CN117331164A - 一种多芯光纤、光缆和光通信系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及光学技术领域，尤其涉及一种多芯光纤、光缆和光通信系统。该多芯光纤包括外包层以及多个纤芯组，外包层包围所述多个纤芯组的外周面，多个纤芯组中的任意两个纤芯组之间弱耦合，多个纤芯组中的任意两个相邻的纤芯组的结构参数不相同。这多个纤芯组中的每个纤芯组包括内包层以及多个纤芯，该内包层包围多个纤芯的外周面，并且多个纤芯中的任意两个纤芯之间强耦合。本申请提供的多芯光纤的群时延扩展低且能降低通信接收端的数字信号处理的复杂度，在长距离传输场景下的适用性和实用性都很强。

Description

一种多芯光纤、光缆和光通信系统

技术领域

本申请涉及光学技术领域，尤其涉及一种多芯光纤、光缆和光通信系统。

背景技术

随着光通信技术的不断发展，传统单模光纤的传输容量已经无法满足日益增长的通信容量的要求，而基于少模光纤(few-mode fiber，FMF)与多芯光纤(multi-core fiber，MCF)的空分复用(space division multiplexing，SDM)技术成为了解决该问题的有效手段。其中，多芯光纤在传输容量以及复杂度上具备较明显的优势，因此多芯光纤在光通信领域中应用愈加的广泛。

现有的多芯光纤主要可以包括弱耦合的多芯光纤和强耦合多芯光纤。弱耦合的多芯光纤中的每个纤芯都用作单独的波导，因此需要较大的芯间距使得相邻纤芯之间的串扰(crosstalk,XT)足够低。强耦合的多芯光纤通过减小纤芯到纤芯的距离有意引入串扰，使得纤芯之间形成强耦合，同时提高芯密度。然而，在长距离传输场景中，现有的多芯光纤存在较高的GDS或者容易导致通信接收端的数字信号处理的复杂度高，其适用性和实用性较差。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种多芯光纤、光缆和光通信系统，该多芯光纤的群时延扩展GDS低且能够降低通信接收端的数字信号处理的复杂度，在长距离传输场景下具备较强的适用性和实用性。

第一方面，本申请实施例提供了一种多芯光纤。该多芯光纤包括外包层以及多个纤芯组，所述外包层包围所述多个纤芯组的外周面，所述多个纤芯组中的任意两个纤芯组之间弱耦合，所述多个纤芯组中的任意两个相邻的纤芯组的结构参数不相同。所述多个纤芯组中的每个纤芯组包括内包层以及多个纤芯，所述内包层包围所述多个纤芯的外周面，所述多个纤芯中的任意两个纤芯之间强耦合。

在上述实现中，将多芯光纤中包含的多个光纤分成多个纤芯组，保证这多个纤芯组中的任意两个相邻的纤芯组异质，任意两个纤细组之间处于强耦合的状态，并且保证这个多个纤芯组中的每个纤芯组内所包含的多个纤芯中的任意两个纤芯强耦合，从而形成了具备纤芯组件间弱耦合且异质、纤芯组内的纤芯间强耦合的多芯光纤。采用这种结构的多芯光纤，其源于模式色散所引起的GDS以及纤芯小组件的串扰得到有效的抑制，所以其对应的通信接收端的数字信号处理的复杂度得到降低。因此，本申请提供的多线光纤100在长距离传输场景下的适用性和实用性都较强。

结合第一方面，在一种可行的实现方式中，所述多个纤芯为同质纤芯，所述多个纤芯中的每个纤芯包括第一纤芯层和第二纤芯层，所述第二纤芯层包围所述第一纤芯层的外周面，所述第二纤芯层的折射率高于所述第一纤芯层的折射率。

