CN110418990B - 空分复用所用的弱耦合少模光纤 - Google Patents

Abstract

一种少模光纤，包括光纤芯和包围光纤芯的光包层。FMF具有阶跃折射率分布。光纤芯具有纤芯外半径R₁≥7.5μm、以及纤芯折射率差Δn₁使得14.5×10^‑3<Δn₁<24×10^‑3。光包层包括：折射率环，其具有：环内半径R_r1，其在12μm和19μm之间；环折射率差Δn_r，使得Δn₁/Δn_r在2和4之间；环体积

其在1.8μm²和4.1μm²之间，其中R_r2是环外半径；内包层，其在光纤芯和折射率环之间，具有内包层内半径R_i1和内包层外半径R_i2，内包层具有内包层折射率差Δn_clad1，其在‑1.0×10^‑3和1.0×10^‑3之间。

Description

空分复用所用的弱耦合少模光纤

技术领域

本发明涉及光纤传输领域，并且更具体地涉及空分复用所用的改进的少模光纤设计。

背景技术

传统上，光纤包括传输光信号的光纤芯以及将光信号限制在光纤芯内的光包层。为此，纤芯的折射率n_co大于包层的折射率n_Cl。通常，光纤通过使光纤的折射率(n)与半径(r)相关联的折射率分布来表征：在x轴上示出相对于光纤中心的距离r，并且在y轴上示出半径r处的折射率n(r)与光包层的折射率n_Cl之间的差Dn。

如今，主要存在多模光纤和单模光纤这两类光纤。在多模光纤中，对于给定波长，多个光模式沿着光纤同时传播，而在单模光纤中，高阶模(以下称为HOM)是被截止或被高度衰减的。

单模光纤通常用于长距离应用、电信中的城域网、接入网和房屋应用、CATV和公用事业网。为了获得能够传输单模光信号的光纤，需要直径相对较小(通常在5μm和11μm之间)的纤芯。为了满足高速或高比特率的应用(例如，≥10Gbps)的要求，标准单模光纤需要使用被调谐成通常以1550nm的波长进行工作的调制单模激光发射器。然而，单模光纤存在非线性问题，而这成为光纤传输容量的主要限制。

多模光纤通常用于诸如局域网(LAN)、多住户单元(MDU)和数据中心(DC)等(更通常已知为室内网络)的要求高带宽的短距离应用。多模光纤的纤芯的直径通常为50μm或62.5μm。电信中最普遍的多模光纤是渐变折射率分布光纤。通过使模间色散(即，沿着光纤的光模式的传播延迟时间或组速度之间的差，还被称为差分模式组延迟即DMGD)最小化，这种折射率分布针对给定波长(通常为850nm)保证高的模态带宽。

由于经由光纤网络的数据业务持续呈指数增长，因此针对特别是跨越长距离的不断增长的每光纤业务的需求不断增加。为此，开发了使得多个单独数据流能够共用同一光纤的复用技术。在这些技术中，一个有前景的方法是空分复用(SDM)，其中在该空分复用中，利用单个光纤所引导的多个光信号模式中的各个模式来提供该光纤内的多个数据通道。

这种技术要求开发被称为少模光纤的新型光纤，其中这种少模光纤支持多于一个的空间模式，但比多模光纤所支持的空间模式少。PCT专利文献WO2011/094400中特别讨论的这种少模光纤支持约2至50个模。

使用少模光纤(FMF)的空分复用传输由于有可能使单模传输的容量增大了要使用的模式的数量倍，因而近来受到极大关注。

少模光纤的一个设计方法在于使模式耦合最小化，使得不论LP(线性偏振)模的数量如何，都可以使用简单的2×2(非简并LP模)或4×4(两倍简并LP模)的多输入多输出技术来单独检测各LP模。

增加实际可以使用的LP模的数量是具有挑战性的问题，因为在增加传输所使用的LP模的数量时，模式耦合增加。

因而，需要少模光纤的精心设计，以便减少最终将限制传输到达范围的模式耦合。可以通过增大任何后续LP模之间的有效折射率差来减少该模式耦合。这样的增大有效折射率差可以通过增大纤芯折射率来实现，然而增大纤芯折射率会导致不期望的衰减损耗的增加和有效面积的减小。应保持有效面积高以限制模内非线性。

专利文献US2002/0164140公开了在工作“带”中表现出仅三个良好导模的一系列光纤分布。通过改变纤芯区域中的有效折射率来实现模式数量的减少。纤芯区域中的折射率的变化改变了模式的出现顺序，由此得到更少的导模和更少的多径干扰(MPI)。在一个实施例中，折射率环包括凹型折射率的区域，并且在该区域中找到导模其中之一的零能点。在另一实施例中，纤芯中的折射率的变化是与期望模式的零点一致地定位的。在一些实施例中，经历了约-400ps/nm/km的负色散，同时MPI被最小化。在另一实施例中，光纤分布还通过适合于补偿传输光纤的链路的负斜率来表征。

这种现有技术的FMF仅支持3个LP模，并且是针对色散补偿所设计的。包层中的环用于控制更高阶模的色散和色散斜率。

专利文献US2014/0064686公开了具有期望的传输性质的纤芯相对Δ(delta)低(接近0.8％)的改进的阶跃折射率和GRaded INdex(GRIN)光纤。这些较低的Δ光纤由于瑞利散射降低而具有较低的衰减损耗，这对于改善多模复用的性能是期望的。光纤设计包括优化的凸型三角形分布和凹型包层分布，以支持两个和四个LP模。

这样的现有技术设计集中于在期望的模式之间具有强的模式耦合且消除了不期望的更高阶模的FMF。

这些现有技术设计均不能够在保持衰减损耗低且保持有效面积高的同时增加弱耦合少模光纤的传输容量。

因此，需要传输容量增加、衰减损耗低且有效面积高的改进的少模光纤分布。

发明内容

在本发明的实施例中，公开了一种少模光纤，其包括光纤芯和包围所述光纤芯的光包层。所述少模光纤具有阶跃折射率分布(即，具有以下特征的折射率分布：在纤芯内折射率均匀，并且在纤芯-包层界面处折射率急剧下降，使得包层具有较低的折射率)，并且所述光包层在其外边缘(在光纤的玻璃部分的端部)具有折射率n_Cl。所述光纤芯具有纤芯外半径R₁以及相对于光包层的折射率n_Cl的纤芯折射率差Δn₁，使得14.5×10^-3<Δn₁<24×10^-3，其中R₁≥7.5μm。所述光包层包括：

