯区1使用掺锗石英材料，与纯石英的相对折射率差Δ₁为0.83％。内包层2使用掺氟石英材料，与纯石英的相对折射率差Δ₂为-0.08％。下陷包层3采用掺氟石英材料，与纯石英的相对折射率差Δ₃为-0.34％。多芯光纤包层5使用纯石英材料。该空分复用光纤的少模芯区1的半径R₁为8.05μm，内包层2的半径R₂为9.7μm，下陷包层3的半径R₃为12.86μm。该空分复用光纤的芯区间距为67.7μm，多芯光纤包层5的半径R₄为105μm。

本实施例提供的低衰减弱耦合空分复用光纤的少模芯区1内支持LP01、LP11、LP02、LP21、LP31和LP12六个模式，光纤空间集成维数密度比标准单模光纤提高14.88倍。

其中光纤的LP01、LP11、LP02、LP21、LP31和LP12六个模式间有效折射率差的最小值为1.2×10^-3。经过10km传输后，相邻模式LP11-LP01，LP02-LP11，LP21-LP02，LP31-LP21和LP12-LP31五种模间串扰分别为-17.4dB，-17.1dB，-16.8dB，-16.9dB和-17.2dB。高阶模式LP02、LP21、LP31和LP12对LP01模式的模间串扰分别为-21.2dB，-21.6dB，-19.4dB和-20.0dB。该空分复用光纤中相邻纤芯之间传输10km的芯间串扰为-55dB。

LP01、LP11、LP02、LP21、LP31和LP12六个模式的光信号在1550nm波段的衰减依次为0.225dB/km，0.236dB/km，0.233dB/km，0.238dB/km，0.243dB/km和0.248dB/km。LP11-LP01，LP02-LP01，LP21-LP01，LP31-LP01和LP12-LP01差分模式群时延分别为6.1ps/m，10.3ps/m，11.8ps/m，17.6ps/m和13.0ps/m。LP01、LP11、LP02、LP21、LP31和LP12六个模式的光信号在1550nm波段的模式色散分别为20.6ps/(nm·km)、22.8ps/(nm·km)、23.5ps/(nm·km)、21.7ps/(nm·km)、24.6ps/(nm·km)和26.5ps/(nm·km)。

实施例6

本实施例提供的低衰减弱耦合空分复用光纤的少模芯区1采用阶跃折射率分布设计，并按照六方排布构成三十七芯光纤。少模芯区1使用掺锗石英材料，与纯石英的相对折射率差Δ₁为0.415％。内包层2使用掺氟石英材料，与纯石英的相对折射率差Δ₂为-0.06％。下陷包层3使用掺氟石英材料，与纯石英的相对折射率差Δ₃为-0.55％。多芯光纤包层5使用纯石英材料。该空分复用光纤的少模芯区1的半径R₁为6.9μm，内包层2的半径R₂为7.9μm，下陷包层3的半径R₃为10.7μm。该空分复用光纤的芯区间距为42.3μm，多芯光纤包层5的半径R₄为150μm。

本实施例提供的低损耗弱耦合空分复用光纤的少模芯区1内支持LP01、LP11两个模式，光纤空间集成维数密度比标准单模光纤提高12.85倍。

其中光纤的LP01和LP11模式间的有效折射率差为2.0×10^-3。经过10km传输后，LP11-LP01模间串扰为-20.2dB。该空分复用光纤相邻纤芯间串扰为-61dB。

LP01和LP11模式的光信号在1550nm波段的衰减分别为0.230dB/km和0.236dB/km。LP11-LP01的差分模式群时延为0.58ps/m，LP01和LP11模式的光信号在1550nm波段的模式色散分别为22.4ps/(nm·km)和23.1ps/(nm·km)。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为在本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种低串扰弱耦合空分复用光纤，其包括多芯光纤包层(5)，其特征在于，所述多芯光纤包层(5)中包含多个按照六方排布或其它轴对称方式排布的少模纤芯(4)，所述少模纤芯(4)的数量不低于3个；所述少模纤芯(4)自内而外依次包括少模芯区(1)、内包层(2)和下陷包层(3)；

所述少模芯区(1)的半径为6.5～10.5μm；所述内包层(2)的半径为7.5～11.8μm；所述下陷包层(3)的半径为9.7～15.0μm；所述多芯光纤包层(5)的半径为62.5～200μm；

所述少模芯区(1)的高阶模对LP01模式的差分模式群时延为0.25～20ps/m。

2.根据权利要求1所述的低串扰弱耦合空分复用光纤，其特征在于，所述少模芯区(1)由掺氟石英材料或掺锗石英材料组成；所述内包层(2)由掺氟石英材料或纯石英材料组成；所述下陷包层(3)由掺氟石英材料或纯石英材料组成；所述多芯光纤包层(5)由掺氟石英材料或纯石英材料组成。

3.根据权利要求1所述的低串扰弱耦合空分复用光纤，其特征在于，相邻少模纤芯(4)中的少模芯区(1)之间的芯区间距为40～80μm。

4.根据权利要求1所述的低串扰弱耦合空分复用光纤，其特征在于，所述少模芯区(1)的折射率呈幂指数渐变分布或呈阶跃式分布；所述少模芯区(1)与纯石英材料的相对折射率差为-0.25％～1.10％；所述内包层(2)与纯石英材料的相对折射率差为-0.25％～0.30％，所述下陷包层(3)与纯石英材料的相对折射率差为-0.75％～-0.30％，所述多芯光纤包层(5)与纯石英材料的相对折射率差为-0.25％～0.10％。

5.根据权利要求4所述的低串扰弱耦合空分复用光纤，其特征在于，当所述少模芯区(1)的折射率呈幂指数渐变分布时，所述少模芯区(1)的分布幂指数为1.75～2.25。

6.根据权利要求1所述的低串扰弱耦合空分复用光纤，其特征在于，在1550nm工作波段，所述少模芯区(1)支持2～10个线偏振模式的光信号。

7.根据权利要求6所述的低串扰弱耦合空分复用光纤，其特征在于，在1550nm工作波段，所述少模芯区(1)支持LP01、LP11、LP12、LP02、LP21、LP31中至少两种线偏振模式的光信号。

8.根据权利要求6所述的低串扰弱耦合空分复用光纤，其特征在于，相邻线偏振模式之间的有效折射率差大于1×10^-3；当所述低串扰弱耦合空分复用光纤传输10km后，相邻线偏振模式之间的模式串扰小于-16.0dB，高阶模对LP01模式的串扰小于-19.5dB，相邻少模纤芯(4)的少模芯区(1)间的串扰小于-50dB。

9.根据权利要求1所述的低串扰弱耦合空分复用光纤，其特征在于，所述少模芯区(1)中所有线偏振模式的光信号在1550nm窗口的衰减均不大于0.25dB/km；所述少模芯区(1)的各阶线偏振模式的光信号在1550nm波段的模式色散为16.0～28.5ps/(nm·km)。

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