在上述实现中，以折射率较高的第二纤芯层包围折射率较低的第一纤芯层的方式构成每个纤芯组中所包含的纤芯，有利于进一步降低多芯光纤在长距离传输场景下的GDS。

结合第一方面，在一种可行的实现方式中，所述每个纤芯组的内包层的折射率低于所述每个纤芯组中的每个纤芯的第一纤芯层的折射率。

在上述实现中，将每个纤芯组的内包层的折射率设计的比每个纤芯组中的每个纤芯的第一纤芯层的折射率低，可以进一步束缚模场，从而可以降低纤芯组之间的串扰，提升多芯光纤的性能。

结合第一方面，在一种可行的实现方式中，所述外包层的折射率低于所述每个纤芯组中的每个纤芯的第一纤芯层的折射率，并且高于所述每个纤芯组的内包层的折射。

在上述实现中，将外包层的折射率设计的比每个纤芯组中的每个纤芯的第一纤芯层的折射率低，并且同时使得其折射率比每个纤芯组的内包层的折射率高，这样可以进一步降低纤芯组之间的串扰，从而进一步提升多芯光纤的性能。

结合第一方面，在一种可行的实现方式中，所述结构参数包括每个纤芯的第一纤芯层的半径、每个纤芯的第二纤芯层的半径、每个纤芯组的内包层的半径、每个纤芯组内相邻纤芯的距离、每个纤芯的第一纤芯层与第二纤芯层的相对折射率差、所述外包层与每个纤芯的第二纤芯层的相对折射率差、每个纤芯组的内包层与所述每个纤芯组内的每个纤芯的第二纤芯层的相对折射率差中的一项或者多项。

结合第一方面，在一种可行的实现方式中，所述多个纤芯组沿所述多芯光纤的轴线延伸并且围绕所述多芯光纤的轴线旋转。

结合第一方面，在一种可行的实现方式中，所述第二纤芯层的材料为熔融石英，所述第一纤芯层、所述内包层和所述外包层的材料为负掺杂材料。

结合第一方面，在一种可行的实现方式中，所述多个纤芯组在与所述多芯光纤的轴线垂直的横截面上的排布方式至少包括三角形、圆形、正方形或者其他中心对称图形。

结合第一方面，在一种可行的实现方式中，所述每个纤芯组中的多个纤芯在与所述多芯光纤的轴线垂直的横截面上的排布方式至少包括三角形、圆形、正方形或者其他中心对称图形。

第二方面，本申请实施例提供了一种光缆。所述光缆包括保护套以及如前述第一方面中任一项所述的多芯光纤，所述多芯光纤设置在所述保护套内。该光缆采用了前文所述的多芯光纤，在保证了其最大化通信容量的同时，还可以有效降低其通信接收端的数字信号处理的复杂度。

第三方面，本申请实施例还提供了一种光通信系统。该光通信系统包括第一光通信设备、第二光通信设备以及如前述第二方面中所述的光缆。所述第一光通信设备和所述第二光通信设备通过所述光缆进行通信。

结合第三方面，在一种可行的实现方式中，上述光通信系统可以为使用第二方面所述的光缆作为通信载体的各种类型的长距离光通信系统，如常见的城域光网络系统等。上述第一光通信设备和所述第二光通信设备具体可为光线路终端(optical lineterminal，OLT)、光端机、光交换机等光纤传输设备。

上述第二方面和第三方面提供的方案，用于实现或配合实现上述第一方面中的任一项提供的多芯光纤，因此可以与第一方面达到相同或相应的有益效果，此处不再进行赘述。

综上，本申请实施例提供的多芯光纤的GDS低且可降低通信接收端的数字信号处理的复杂度，在长距离传输场景中具备很强的适用性和适用性。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种多芯光纤一结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种纤芯的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的纤芯组一结构参数示意图；

图4是本申请实施例提供的纤芯组又一结构参数示意图；

图5是本申请实施例提供的多芯光纤又一结构示意图；

图6是本申请实施例提供的一种性能曲线图；

图7是本申请实施例提供的又一种性能曲线图；

图8是本申请实施例提供的一种光缆的结构示意图；

图9是本申请实施例提供的一种光通信系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例提供的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

现有的多芯光纤主要包括弱耦合的多芯光纤以及强耦合的多芯光纤。但是，在长距离传输场景中，现有的多芯光纤会存在较高的GDS或者容易导致通信接收端的数字信号处理的复杂度高，其适用性和实用性较差。