-折射率环，其具有：

○环内半径R_r1，其在12μm和19μm之间；

○相对于所述光包层的折射率n_Cl的环折射率差Δn_r，使得Δn₁/Δn_r在2和4之间；

○环体积

其在1.8μm²和4.1μm²之间，其中R_r2是环外半径；

-内包层，其在所述光纤芯和所述折射率环之间，具有内包层内半径R_i1和内包层外半径R_i2，所述内包层具有相对于所述光包层的折射率n_Cl的内包层折射率差Δn_clad1，其在-1.0×10^-3和1.0×10^-3之间，

折射率差Δn₁、Δn_r和Δn_clad1是在波长λ＝633nm处确定的。

因而，本发明依赖于对少模光纤的设计的新颖且创造性的方法。实际上，这种光纤的结构特征允许少模光纤引导比用于传输的LP模多的LP模。通过在包层中添加折射率环来将不用于传输的更高阶模(HOM)与用于传输的模从空间上分离。这样的折射率环使HOM和用于传输的LP模之间的空间重叠最小化。减少模式之间的空间重叠使得能够在对模式之间的折射率差的约束相同的状态下进一步减少模式耦合，或者在保持相同水平的模式耦合的同时释放对模式之间的折射率差的约束。

因而，设计与用于传输的LP模的数量相比引导更多的LP模的这种少模光纤使得能够改进用于传输的LP模的性质。根据本发明的弱耦合少模光纤与现有技术的FMF相比，在保持衰减损耗低和有效面积高的同时，表现出增加的传输容量。

根据本发明的实施例，纤芯外半径R₁和内包层内半径R_i1基本上相等，这意味着R_i1-R₁≤1μm；并且内包层外半径R_i2和环内半径R_r1基本上相等，这意味着R_r1-R_i2≤1μm。

根据本发明的实施例，相对于所述光包层的折射率n_Cl的所述内包层折射率差Δn_clad1在λ＝633nm处在-0.5×10^-3和0.5×10^-3之间。

根据本发明的另一实施例，所述光纤芯包括包围光纤的光轴的凹型内纤芯，所述凹型内纤芯具有：凹型内纤芯外半径R_c，使得0.8μm<R_c<(R₁-2)μm；以及相对于所述光包层的折射率n_Cl的均匀的凹型内纤芯折射率差Δn_c，使得0<Δn₁-Δn_c<3.0×10^-3，折射率差Δn_c和Δn₁是在λ＝633nm处确定的。

因而，根据本实施例，纤芯包括具有均匀的凹型内纤芯折射率差Δn_c的凹型内纤芯和具有均匀的外纤芯折射率差Δn₁的外纤芯。添加这样的凹型内纤芯具有在减少LP₂₁模和LP₀₂模之间的耦合的同时、增大这些模式之间的最小折射率差的附加优点。

根据实施例，所述光包层包括具有中间包层内半径R_int1和中间包层外半径R₂的中间包层，所述中间包层具有相对于所述光包层的折射率n_Cl的中间包层折射率差Δn_clad2，其在λ＝633nm处在-1.0×10^-3和1.0×10^-3之间，优选地，在λ＝633nm处在-0.5×10^-3和0.5×10^-3之间。

根据实施例，所述环外半径R_r2和所述中间包层内半径R_int1基本上相等，这意味着R_int1-R_r2≤1μm。

根据实施例，所述中间包层折射率差Δn_clad2如下：|Δn_clad1-Δn_clad2|≤1.0×10^-3。内包层和中间包层这两者具有相同的折射率差(Δn_clad1＝Δn_clad2)，这也是可以的。

根据实施例，所述中间包层外半径如下：R₂≤30μm。这样的特征使光纤的制造容易。

根据实施例，本发明的所述少模光纤引导至少n+1个LP模，其中n是6≤n≤12的整数，所述至少n+1个LP模包括前n个LP模和至少一个更高阶模即HOM。所述前n个LP模中的任两个模之间的最大耦合重叠系数COC_max低于25％，所述前n个LP模中的任何模和所述至少一个更高阶模中的任何更高阶模之间的最大耦合重叠系数COC_max低于15％，其中，通过以下的公式来定义LP_μν模和LP_κι模之间的耦合重叠系数COC_μν，κι：

其中：

ψ_μν是在光纤期望的工作传输波长λ_op处、在半径r和角度θ处(即，在横向于光纤且相对于光纤居中的轴的坐标系中的极距r和角度θ处)的LP_μv模的模场振幅分布，

ψ_κι是在光纤期望的工作传输波长即在λ_op处、在半径r和角度θ处(即，在横向于光纤且相对于光纤居中的轴的坐标系中的极距r和角度θ处)的LP_κι模的模场振幅分布，

是λ_op处的LP_μv模的有效折射率，

是λ_op处的LP_κι模的有效折射率，

μ、v、κ、ι是非负整数。

因而，这样的FMF引导用于传输的至少六个弱耦合LP模、以及一个或多个不需要的更高阶模，其中由于在包层中添加了折射率环，因此这些更高阶模与已使用模的空间重叠被最小化。此外，适当地选择环折射率、宽度和位置的结构特征，以得到在已使用的LP模之间耦合重叠系数(COC)低于25％、并且在不需要的HOM和已使用的LP模之间耦合重叠系数(COC)低于15％。

量η_μν，κι表示LP_μv模的场ψ_μv和LP_κι模的场ψ_κι的能量的空间重叠。对于dθ而言，积分范围的边界是0～2π，并且对于dr而言，积分范围的边界是从0到光纤的直径，即例如0～62.5μm。

根据本发明的实施例，光纤所引导的所述前n个LP模的有效面积A_eff在波长λ＝λ_op处为A_eff>80μm²，其中λ_op是所述光纤期望的工作传输波长。

因而，有效面积保持高，这样限制了光纤中的非线性效应。

根据本发明的实施例，光纤所引导的所述前n个LP模的弯曲损耗BL如下：在λ＝λ_op的10mm弯曲半径处，|BL|<10dB/匝。例如，可以通过在使用谱衰减工作台应用10mm半径的环路的情况下或者在不使用谱衰减工作台应用10mm半径的环路的情况下、测量模式复用器所选择并注入在少模光纤中的给定模式的损耗差，来表征BL。

根据本发明的实施例，前n+1个LP模中的任两个模LP_μv和LP_κι之间的有效折射率差的最小值

如下：

其中，

以及

μ、ν，、κ、ι是非负整数。

因而，使光纤中的模式耦合保持处于低水平，从而允许在接收时使用简单的MIMO技术。

根据本发明的实施例，光纤所引导的基本LP₀₁模的衰减损耗在λ＝λ_op处小于0.28dB/km。

根据本发明的实施例，λ_op在1300nm和1600nm之间，优选地，λ_op＝1550nm。注意，这里以及整个文献中所述的FMF(在最低限度上)适合用在整个“C波段(1530nm～1565nm)”内，而且也适合用于光纤结构特征的适当选择即S波段(1460nm～1530nm)、L波段(1565nm～1625nm)和U波段(1625nm～1675nm)。