所以，本申请要解决的技术问题是：提供一种低GDS且不会导致通信接收端的数字信号处理的复杂度高的多芯光纤，从而提升多芯光纤在长距离传输场景下的适用性和实用性。

实施例一

为解决上述问题，本申请提供了一种多芯光纤。该多芯光纤包含多个纤芯组，这多个纤芯组中的任意两个纤芯组之间弱耦合，这多个纤芯组中的任意两个相邻的纤芯组异质(也就说结构参数不相同)。而这多个纤芯组中的每个纤芯组内包含的多个纤芯中的任意两个纤芯之间强耦合。采用上述结构可使得多芯光纤源于模式色散所引起的GDS以及纤芯小组件的串扰得到有效的抑制，这样也就可以降低通信接收端的数字信号处理的复杂度，可显著提升该多芯光纤在长距离传输场景下的适用性和实用性。

请参见图1，图1是本申请实施例提供的一种多芯光纤一结构示意图。应理解，图1是多芯光纤100的径向截面图。如图1所示，该多芯光纤100包括外包层10以及多个纤芯组20，并且外包层10包围该多个纤芯组20的外周面。这里，为了方便理解，后文将以4个纤芯组(即图1中所示的纤芯组21、纤芯组22、纤芯组23以及纤芯组24)为例来对多芯光纤100的结构和功能进行说明。所谓的包围多个纤芯组20的外周面，即外包层10充分包覆各个纤芯组，各纤芯组之间的空隙被外包层10所填充。上述多个纤芯组20中的任意两个纤芯组之间处于弱耦合的状态。这里，所谓的处于弱耦合的状态，指的是光信号在该任意两个纤芯组内传输时，各纤芯组内的纤芯之间的耦合很弱，各纤芯类似单芯光纤一样可以独立的进行光信号的传输。而这多个纤芯组20中的任意两个相邻的纤芯组的结构参数不同(或者说任意两个相邻的纤芯组之间异质)。例如，如图1所示，纤芯组21和纤芯组22为相邻的纤芯组，则纤芯组21和纤芯组22的结构参数就不相同。这里应理解，在本申请实施例中，只要两个纤芯组有至少一项结构参数不相同，即可认为这两个纤芯组的结构参数不同。而对于多个纤芯组20中的任意两个不相邻的纤芯组而言，其结构参数可以相同，也可以不相同，本申请对此不作限制。

此外，上述多个纤芯组20中的每个纤芯组可包括内包层以及多个纤芯，该内包层包围这多个纤芯的外周面，并且这多个纤芯中的任意两个纤芯之间强耦合。这里，所谓的任意两个纤芯之间强耦合，指的是光信号在纤芯组内的各纤芯上传输时，各纤芯之间的耦合很强各纤芯不能看作能够独立传输光信号的单芯光纤。以上述多个纤芯组20中的纤芯组21为例，其具体可包括内包层210和多个纤芯220。这里，为了方便理解，后文将以一个纤芯组中有4个纤芯(如图1中所示的多个纤芯220包含纤芯221、纤芯222、纤芯223以及纤芯224)为例进行说明。内包层210包围这多个纤芯220的外周面(或者说这多个纤芯220中的各纤芯之间的空隙被内包层210所填充)，并且这多个纤芯220中的任意两个纤芯之间强耦合。例如，纤芯221与纤芯222之间的缝隙就被内包层210所填充，并且纤芯221与纤芯222之间强耦合。

在上述实现中，将多芯光纤100中包含的多个光纤分成多个纤芯组20，保证这多个纤芯组20中的任意两个相邻的纤芯组异质，任意两个纤细组之间处于强耦合的状态，并且保证这个多个纤芯组中的每个纤芯组内所包含的多个纤芯中的任意两个纤芯强耦合，从而形成了具备纤芯组件间弱耦合且异质、纤芯组内的纤芯间强耦合的多芯光纤100。采用这种结构的多芯光纤100，其源于模式色散所引起的GDS以及纤芯小组件的串扰得到有效的抑制，所以其对应的通信接收端的数字信号处理的复杂度得到降低。因此，本申请提供的多芯光纤100在长距离传输场景下的适用性和实用性都较强。