本发明还涉及一种光链路，其包括至少一个根据本发明的实施例所述的少模光纤。

这种光链路可以包括任意数量的串连光纤，只要这些光纤其中之一至少符合本发明所阐述的特征即可。这种光链路还可以包括全部符合本发明的特征的多个光纤。

本发明还涉及一种光学系统，其包括至少一个根据本发明的实施例所述的光纤或至少一个根据本发明的实施例所述的光链路。

附图说明

参考以下通过示例给出的并且没有限制保护范围的说明书和附图，可以更好地理解本发明，其中：

图1示意性描述根据本文所述的一个或多个实施例的示例性少模光纤的等距视图；

图2以图形提供根据本发明第一实施例的少模光纤的例示性折射率分布；

图3以图形提供根据本发明第二实施例的少模光纤的例示性折射率分布；

图4A和4B示出添加在根据本发明的FMF的包层中的折射率环对模之间的空间重叠的影响；

图5示出根据本发明实施例的光链路；

图6A、6B和6C示出根据本发明的光学系统的实施例。

附图中的组件没有必要按比例绘制，而是重点在于例示本发明的原理。

具体实施方式

本发明的一般原理依赖于用于传输n＝6到n＝12个有用的LP模的少模光纤的精心设计，其中根据该设计，光纤分布引导多于n个LP模，并且通过在包层中添加环来将更高阶模(即，大于n的模)与用于传输的模从空间上分离。

实际上，应当重申，在光纤中行进的光形成通常被称为LP(线偏振)模的混合型模。LP_0p模具有两个偏振自由度并且是二重简并，m≥1的LP_mp模是四重简并。在指定光纤中传播的LP模的数量的情况下，不计算这些简并。因而，具有两个LP模的少模光纤支持所有的LP₀₁模和LP₁₁模的传播，或者引导6个LP模的少模光纤支持所有的LP₀₁模、LP₁₁模、LP₀₂模、LP₂₁模、LP₁₂模和LP₃₁模的传播。

现在将详细参考在附图中例示了示例的多模光纤的实施例。只要有可能，在所有附图中将使用相同的附图标记以指代相同或相似的部分。

在图1中以等距视图示意性描述根据本发明的少模光纤的一个实施例。光纤10通常具有被玻璃包层包围的玻璃纤芯101。更确切地，光纤10包括四个抵接的同心区域，即：

-渐变折射率纤芯101，其具有外半径R₁；

-内包层102，其具有内半径R_i1和外半径R_i2；

-折射率环103，其具有内半径R_r1和外半径R_r2；

-中间包层104，其具有内半径R_int1和外半径R₂。

尽管图1并未示出，但包层还包括抵接中间包层的外包层，其中该外包层的范围是从半径R₂到光纤的玻璃部分的端部，并且其折射率是n_Cl。在实施例中，内包层内半径和纤芯外半径基本上相同，即R_i1-R₁≤1μm；内包层外半径R_i2和折射率环内半径R_r1基本上相同，即R_r1-R_i2≤1μm；并且折射率环外半径R_r2和中间包层内半径R_int1基本上相同，即R_int1-R_r2≤1μm。在以下对附图和示例的说明中，为简单起见，假定：R_i1＝R₁，R_r1＝R_i2，并且R_int1＝R_r2。

在本发明的实施例中，玻璃纤芯101的外半径R₁通常大于或等于7.5μm。此外，折射率环103的内半径R_r1在12μm和19μm之间。为了满足制造约束，优选具有R₂≤30μm。

在本文所示并说明的实施例中，纤芯101和包层通常包括二氧化硅、具体为二氧化硅玻璃。光纤10的截面相对于纤芯101的中心通常可以呈圆对称。在本文所述的一些实施例中，光纤10的玻璃部分的半径约为62.5μm。然而，应当理解，可以调整包层的尺寸，使得光纤的玻璃部分的半径可以大于或小于62.5μm。光纤10还包括包围包层的涂层。这种涂层可以包括多个层，并且这种涂层特别地可以是双层涂层，尽管在图1中没有示出这些不同的层。

包层中的不同部分可以包括纯二氧化硅玻璃(SiO₂)、诸如包层的一部分(例如，针对折射率环103)为“上掺杂(up-doped)”的情况等的具有使折射率增加的一个或多个掺杂物(例如，GeO₂或任何其它已知的掺杂物)的二氧化硅玻璃、或者诸如包层的一部分(例如，针对略微下掺杂的内包层102或中间包层104)为“下掺杂(down-doped)”的情况等的具有使折射率减小的掺杂物(诸如氟等)的二氧化硅玻璃。

图2描述根据图1的实施例的光纤10的折射率分布n(r)。该折射率分布n(r)描述折射率值n和相对于光纤中心的距离r之间的关系。x轴表示径向位置，其中x＝0表示纤芯区域101的中心，并且y轴表示折射率(除非另外说明，否则表示为折射率差Δn)。在全文中，在作为通常用于测量光纤的折射率的波长的波长λ＝633nm处，确定折射率差。

图2的折射率分布是阶跃折射率分布，其特征在于：在纤芯内折射率均匀，并且在纤芯-包层界面处折射率急剧下降，使得包层具有较低的折射率。

更确切地，光纤芯101具有相对于光包层折射率n_Cl的纤芯折射率差Δn₁，使得14.5×10^-3<Δn₁<24×10^-3。光包层折射率n_Cl是光包层在其外缘处、即在光纤的玻璃部分的端部的折射率。

半径R₁对应于纤芯-包层界面。在相对于纤芯中心的距离R₁处，折射率急剧下降，以达到与内包层102的折射率差相对应的值Δn_clad1。相对于光包层折射率差n_Cl的内包层折射率差Δn_clad1在-1.0×10^-3和1.0×10^-3之间，优选在-0.5×10^-3和0.5×10^-3之间。

包层包括折射率环103，该折射率环103具有：环内半径R_r1，其在12μm和19μm之间；相对于光包层折射率n_Cl的正的环折射率差Δn_r，使得Δn₁/Δn_r在2和4之间；以及环体积

其在1.8μm²和4.1μm²之间，其中R_r2是环外半径。

在与折射率环103和中间包层104之间的边界相对应的半径R_r2处，折射率急剧下降，并且达到与中间包层104的折射率差相对应的值Δn_clad2。相对于光包层折射率n_Cl的中间包层折射率差Δn_clad2在-1.0×10^-3和1.0×10^-3之间，优选在-0.5×10^-3和0.5×10^-3之间。