在一些可行的实现方式中，每个纤芯组中包含的多个纤芯为同质纤芯，并且这多个纤芯中的每个纤芯具体可包括第一纤芯层和第二纤芯层。该第二纤芯层包围该第一纤芯层的外周面，并且该第二纤芯层的折射率高于该第一纤芯层的折射率。由于每个纤芯组中包含的多个纤芯的结构都是相同的，下面以纤芯221为例进行说明。请参见图2，图2是本申请实施例提供的一种纤芯的结构示意图。如图2所示，该纤芯221具体可包括第一纤芯层2211和第二纤芯层2212，该第二纤芯层2212包围在该第一纤芯层2211的外周面，并且第二纤芯层2212的折射率要高于第一纤芯层2211的折射率。

在上述实现中，以折射率较高的第二纤芯层包围折射率较低的第一纤芯层的方式构成每个纤芯组中所包含的纤芯，有利于进一步降低多芯光纤100在长距离传输场景下的GDS。

在一些可行的实现方式中，对于每个纤芯组来说，其内包层的折射率要低于其包含的多个纤芯中的每个纤芯所包括的第一纤芯层的折射率。例如，对于纤芯组21来说，其内包层210的折射率就要低于纤芯221、纤芯222、纤芯223以及纤芯224这4个纤芯中的每个纤芯所包含的第一纤芯层的折射率(比如，内包层210的折射率就低于第一纤芯层2211的折射率)。

在上述实现中，将每个纤芯组的内包层的折射率设计的比每个纤芯组中的每个纤芯的第一纤芯层的折射率低，可以进一步束缚模场，从而可以降低纤芯组之间的串扰，提升多芯光纤100的性能。

在一些可行的实现方式中，对于多芯光纤100来说，其外包层10的折射率要低于其包含的每个纤芯组中的每个纤芯的第一纤芯层的折射率，并且外包层10的折射率要高于其包含的每个纤细组的内包层的折射率。例如，外包层10的折射率就要低于纤芯221、纤芯222、纤芯223以及纤芯224这4个纤芯中的每个纤芯所包含的第一纤芯层的折射率(比如，外包层10的折射率就低于第一纤芯层2211的折射率)。同时，外包层10的折射率要高于纤芯组21、纤芯组22、纤芯组23以及纤芯组24的内包层的折射率(比如，外包层10的折射率要高于内包层210的折射率)。

在上述实现中，将外包层10的折射率设计的比每个纤芯组中的每个纤芯的第一纤芯层的折射率低，并且同时使得其折射率比每个纤芯组的内包层的折射率高，这样可以进一步降低纤芯组之间的串扰，从而进一步提升多芯光纤100的性能。

在一些可行的实现方式中，前文所述的结构参数具体可包括结构参数包括每个纤芯的第一纤芯层的半径、每个纤芯的第二纤芯层的半径、每个纤芯组的内包层的半径、每个纤芯组内相邻纤芯的距离、每个纤芯的第一纤芯层与第二纤芯层的相对折射率差、所述外包层与每个纤芯的第二纤芯层的相对折射率差、每个纤芯组的内包层与所述每个纤芯组内的每个纤芯的第二纤芯层的相对折射率差中的一项或者多项。这里，这些结构参数其实就是能够使得纤芯组间处于异质状态的结构参数。下面以相邻的纤芯组21和纤芯组23为例。请参见图3，图3是本申请实施例提供的纤芯组一结构参数示意图。如图3所示，纤芯组21中，每个纤芯的第一纤芯层的半径都是相同的，每个纤芯的第二纤芯层的半径也是相同的。以纤芯221为例，其第一纤芯层的半径为r41，第二纤芯层的半径为r31。纤芯组21的内包层210的半径为r21，并且其包含的各个纤芯中相邻纤芯之间的距离相同，都为d21。这里，相邻纤芯之间的距离具体可以为相邻纤芯截面中心点之间的距离。同理，纤芯组23中，每个纤芯的第一纤芯层的半径页都是相同的，每个纤芯的第二纤芯层的半径也都是相同的。以纤芯241为例，其第一纤芯层的半径为r42，第二纤芯层的半径为r32。纤芯组23的内包层230的半径为r22，并且其包含的各个纤芯中相邻纤芯之间的距离相同，都为d22。另外，每个纤芯的第一纤芯层与第二纤芯层的相对折射率差(这里假设为Δ1)主要用于表示这两个纤芯层的折射率的差异程度。以纤芯221为例，假设其第一纤芯层2211的折射率为n1，第二纤芯层2212的折射率为n2，则第一纤芯层2211与第二纤芯层2212的相对折射率差Δ就等于n1-n2。同理，外包层10与每个纤芯的第二纤芯层的相对折射率差(这里假设为Δ2)主要用于表示外包层10与每个纤芯的第二纤芯层的折射率的差异程度，计算方式也类似。每个纤芯组的内包层与所述每个纤芯组内的每个纤芯的第二纤芯层的相对折射率差(这里假设为Δ3)的物理含义以及计算方式也类似，此处便不再赘述。

为了方便对前文所述的各层之间的折射率以及相对折射率差相互关系的理解，请参见图4，图4是本申请实施例提供的纤芯组又一结构参数示意图。应理解，图4是以纤芯组21为例示出的。如图4所示，纤芯组21中的所有纤芯都是同质纤芯，假设每个纤芯的第一纤芯层的折射率为n1，每个纤芯的第二纤芯层的折射率为n2，其内包层210的折射率为n4，多芯光纤100的外包层10的折射率为n4，则纤芯组21中每个纤芯的第一纤芯层的折射率为n1、每个纤芯的第二纤芯层的折射率为n2、内包层210的折射率为n4以及多芯光纤100的外包层100的折射率为n4的关系就如图4所示。此外，纤芯组21中每个纤芯的第一纤芯层与第二纤芯层的相对折射率差(这里假设为Δ11)、外包层10与其每个纤芯的第二纤芯层的相对折射率差Δ21以及其内包层与其每个纤芯的第二纤芯层的相对折射率差Δ31与各层之间的折射率的关系也如图4所示。特别的，每个纤芯组中的每个纤芯的第一纤芯层和第二纤芯层的折射率应该呈现“凹”形状分部。

在实际实现实，只要将每个纤芯的第一纤芯层的半径、每个纤芯的第二纤芯层的半径、每个纤芯组的内包层的半径、每个纤芯组内相邻纤芯的距离、每个纤芯的第一纤芯层与第二纤芯层的相对折射率差、所述外包层与每个纤芯的第二纤芯层的相对折射率差、每个纤芯组的内包层与所述每个纤芯组内的每个纤芯的第二纤芯层的相对折射率差中的一项或者多项设计的不相同，即可使得不同的纤芯组间异质。

例如，针对纤芯组21，可设计其对应的第一纤芯层的半径r41等于2.4±0.1μm(微米)，第二纤芯层的半径r31等于5.4±0.1μm，其内包层210的半径r21等于27±0.1μm。针对纤芯组23，可设计其对应的第一纤芯层的半径r42等于2.4±0.1μm，第二纤芯层的半径r32等于4.8±0.1μm，其内包层230的半径r22等于27±0.1μm。同时，针对于纤芯组21，设计其每个纤芯的第一纤芯层与第二纤芯层的相对折射率差Δ11等于-0.060±0.01％，外包层与其每个纤芯的第二纤芯层的相对折射率差Δ21等于-0.355±0.01％，其内包层与其每个纤芯的第二纤芯层的相对折射率差Δ31等于-0.390±0.01％。而针对纤芯组23，设计其每个纤芯的第一纤芯层与第二纤芯层的相对折射率差Δ12等于-0.060±0.01％，外包层与其每个纤芯的第二纤芯层的相对折射率差Δ22等于-0.355±0.01％，其内包层与其每个纤芯的第二纤芯层的相对折射率差Δ32等于-0.375±0.01％。此外，纤芯组21中包含的各个纤芯中相邻纤芯之间的距离d21等于17±0.1μm，纤芯组23中包含的各个纤芯中相邻纤芯之间的距离d22等于19±0.1μm。采用上述结构参数，即可使得纤芯组21和纤芯组23异质。