在图2的实施例中，Δn_clad2＝Δn_clad1。然而，这不是强制性的特征，只要|Δn_clad1-Δn_clad2|≤1.0×10^-3即可。

图3示出根据本发明的替代实施例的光纤10的折射率分布n(r)。根据本实施例，纤芯101包括两个抵接的同心区域，即：

-凹型内纤芯101₁，其范围是从光纤的光轴到外半径R_c，使得0.8μm<R_c<(R₁-2)μm，并且具有相对于光包层折射率n_Cl的均匀的凹型内纤芯折射率差Δn_c，使得0<Δn₁-Δn_c<3.0×10^-3；

-外纤芯101₂，其具有内半径R_c1和外半径R₁、以及相对于光包层折射率n_C的外纤芯折射率差Δn₁，使得14.5×10^-3<Δn₁<24×10^-3。

在实施例中，凹型内纤芯外半径R_c和外纤芯内半径R_c1基本上相同，即R_c1-R_c≤1μm。在以下对示例和附图的说明中，为简单起见，假定R_c＝R_c1。

为简单起见，在图1上未示出凹型内纤芯101₁和外纤芯101₂，但在图1的实施例中，技术人员可以容易地用这两个抵接的同心区域101₁和101₂替换纤芯区域101。

因而，图3的折射率分布是具有凹型内纤芯区域的阶跃折射率分布。

半径R₁对应于纤芯-包层界面。在相对于纤芯中心的距离R₁处，折射率急剧下降，以达到与内包层102的折射率差相对应的值Δn_clad1。相对于光包层折射率n_Cl的内包层折射率差Δn_clad1在-1.0×10^-3和1.0×10^-3之间，优选在-0.5×10^-3和0.5×10^-3之间。

包层包括折射率环103，该折射率环103具有：环内半径R_r1，其在12μm和19μm之间；相对于光包层折射率n_Cl的正的环折射率差Δn_r，使得Δn₁/Δn_r在2和4之间；以及环体积

其在1.8μm²和4.1μm²之间，其中R_r2是环外半径。

在与折射率环103和中间包层104之间的边界相对应的半径R_r2处，折射率急剧下降并且达到与中间包层104的折射率差相对应的值Δn_clad2。相对于光包层折射率n_Cl的中间包层折射率差Δn_clad2在-1.0×10^-3和1.0×10^-3之间，优选在-0.5×10^-3和0.5×10^-3之间。

在图3的实施例中，Δn_clad2＝Δn_clad1。然而，这不是强制性的特征，只要|Δn_clad1-Δn_clad2|≤1.0×10^-3即可。

因而，图1～图3的少模光纤的结构特征提供了引导与用于传输的模式相比更多数量的模式的光纤，其中在包层中添加环以使用于传输的模式和不需要的更高阶模之间的空间重叠最小化。折射率环的结构特征(宽度、位置和体积)在用于传输有用信息的LP模之间引起低于25％的耦合重叠系数(COC)，并且在不需要的HOM和已使用的LP模之间引起低于15％的耦合重叠系数(COC)。

通过以下的公式来定义LP_μv模和LP_κι模之间的这种耦合重叠系数：

其中：

ψ_μv是LP_μv模的模场振幅分布；

ψ_κι是LP_κι模的模场振幅分布；

是LP_μν模的有效折射率；

是LP_κι模的有效折射率；

μ、ν、κ，、ι是非负整数。

量η_μν，κι表示LP_μν模的场ψ_μν和LP_κι模的场ψ_κι的能量的空间重叠。对于dθ而言，积分范围的边界是0～2π，并且对于dr而言，积分范围的边界是从0到光纤的直径，即例如0～62.5μm。模场振幅分布是在半径r和角度θ处(即，在横向于光纤且相对于光纤居中的轴系统中的点的极距r和角度θ坐标处)给出的。

以下的表1列出了根据本发明的四个示例性少模光纤的折射率分布的特征。更确切地，示例Ex.1、Ex.2和Ex.3对应于图3的典型实施例，并且是在阶跃折射率分布内包括凹型内纤芯的少模光纤。示例Ex.4对应于图2的典型实施例，并且是纤芯具有均匀折射率的阶跃折射率少模光纤。

表1

表1中的所有四个示例满足以下的结构要求：

-纤芯，其具有半径R₁≥7.5μm和纤芯折射率差14.5×10^-3<Δn₁<24×10^-3；

-包围纤芯的折射率环，其具有：内半径R_r1，其在12μm和19μm之间；以及环折射率差Δn_r，使得Δn₁/Δn_r在2和4之间；

-在纤芯和折射率环之间的内包层，其具有在-1.0×10^-3和1.0×10^-3之间的折射率差Δn_clad1；

-环体积V_ring，其在1.8μm²和4.1μm²之间。

在以下的表2中公开了四个示例Ex.1、Ex.2、Ex.3和Ex.4的详细特征。

在表2中，第一列对应于针对各示例性少模光纤所测量并评价的特征的列表；第二列列出LP模；第三列～第六列分别对应于示例性光纤Ex.1、Ex.2、Ex.3和Ex.4。表2的测量和评价是在工作波长λ_op＝1550nm处实现的。

如可以观察到，示例性光纤Ex.1、Ex.2、Ex.3和Ex.4引导14个LP模，其中前六个模LP₀₁、LP₁₁、LP₂₁、LP₀₂、LP₃₁和LP₁₂用于传输有用信息。八个以上的HOM、即LP₀₃、LP₁₃、LP₂₂、LP₃₂、LP₄₁、LP₄₂、LP₅₁、LP₆₁和LP₇₁是不需要的模，其也由光纤引导。

表2

表2提供所引导的各LP模相对于外包层的折射率的折射率差：

表2还公开了前六个LP_μv模(LP₀₁、LP₁₁、LP₂₁、LP₀₂、LP₃₁和LP₁₂)与相邻的以下模(即，与具有最接近的更低Dn_eff值的模LP_κι)的最小折射率差

其对应于在LP_μν和LP_κι是相邻模时的|Dn_eff(LP_μν)-Dn_eff(LP_κι)|的最小值。对于Ex.1～Ex.4的所有四个示例，最小折射率差

是针对第六个LP模获得的，并且对应于差|Dn_eff(LP₁₂)-Dn_eff(LP₀₃)|。必须注意，在考虑Dn_eff的(在表2中未出现的)第二小数时，在针对

给出的值和针对差|Dn_eff(LP₁₂)-Dn_eff(LP₀₃)|的计算结果之间在表2中可能出现的微小差源自于数学近似。

因而，这样看来，对于所有的示例性光纤而言，

大于0.7×10^-3，这样确保了用于传输的前六个LP模之间的低耦合。

此外，对于所有的四个示例，前六个模LP₀₁、LP₁₁、LP₂₁、LP₀₂、LP₃₁和LP₁₂的有效面积A_eff对于(与LP₀₂模相对应的)示例Ex.1～Ex.3大于101μm2，并且对于(也与LP₀₂模相对应的)示例Ex.4大于103μm2，这样限制了模内非线性。如本文所使用的，除非另外说明，否则光纤的有效面积是在波长1550nm处传播光并且按所指定的模确定的光纤的面积。按照如下定义模LP_μν的有效面积

·在μ≠0的情况下：

其中：ψ_μν是模LP_μν在半径r处(即，在横向于光纤且相对于光纤居中的轴系统中的点的极坐标中的极距r处)的模场振幅分布；以及

·在μ＝0的情况下：

表2还提供所有四个示例性光纤Ex.1～Ex.4的前六个已使用的LP模的弯曲半径为10mm的每匝的弯曲损耗的评估。尽管FMF的表征尚未标准化，但表2所示的弯曲损耗数据是根据符合通过引用而包含于此的IEC 60793-1-47(版本2.0)的要求的测量而给出的。为了适当地表征LP₀₁模的宏弯曲损耗，可以在被测FMF的注入侧拼接2m的SMF，以滤除高阶模。对于高阶模，需要在FMF的输入和输出处使用模式转换器，以正确地评价期望模中的功率。

如可以观察到，弯曲损耗保持非常低，即使对于LP₁₂模，弯曲损耗在10mm半径处也低于1dB/匝。

基本LP₀₁模的衰减损耗对于示例性光纤Ex.1～Ex.3而言是0.25dB/km，并且对于示例性光纤Ex.4而言是0.24dB/km。可以根据通过引用而包含于此的IEC 60793-1-40(版本1.0)标准(方法A)来测量LP₀₁模的损耗。然而，为了适当地表征基本模的损耗，可以在被测FMF的注入侧拼接2m的SMF以滤除高阶模。

前六个LP模之间的最大耦合重叠系数COC_max对于示例性光纤Ex.1～Ex.3而言低于20％，并且对于示例性光纤Ex.4而言总计为22％。尽管存在折射率环向所引导的前六个LP模添加了八个HOM，但选择了该折射率环的尺寸和位置，使得对于所有示例，HOM和前六个LP模之间的最大耦合重叠系数COC_max低于15％。

表3在以下更详细地示出在示例性光纤Ex.3的所引导的6个LP模(LP₀₁、LP₁₁、LP₂₁、LP₀₂、LP₃₁、LP₁₂)和与这些导模具有最高COC值的两个高阶模(LP₄₁和LP₄₂)之间的耦合重叠系数。

COC

LP<sub>01</sub>

LP<sub>11</sub>

LP<sub>21</sub>

LP<sub>02</sub>

LP<sub>31</sub>

LP<sub>12</sub>

LP<sub>41</sub>

LP<sub>42</sub>

LP<sub>01</sub>

-

12％

7％

12％

4％

3％

2％

2％

LP<sub>11</sub>

12％

-

14％

4％

7％

7％

3％

4％

LP<sub>21</sub>

7％

14％

-

8％

11％

6％

4％

6％

LP<sub>02</sub>

12％

4％

8％

-

7％

6％

2％

3％

LP<sub>31</sub>

4％

7％

11％

7％

-

12％

7％

11％

LP<sub>12</sub>

3％

7％

6％

6％

12％

-

10％

15％

LP<sub>41</sub>

2％

3％

4％

2％

7％

10％

-

95％

LP<sub>42</sub>

2％

4％

6％

3％

11％

15％

95％

表3

前六个LP模之间的最大耦合重叠系数COC_max是在LP₂₁和LP₁₁之间实现的，并且是14％。前六个LP模其中之一和不用于传输的HOM模之间的最大耦合是在LP₁₂模和LP₄₁模之间实现的10％。HOM之间的耦合可能非常高(在LP₄₁和LP₄₂之间为95％)，但这不是问题，因为这些高阶模不用于传输信息。

作为比较，表4提供全部在本发明的范围外的五个其它示例性少模光纤(即，Ex.1o～Ex.5o)的折射率分布。

表4

在以下的表5中公开了这五个示例Ex.1o、Ex.2o、Ex.3o、Ex.4o和Ex.5o的详细特征。

如表2那样，在表5中，第一列对应于针对各示例性少模光纤所测量并评价的特征的列表；第二列列出LP模；第三列～第七列分别对应于示例性光纤Ex.1o、Ex.2o、Ex.3o、Ex.4o和Ex.5o。表5的测量和评价是在工作波长λ＝1550nm处实现的。

示例Ex.1o是支持7个LP模(即，LP₀₁、LP₁₁、LP₂₁、LP₀₂、LP₃₁、LP₁₂和LP₄₁)的具有凹型内纤芯的阶跃折射率FMF。满足本发明的关于纤芯(R₁＝8.01μm>7.5μm并且纤芯折射率差14.5×10^-3<Δn₁＝16.7×10^-3<24×10^-3)和中间包层的折射率差(-1.0×10^-3<Δn_clad2＝-0.2×10^-3<1.0×10^-3)的要求；然而在包层中不存在折射率环。以下的表6示出不同的导模(LP₀₁、LP₁₁、LP₂₁、LP₀₂、LP₃₁、LP₁₂和LP₄₁)之间的耦合重叠系数。

在LP₁₁模和LP₂₁模之间达到前六个LP模之间的最大耦合(COC＝20％)。然而，在

(参见表5)的情况下，在LP₁₂导模和LP₄₁导模之间达到最大耦合重叠系数(COC_max＝22％)，其中LP₄₁导模是不必用于传输的最高阶模(HOM)，该LP₄₁导模是为了增加前六个LP模之间的最小折射率差、或者为了增加Aeff并与(作为Ex.4o的)六LP导模光纤相比降低所有前六个导模的损耗而添加的。