这里需要说明的是，在实际实现中，各纤芯组的结构参数的具体取值可根据实际设计需求来选择，只要能够保证相邻纤芯组之间异质即可，本申请对这些结构参数的取值不作具体限制。

这里还需要说明的是，前文针对能够使得纤芯之间保持异质的结构参数的说明仅是示例性的，在实际实现时，也可将多芯光纤100中任意两个相邻的纤芯组除前文所述的结构参数以外的其他特性参数设计的不相同，以实现该相邻的纤芯组间异质，本申请对此不作具体限制。

在一些可行的实现方式中，上述多个纤芯组20可以沿该多芯光纤100的轴线延伸并且围绕该多芯光纤100的轴线旋转。也就是说，本申请提供的多芯光纤100也可结合芯部加捻技术(core twisting)来实现，这样可以进一步提升多芯光纤100的性能。

在一些可行的实现方式中，上述每个纤芯中的第二纤芯层的材料具体可以为熔融石英、二氧化硅等。每个纤芯中的第一纤芯层、每个纤芯组的内包层以及多芯光纤100的外包层10可以选用负掺杂材料，如在硅中掺杂氮、磷等五价元素形成的负掺杂材料等。这里需要说明的是，前文针对每个纤芯中第二纤芯层、每个纤芯中的第一纤芯层、每个纤芯组的内包层以及多芯光纤100的外包层10的材料的说明仅是实例性的，在实际实现时，也可以采用其他类型的材料，只要能够满足前文所述的各层之间的折射率关系即可，本申请对此不作具体限制。

在一些可行的实现方式中，上述多个纤芯组20中各纤芯组在与多芯光纤100的轴线垂直的横截面上的排布方式至少包括三角形、圆形、正方形或者其他中心对称图形。也就是说，从多芯光纤100的横截面上看，各纤芯组可以排列成三角形、圆形、正方形或者其他中心对称图形。例如，如图1所示，在有4个纤芯组的情况下，这4个纤芯组即可排列成正方形。又或者，请参见图5，图5是本申请实施例提供的多芯光纤又一结构示意图，如图5所示，在有6个纤芯组的情况下，这6个纤芯组也可以排列成圆形。这里需要说明的是，在实际实现中，各纤芯组在多芯光纤100的横截面上排列方式可根据实际设计需求以及纤芯组的个数来决定，本申请对此也不作具体限制。

在一些可行的实现方式中，每个纤芯组中的多个纤芯在与多芯光纤100的轴线垂直的横截面上的排布方式至少包括三角形、圆形、正方形或者其他中心对称图形。或者说，从多芯光纤100的横截面上看，各纤芯组内的多个纤芯可以排列成三角形、圆形、正方形或者其他中心对称图形。例如，如图1、图3或者图4所示，在一个纤芯组内有4个纤芯的情况下，这4个纤芯组即可排列成正方形。当然了，在实际实现中，各纤芯组中的多个纤芯在多芯光纤100的横截面上排列方式可根据实际设计需求以及纤芯的个数来决定，本申请对此也不作具体限制。

此外，上述多个纤芯组20中各纤芯组在与多芯光纤100的轴线垂直的横截面上的排布方式与个纤芯组中的多个纤芯在与多芯光纤100的轴线垂直的横截面上的排布方式可以相同，也可以不相同，本申请对此不作具体限制。

下面将结合多芯光纤100中各结构参数的实际取值以及对应实验得到的性能曲线，对多芯光纤100的性能作进一步的分析。

具体实现中，将外包层10的半径(即图1中所述的r1)设计为90±0.1μm，将相邻纤芯组之间的距离(即图1中所述的d1，也可以理解为相邻纤芯组的内包层的截面中心点之间的距离)设计为62±0.1μm。为该多芯光纤100中的各纤芯组的结构参数提供了设计点1和设计点2。设计点1对应纤芯组21，具体为：第一纤芯层的半径r41等于2.4μm，第二纤芯层的半径r31可等于5.4μm，其内包层210的半径r21等于27μm。针对纤芯组23，其对应的第一纤芯层的半径r42可等于2.4±0.1μm，第二纤芯层的半径r32可等于4.8±0.1μm，其内包层230的半径r22可等于27±0.1μm。第一纤芯层与第二纤芯层的相对折射率差Δ11等于-0.060％，外包层10与第二纤芯层的相对折射率差Δ21等于-0.355％，内包层与第二纤芯层的相对折射率差Δ31等于-0.390％，各个纤芯中相邻纤芯之间的距离d21等于17±0.1μm。设计点2对应纤芯组23，具体为：第一纤芯层的半径r42等于2.4μm，第二纤芯层的半径r32等于4.8μm，其内包层230的半径r22等于27μm，第一纤芯层与第二纤芯层的相对折射率差Δ12等于-0.060％，外包层与第二纤芯层的相对折射率差Δ22可等于-0.355％，其内包层与第二纤芯层的相对折射率差Δ32可等于-0.375％，各个纤芯中相邻纤芯之间的距离d22可等于19±0.1μm。结合上述两个设计点，以弯曲半径(Rb)为140mm，波长为1524nm条件下LP11模式损耗等于1dB/km，以及，以弯曲半径为30mm，波长为1625nm条件下LP01模式损耗等于0.5dB/100圈为实验条件，对本申请提供的多芯光纤100进行测试，可得到如图6以及图7所示的性能曲线图。其中，图6是本申请实施例提供的一种性能曲线图，其展示了多芯光纤100中的单个纤芯组的GDS与传输距离之间关系。图7是本申请实施例提供的又一种性能曲线图，其展示了多芯光纤100中的相邻纤芯组间的串扰与传输距离以及弯曲半径之间关系。由图6中的(a)可以看出，基于前述计点1可以保持纤芯组21在C波段(即1530nm到1565nm的波段)和L波段(即1565nm到1625nm的波段)上的GDS等于由图6中的(b)可以看出，基于前文给出的设计点2可以保证纤芯组23在C波段和L波段上的GDS等于/> 进一步的，从图7中的(a)可以看出相邻纤芯组间存在一个弯曲半径阈值(假设这个弯曲半径阈值为Rpk，则Rpk即等于324mm(毫米))。一方面，如果多芯光纤100的弯曲半径(这里假设为Rb)小于此这个弯曲半径阈值为Rpk，则多芯光纤100中的相邻纤芯组间的串扰在相位匹配区内随着Rb的增大而增大。另一方面，若弯曲半径Rb大于弯曲半径阈值Rpk，则多芯光纤100中的相邻纤芯组间的串扰在非相位匹配区内随着Rb的增大而减小。由图7中(b)可以看出，基于前文给出的设计点1和设计点2，在弯曲半径Rb等于140mm的情况下，可以使得相邻纤芯组间的串扰小于-41.2dB/100km。

结合上述分析可知，本申请提供的多芯光纤100，其源于模式色散所引起的GDS以及纤芯小组件的串扰得到有效的抑制，所以其对应的通信接收端的数字信号处理的复杂度得到降低，其纤芯数量上限较高。因此，本申请提供的多芯光纤100在长距离传输场景下的适用性和实用性都较强。

本申请实施例还提供了一种使用前文所述多芯光纤100的光缆300。请参见图8，图8是本申请实施例提供的一种光缆的结构示意图。如图8所示，该光缆300包括保护套310以及如前文所述的多芯光纤100。该多芯光纤100设置在保护套310内，或者说，保护套310围绕在多芯光纤100的外包层10的外周面上。保护套310主要用于保护该多芯光纤100不受到外力的破坏。实际使用时，上述光缆300可应用于各种环境下的长距离光通信场景。