表5

COC

LP<sub>01</sub>

LP<sub>11</sub>

LP<sub>21</sub>

LP<sub>02</sub>

LP<sub>31</sub>

LP<sub>12</sub>

LP<sub>41</sub>

LP<sub>01</sub>

-

15％

7％

12％

4％

3％

2％

LP<sub>11</sub>

15％

-

20％

6％

11％

9％

6％

LP<sub>21</sub>

7％

20％

-

13％

18％

9％

9％

LP<sub>02</sub>

12％

6％

13％

-

12％

8％

5％

LP<sub>31</sub>

4％

11％

18％

12％

-

19％

16％

LP<sub>12</sub>

3％

9％

9％

8％

19％

-

22％

LP<sub>41</sub>

2％

6％

9％

5％

16％

22％

-

表6

对于该示例性FMF Ex.1o，因而前六个LP模和HOM之间的耦合过高。根据本发明，针对该问题的解决方案涉及在示例性光纤Ex.1o的包层中添加环，这样得到以上在本文中已经论述的示例性光纤Ex.1～Ex.3。与Ex.1o相比，示例Ex.1、Ex.2和Ex.3的FMF在有效面积A_eff、弯曲损耗BL和衰减损耗上实现了大致相同的值(参见表2和表5)。然而，如已经论述的，前六个LP模之间的耦合重叠系数COC_max对于所有三个示例降至低于20％(参见表2)，尽管

降至低于1×10^-3，并且HOM和前六个LP模之间的耦合重叠系数COC_max降至低于15％。

示例性光纤Ex.4o是支持仅六个LP模的FMF，并且也在本发明的范围外。示例性光纤Ex.4o是具有凹型内纤芯但在包层中不具有折射率环的阶跃折射率光纤。为了实现

必须使纤芯折射率与引导多于六个LP模的少模光纤的纤芯折射率相比有所增加。结果是衰减损耗强烈增加，其在1550nm处对于基本LP₀₁模从示例性光纤Ex.1o的0.25dB/km增加到示例性光纤Ex.4o的0.28dB/km。以下的表7示出示例性光纤Ex.4o的前六个LP模之间的耦合重叠系数。

COC

LP<sub>01</sub>

LP<sub>1</sub>

LP<sub>21</sub>

LP<sub>02</sub>

LP<sub>31</sub>

LP<sub>12</sub>

LP<sub>01</sub>

-

11％

5％

9％

3％

3％

LP<sub>11</sub>

11％

-

16％

6％

8％

7％

LP<sub>21</sub>

5％

16％

-

13％

14％

8％

LP<sub>02</sub>

9％

6％

13％

-

9％

6％

LP<sub>31</sub>

3％

8％

14％

9％

-

19％

LP<sub>12</sub>

3％

7％

8％

6％

19％

-

表7

尽管前六个模式之间的耦合重叠系数低到足以实现弱耦合少模光纤，但纤芯折射率的增加导致不期望的衰减损耗的增加和有效面积A_eff的减少(参见表5)。

图4A和4B示出添加在根据本发明的FMF的包层中的折射率环对模式之间的空间重叠的影响。更确切地，图4A针对在包层中不具有环的少模光纤(针对Ex.1o的FMF)，在y轴示出七个LP模(LP₀₁、LP₁₁、LP₂₁、LP₀₂、LP₃₁、LP₁₂、LP₄₁)的归一化场(无单位)作为x轴上的以微米为单位表示的光纤的半径的函数。

图4B针对根据本发明的少模光纤(针对Ex.3的FMF)，在y轴示出十五个LP模(LP₀₁～LP₇₁)的归一化场(无单位)作为x轴上的以微米为单位表示的光纤的半径的函数。

如在比较图4A和4B时可以观察到，在包层中添加环使得纤芯不考虑LP₄₁模的能量，由此减少LP₄₁模与更低阶模的重叠。实际上，图4B示出半径大致在15微米和25微米之间(由此在纤芯外)的HOM的场中的新峰。这些HOM的能量实质位于环中，这些HOM在纤芯中的能量减少，由此改善了前六个LP模和HOM之间的耦合重叠系数。

然而，如果添加在包层中的折射率环在尺寸或位置上不是良好设计的，则与无环的FMF光纤分布的设计相比，其效果可能无效或甚至不利。这通过示例Ex.2o和Ex.3o来例示，其中示例Ex.2o和Ex.3o是具有凹型内纤芯、在包层中添加有环、但在本发明的范围外的两个FMF分布。

在示例Ex.2o中，满足本发明关于纤芯(纤芯外半径R₁＝8.01μm>7.5μm并且纤芯折射率差14.5×10^-3<Δn₁＝16.7×10^-3<24×10^-3)以及内包层和中间包层这两者的折射率差(-1.0×10^-3<Δn_clad2＝Δn_clad1＝-0.2×10^-3<1.0×10^-3)的要求。凹型内纤芯具有：外半径R_c，使得0.8μm<R_c＝2.8μm<(R₁-2)μm＝8.01μm-2.8μm＝5.21μm；以及均匀的凹型内纤芯折射率差Δn_c＝14.7×10^-3，使得0<Δn₁-Δn_c<3.0×10^-3。折射率环的体积在所指定的范围内：1.8μm²<V_ring＝2.5μm²<4.1μm²。环的折射率差Δn_r＝6，使得：Δn₁/Δn_r在2和4之间。

然而，折射率环未适当地定位在包层中，因为折射率环离纤芯过近：R_r1＝9.5μm<12μm。

结果，在与示例性光纤Ex.1o的无环的相同分布相比时，一方面是在前六个LP模之间并且另一方面是在前六个LP模与HOM之间的最大耦合重叠系数COC_max增大。实际上，前六个LP模之间的COC_max对于Ex.1o是20％且对于Ex.2o是22％，并且与HOM的COC_max对于Ex.1o是22％且对于Ex.2o是23％(参见表5)。

因而，如果环相对于纤芯未良好定位，则在包层中添加环是不够的。

在示例Ex.3o中，满足本发明关于纤芯(纤芯外半径R₁＝8.01μm>7.5μm并且纤芯折射率差14.5×10^-3<Δn₁＝16.7×10^-3<24×10^-3)以及内包层和中间包层这两者的折射率差(-1.0×10^-3<Δn_clad2＝Δn_clad1＝-0.2×10^-3<1.0×10^-3)的要求。凹型内纤芯具有：外半径R_c，使得0.8μm<R_c＝2.8μm<(R₁-2)μm＝8.01μm-2.8μm＝5.21μm；以及均匀的凹型内纤芯折射率差Δn_c＝14.7×10^-3，使得0<Δn₁-Δn_c<3.0×10^-3。环的折射率差Δn_r＝8，使得：Δn₁/Δn_r在2和4之间。由于12μm<R_r1＝15.5μm<19μm，因此折射率环适当地定位在包层中。

然而，折射率环的体积过小：V_ring＝1.2μm²<1.8μm²。

结果，在与示例性光纤Ex.1o的无环的相同分布相比时，一方面是在前六个LP模之间并且另一方面是在前六个LP模与HOM之间的最大耦合重叠系数COC_max增大。实际上，前六个LP模之间的COC_max对于Ex.1o是20％且对于Ex.3o是23％，并且与HOM的COC_max对于Ex.1o是22％且对于Ex.2o是29％(参见表5)。