本申请所提供的光缆300采用了多芯光纤100，在保证了其最大化通信容量的同时，还可以有效降低其通信接收端的数字信号处理的复杂度。

本申请实施例还提供了一种光通信系统。请参见图9，图9是本申请实施例提供的一种光通信系统的结构示意图。如图9所示，该光通信系统500包括第一光通信设备510、第二光通信设备520以及前文所述的光缆300。所述第一光通信设备510和所述第二光通信设备520通过光缆300进行通信。

在实际实现中，上述光通信系统500可以为使用光缆300作为通信载体的各种类型的长距离光通信系统，如常见的城域光网络系统等。上述第一光通信设备510和所述第二光通信设备520具体可为光线路终端(optical line terminal，OLT)、光端机、光交换机等光纤传输设备。

本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

以上所述的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施方式而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种多芯光纤，其特征在于，所述多芯光纤包括外包层以及多个纤芯组，所述外包层包围所述多个纤芯组的外周面，所述多个纤芯组中的任意两个纤芯组之间弱耦合，所述多个纤芯组中的任意两个相邻的纤芯组的结构参数不相同；

所述多个纤芯组中的每个纤芯组包括内包层以及多个纤芯，所述内包层包围所述多个纤芯的外周面，所述多个纤芯中的任意两个纤芯之间强耦合。

2.根据权利要求1所述的多芯光纤，其特征在于，所述多个纤芯为同质纤芯，所述多个纤芯中的每个纤芯包括第一纤芯层和第二纤芯层，所述第二纤芯层包围所述第一纤芯层的外周面，所述第二纤芯层的折射率高于所述第一纤芯层的折射率。

3.根据权利要求2所述的多芯光纤，其特征在于，所述每个纤芯组的内包层的折射率低于所述每个纤芯组中的每个纤芯的第一纤芯层的折射率。

4.根据权利要求2或3所述的多芯光纤，其特征在于，所述外包层的折射率低于所述每个纤芯组中的每个纤芯的第一纤芯层的折射率，并且高于所述每个纤芯组的内包层的折射率。

5.根据权利要求2-4任一项所述的多芯光纤，其特征在于，所述结构参数包括每个纤芯的第一纤芯层的半径、每个纤芯的第二纤芯层的半径、每个纤芯组的内包层的半径、每个纤芯组内相邻纤芯的距离、每个纤芯的第一纤芯层与第二纤芯层的相对折射率差、所述外包层与每个纤芯的第二纤芯层的相对折射率差、每个纤芯组的内包层与所述每个纤芯组内的每个纤芯的第二纤芯层的相对折射率差中的一项或者多项。

6.根据权利要求2-5任一项所述的多芯光纤，其特征在于，所述多个纤芯组沿所述多芯光纤的轴线延伸并且围绕所述多芯光纤的轴线旋转。

7.根据权利要求2-6任一项所述的多芯光纤，其特征在于，所述第二纤芯层的材料为熔融石英，所述第一纤芯层、所述内包层和所述外包层的材料为负掺杂材料。

8.根据权利要求1-7任一项所述的多芯光纤，其特征在于，所述多个纤芯组在与所述多芯光纤的轴线垂直的横截面上的排布方式至少包括三角形、圆形、正方形或者其他中心对称图形。

9.根据权利要求1-8任一项所述的多芯光纤，其特征在于，所述每个纤芯组中的多个纤芯在与所述多芯光纤的轴线垂直的横截面上的排布方式至少包括三角形、圆形、正方形或者其他中心对称图形。

10.一种光缆，其特征在于，所述光缆包括保护套以及如权利要求1-9任一项所述的多芯光纤，所述多芯光纤设置在所述保护套内。

11.一种光通信系统，其特征在于，所述光通信系统包括第一光通信设备、第二光通信设备以及如权利要求10所述的光缆，所述第一光通信设备和所述第二光通信设备通过所述光缆进行通信。