因而，如果环的体积不是良好设计的，则在包层中添加环是不够的。

示例Ex.5o表现出与示例Ex.4的折射率分布相似的折射率分布，但在包层中未添加环。在比较这两个分布时，看起来对于示例Ex.4在包层中添加环使得与HOM的COC_max能够从18％减小为13％，而

已从1×10^-3减小为0.8×10^-3。其它特征不变(参见表2和表5)。

表8呈现根据本发明的另外两个示例性少模光纤(即，Ex.5和Ex.6)的折射率分布。这两个示例性光纤是在包层中添加有折射率环的阶跃折射率光纤，并且满足以下的结构要求：

-纤芯，其具有半径R₁≥7.5μm和纤芯折射率差14.5×10^-3<Δn₁<24×10^-3；

-包围纤芯的折射率环，其具有：内半径R_r1，其在12μm和19μm之间；以及环折射率差Δn_r，使得Δn₁/Δn_r在2和4之间；

-在纤芯和折射率环之间的内包层，其具有在-1.0×10^-3和1.0×10^-3之间的折射率差Δn_clad1；

-环体积V_ring，其在1.8μm²和4.1μm²之间。

这些折射率分布对应于图2所示的折射率分布。

表8

示例性光纤Ex.5引导十七个LP模，其中前七个LP模用于传输，并且另外十个LP模是不用于传输的HOM。在以下的示出与前面论述的表2和表5相同的结构和内容的表9中公开示例性FMF Ex.5的详细特征。

示例性光纤Ex.6引导十六个LP模，其中前十个LP模用于传输，并且另外六个LP模是不用于传输的HOM。在以下的也示出与前面论述的表2和表5相同的结构和内容的表10中公开示例性FMF Ex.6的详细特征。

表9和表10提供所引导的各LP模相对于外包层的折射率的折射率差：

还公开了用于传输的前面的LP_μv模(即，对于Ex.5为LP₀₁、LP₁₁、LP₂₁、LP₀₂、LP₃₁、LP₁₂和LP₄₁以及对于Ex.6为LP₀₁、LP₁₁、LP₂₁、LP₀₂、LP₃₁、LP₁₂、LP₄₁、LP₂₂、LP₀₃和LP₅₁)与相邻的以下模(即，与具有最接近的更低Dn_eff值的模LP_κι)的最小折射率差

其对应于在LP_μv和LP_κι是相邻模时的|Dn_eff(LP_μν)-Dn_eff(LP_κι)|的最小值。对于示例Ex.5，最小折射率差

是针对第三个LP模所获得的，并且对应于差|Dn_eff(LP₂₁)-Dn_eff(LP₀₂)|。对于示例Ex.6，最小折射率差

是针对第八个LP模所获得的，并且对应于差|Dn_eff(LP₂₂)-Dn_eff(LP₀₃)|。

表9

表10

因而，看起来对于这两个示例性光纤，

大于或等于0.7×10^-3，这确保了用于传输的前七个或十个LP模之间的低耦合。

此外，对于示例Ex.5，前七个LP模的有效面积A_eff大于80μm2(对应于LP₀₂模)；对于示例Ex.6，前十个LP模的有效面积A_eff大于101μm2(也对应于LP₀₂模)。这样限制了模内非线性。

表9和表10还提供了两个示例性光纤Ex.5和Ex.6的前面已使用的LP模的弯曲半径为10mm的每匝的弯曲损耗的评估。

如可以观察到，弯曲损耗仍非常低，甚至对于示例性光纤Ex.6的LP₅₁模，弯曲损耗在10mm半径处低于1dB/匝。关于示例性光纤Ex.5，对于用于传输的所有前七个LP模，弯曲损耗在10mm半径处仍低于0.001dB/匝。

基本LP₀₁模的衰减损耗对于示例性光纤Ex.5而言是0.28dB/km，并且对于示例性光纤Ex.6而言是0.27dB/km。

前七个LP模之间的最大耦合重叠系数COC_max对于示例性光纤Ex.5而言是18％，并且对于示例性光纤Ex.6而言在前十个LP模之间总计为22％。尽管折射率环的存在向前面所引导的弱耦合LP模添加了HOM，但选择了折射率环的尺寸和位置，使得HOM和前七个或十个LP模之间的最大耦合重叠系数COC_max对于所有示例都低于15％，即对于示例性光纤Ex.5是13％并且对于示例性光纤Ex.6仅是3％。

图5示出根据本发明实施例的光链路50。这样的光链路包括拼接到一起的p段光纤，其中p≥2。图5仅示出光纤50₁和光纤50_p，其中利用虚线来表示光链路中的所有其它可能的光纤。光链路50内的光纤中的至少一个光纤如下：该光纤包括上述的一个实施例的特征。换句话说，光纤至少之一支持比用于传输的LP导模多的LP导模，并且表现出以上与图2和图3相关地所述的折射率分布的特定设计、以及特别是添加在包层中的精心设计的折射率环，这样减少了HOM与用于传输有用信息的前面的弱耦合LP模的重叠。

图6A、6B和6C示出根据本发明的光学系统的实施例。

根据图6A的第一实施例，这样的光学系统包括利用包括至少一段光纤的光链路50光学地连接的收发器81和接收器85。收发器81包括光源(诸如激光器等)，并且生成图6A的光学系统中所使用的附图标记为1、2、…、n的n个LP模。模复用器82复用n个LP模，并且光学地连接至光链路50，其中该光链路50将复用的n个LP模向着光学地连接至光链路50的端部的模解复用器83引导。

这样的光学系统可以包括M个光链路(或M段光纤)。在示例中，M＝1；在另一示例中，M＝2；在另一示例中，M＝5；在又一示例中，M＝10。在光学系统包括M个光链路或M段的情况下，存在光学地连接在收发器81和光链路50之间的仅一个模复用器82、以及光学地连接在光链路50和接收器85之间的仅一个模解复用器83。

根据图6B的第二实施例，这样的光学系统包括通过包括至少一段光纤的光链路50光学地连接的收发器81和接收器85。收发器81包括光源(诸如激光器等)，并且生成图6B的光学系统中所使用的附图标记为1、2、…、n的n个LP模。模复用器82复用n个LP模，并且光学地连接至光链路50，其中该光链路50将复用的n个LP模向着光学地连接至光链路50的端部的模解复用器83引导。

模解复用器83对复用的n个LP模进行解复用，并且将各LP模馈送到放大器84中。在放大器84的输出处，LP模进入接收器85。

这样的光学系统可以包括M个光链路(或M段光纤)。在示例中，M＝1；在另一示例中，M＝2；在另一示例中，M＝5；在又一示例中，M＝10。在光学系统包括M个光链路或M段的情况下，该光学系统针对该光学系统所引导的各LP模也包括M个模复用器82、M个模解复用器83和M个放大器84。

图6C的实施例与图6B的第二实施例的不同之处在于：放大器84放大光纤50所引导的所有LP模；如此，放大器84光学地连接在光链路50的输出和模解复用器83的输入之间。在该第二实施例中，在光学系统包括M个光链路或M段的情况下，该光学系统也包括M个放大器84；然而，存在光学地连接在收发器81和光链路50之间的仅一个模复用器82、以及光学地连接在放大器84和接收器85之间的仅一个模解复用器83。

图6A、6B和6C的实施例仅是作为示例所给出的，并且根据本发明的光纤当然还可用在任何其它种类的光学系统中。

Claims (18)

1.一种少模光纤(10)，其包括光纤芯(101)和包围所述光纤芯的光包层，

所述光纤具有阶跃折射率分布，并且所述光包层在其外边缘具有折射率n_Cl，

其中，所述光纤芯(101)具有纤芯外半径R₁以及相对于所述光包层的折射率n_Cl的纤芯折射率差Δn₁，使得14.5×10^-3＜Δn₁＜24×10^-3，其中R₁≥7.5μm，以及

其中，所述光包层包括：

-折射率环(103)，其具有：

○环内半径R_r1，其在12μm和19μm之间；

○相对于所述光包层的折射率n_Cl的环折射率差Δn_r，使得Δn₁/Δn_r在2和4之间；

○环体积

其在1.8μm²和4.1μm²之间，其中R_r2是环外半径；

-内包层(102)，其在所述光纤芯和所述折射率环之间，具有内包层内半径R_i1和内包层外半径R_i2，所述内包层具有相对于所述光包层的折射率n_Cl的内包层折射率差Δn_clad1，其在-1.0×10^-3和1.0×10^-3之间，

折射率差Δn₁、Δn_r和Δn_clad1是在波长λ＝633nm处确定的。

2.根据权利要求1所述的少模光纤，其中，所述环内半径R_r1和所述内包层外半径R_i2基本上相等，以及其中所述纤芯外半径R₁和所述内包层内半径R_i1基本上相等。

3.根据权利要求1或2所述的少模光纤，其中，相对于所述光包层的折射率n_Cl的所述内包层折射率差Δn_clad1在λ＝633nm处在-0.5×10^-3和0.5×10^-3之间。

4.根据权利要求1或2所述的少模光纤，其中，所述光纤芯(101)包括包围所述光纤的光轴的凹型内纤芯，所述凹型内纤芯具有：凹型内纤芯外半径R_c，使得0.8μm＜R_c＜(R₁-2)μm；以及相对于所述光包层的折射率n_Cl的均匀的凹型内纤芯折射率差Δn_c，使得0＜Δn₁-Δn_c＜3.0×10^-3，折射率差Δn_c和Δn₁是在λ＝633nm处确定的。

5.根据权利要求1或2所述的少模光纤，其中，所述光包层包括具有中间包层内半径R_int1和中间包层外半径R₂的中间包层(104)，所述中间包层具有相对于所述光包层的折射率n_Cl的中间包层折射率差Δn_clad2，其在λ＝633nm处在-1.0×10^-3和1.0×10^-3之间。

6.根据权利要求5所述的少模光纤，其中，所述中间包层具有相对于所述光包层的折射率n_Cl的中间包层折射率差Δn_clad2，其在λ＝633nm处在-0.5×10^-3和0.5×10^-3之间。

7.根据权利要求5所述的少模光纤，其中，所述环外半径R_r2和所述中间包层内半径R_int1基本上相等。

8.根据权利要求5所述的少模光纤，其中，所述中间包层折射率差Δn_clad2如下：|Δn_clad1-Δn_clad2|≤1.0×10^-3。

9.根据权利要求5所述的少模光纤，其中，所述中间包层外半径如下：R₂≤30μm。

10.根据权利要求1或2所述的少模光纤，其中，所述少模光纤引导至少n+1个LP模，其中n是6≤n≤12的整数，所述至少n+1个LP模包括前n个LP模和至少一个更高阶模HOM，

其中，所述前n个LP模中的任两个模之间的最大耦合重叠系数COC_max低于25％，以及

其中，所述前n个LP模中的任何模和所述至少一个更高阶模中的任何更高阶模之间的最大耦合重叠系数COC_max低于15％，

其中，通过以下的公式来定义LP_μν模和LP_κι模之间的耦合重叠系数COC_μv，κι：

其中：

ψ_μν是在波长λ＝λ_op处在横向于所述光纤且相对于所述光纤居中的轴的坐标系中的极距r和角度θ处的LP_μν模的模场分布，其中λ_op是所述光纤期望的工作传输波长，

ψ_κι是在λ＝λ_op处在横向于所述光纤且相对于所述光纤居中的轴的坐标系中的极距r和角度θ处的LP_κι模的模场分布，

是在λ＝λ_op处的LP_μν模的有效折射率，

是在λ＝λ_op处的LP_κι模的有效折射率，

μ、ν、κ、ι是非负整数。

11.根据权利要求10所述的少模光纤，其中，所述光纤所引导的所述前n个LP模的有效面积A_eff在λ＝λ_op处为A_eff＞80μm²，其中λ_op是所述光纤期望的工作传输波长。

12.根据权利要求10所述的少模光纤，其中，所述光纤所引导的所述前n个LP模的弯曲损耗BL如下：在λ＝λ_op的10mm弯曲半径处，|BL|＜10dB/匝。

13.根据权利要求10所述的少模光纤，其中，前n+1个LP模中的任两个模LP_μν和LP_κι之间的有效折射率差的最小值

如下：

其中，

以及

μ、ν、κ、ι是非负整数。

14.根据权利要求1或2所述的少模光纤，其中，所述光纤所引导的基本LP₀₁模的衰减损耗在λ＝λ_op处小于0.28dB/km。

15.根据权利要求1或2所述的少模光纤，其中，λ_op在1300nm和1600nm之间。

16.根据权利要求15所述的少模光纤，其中，λ_op为λ_op＝1550nm。

17.一种光链路(50)，其包括至少一个根据权利要求1至16中任一项所述的少模光纤。

18.一种光学系统，其包括至少一个根据权利要求1至16中任一项所述的少模光纤或者至少一个根据权利要求17所述的光链路。

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