CN206788407U - 一种大有效模场面积少模光纤 - Google Patents
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Abstract
本专利提出了一种大有效模场面积少模光纤，其纤芯折射率呈渐变型分布；该少模光纤实现了光纤通信C波段大有效模场面积、低非线性系数的三模式少模运作，且非线性系数在C波段呈平坦分布；该光纤特性使其在光纤通信少模传输、Front‑haul少模传输等领域具有广阔应用前景。
Description
技术领域
本专利申请涉及一种少模光纤波导结构，具体涉及一种大有效模场面积少模光纤，可应用于光纤通信、光学信息处理等领域。
背景技术
光纤是光纤通信系统的重要传输介质；随着光纤制造技术的进一步发展，人们于1979年实现了在1550nm波段损耗约为0.2dB/km的低损耗光纤；低损耗光纤开启了光纤通信领域的革命历程，导致了非线性光纤光学领域出现；1995年，工作在1550nm波段的掺铒光纤放大器的商用化，使得光纤通信和非线性光纤光学得到巨大发展；各种类型的光纤和光纤通信系统得到广泛的关注和研究[1G.P.Agrawal,Nonlinear Fiber Optics,5e,ElsevierInc. Elsevier(Singapore)Pte Ltd.2012,1-648]。
为了解决单模光纤通信系统中光纤非线性引起的传输质量问题，业界采用了大有效模场面积降低光纤非线性的解决方案。近年来，应用于空分复用光纤通信领域的少模光纤是光纤光学前沿研究热点之一；为了减小光纤非线性效应，文献[2He Wen,HongjunZheng, Benyuan Zhu and Guifang Li,Experimental Demonstration of Long-DistanceAnalog Transmission over Few-Mode Fibers.OFC2015,M3E.2,2015,1-3]采用1550nm波段130μm2模场面积的少模光纤，减小了模拟传输信号三阶交调畸变3dB，提高了信号无杂散动态范围1.5dB；文献 [3Mukasa K,Imamura K,Sugizaki R.Multi-core Few-modeoptical fibers with large Aeff. European Conference and Exhibition on OpticalCommunications.2012:1-3]提出了170 μm2(LP01)和250μm2(LP11)的大有效模场面积少模光纤；文献[4Kasahara M,Saitoh K, Sakamoto T,et al.Design of Three-Spatial-ModeRing-Core Fiber.Journal of Lightwave Technology,2014,32(7):1337-1343.]提出了模场面积80到360μm2可调的大有效模场面积环形芯少模光纤；综上，为了减小光纤的非线性系数，增大光纤有效模场面积也是空分复用少模光纤的一种有效解决方案；少模光纤的研究挑战在于实现较宽带宽的大有效模场面积、低非线性系数的少模运作。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是实现光纤通信C波段大有效模场面积、低非线性系数的少模运作，且非线性系数在C波段范围内呈平坦分布。
为了解决这些问题，在国家自然科学基金(编号61671227和61431009)、山东省自然科学基金(ZR2011FM015)、“泰山学者”建设工程专项经费支持下，本专利提出了一种大有效模场面积少模光纤；其纤芯中心到包层的折射率呈渐变型分布；实现了光纤通信C 波段的大有效模场面积、低非线性系数的三模式少模运作，给出了所提出的少模光纤的各种参量随入射波长变化规律；为光纤通信Front-haul少模传输实用化提供了支持。
本实用新型的具体采用的技术方案如下：
本专利提出的一种大有效模场面积少模光纤横截面整体上是由纯二氧化硅基质包层和掺杂二氧化硅纤芯组成；所述光纤的纤芯外径、包层外径依次对应R1＝26μm和R2＝100μm；光纤包层和纤芯中心折射率分别为1.444024和1.444874；纤芯中心到包层的折射率呈渐变型分布；折射率按照方程
设置，式中n1表示纤芯中心折射率，n2表示包层折射率，r表示光纤中任意一点到轴心的距离，a＝R1＝26μm是光纤纤芯外径；采用全矢量有限元方法研究该少模光纤特性。
本实用新型的有益效果如下：
1.所提出的光纤实现了光纤通信C波段的大有效模场面积、低非线性系数的三模式少模运作，且非线性系数在C波段范围内呈平坦分布；
2.该光纤特性使其在光纤通信少模传输、Front-haul少模传输等领域具有广阔应用前景。
附图说明
图1是一种大有效模场面积少模光纤的横截面示意图；图中R1为纤芯外径，R2为包层外径；
图2是少模光纤的有效模场面积随入射光波长的变化图；
图3是少模光纤非线性系数随入射光波长的变化图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图详细说明本实用新型的技术方案，但保护范围不限于此。
实施例1附图1为本专利一种大有效模场面积少模光纤的横截面示意图，提出的一种大有效模场面积少模光纤横截面整体上是由纯二氧化硅基质包层和掺杂二氧化硅纤芯组成；图中各个圆半径分别表示为R1和R2，依次对应纤芯外径、包层外径，其中，R1＝26μm，R2＝100μm。光纤包层和纤芯中心折射率分别为1.444024和1.444874；纤芯中心到包层的折射率按照方程(1)设置，呈渐变型分布；采用全矢量有限元方法研究了该少模光纤特性。该少模光纤能够产生线偏振模式LP01、LP11a和LP11b。LP11a和LP11b是简并模式；它们的有效模场面积和非线性系数一致，后面讨论以LP11表示它们。
图2是少模光纤的有效模场面积随入射光波长的变化，图2中带星和小圆圈的实线分别表示LP01和LP11的有效模场面积随入射光波长的变化。由图2可以得到，少模光纤的LP01和LP11模式有效模场面积很大，随入射光波长的增加而增大；LP11模式有效模场面积增加更快。在1550nm，LP01和LP11的有效模场面积都大于标准单模光纤有效模场面积的10倍。
图3是少模光纤的非线性系数随入射光波长的变化。图3中带星和小圆圈的实线分别表示LP01和LP11的非线性系数随入射光波长的变化。由图3可以得到，少模光纤模式LP01和LP11的非线性系数都很小且远小于标准单模光纤非线性系数，随入射光波长的增加而减小，在光纤通信C波段均呈平坦分布；LP01和LP11模式非线性系数相差很小。
总之，本专利提出的少模光纤实现了光纤通信C波段大有效模场面积、低非线性系数的少模运作，且非线性系数在C波段范围内呈平坦分布；该光纤特性使其在光纤通信少模传输、Front-haul少模传输等领域具有广阔应用前景。
Claims (1)
1.一种大有效模场面积少模光纤，其特征是：横截面整体上是由掺杂二氧化硅纤芯和纯二氧化硅基质包层组成，所述光纤的纤芯外径、包层外径依次对应R1＝26μm和R2＝100μm；光纤包层和纤芯中心折射率分别为1.444024和1.444874；纤芯中心到包层的折射率呈渐变型分布；折射率按照方程
设置，式中n1表示纤芯中心折射率，n2表示包层折射率，r表示光纤中任意一点到轴心的距离，a＝R1＝26μm是光纤纤芯外径。
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| CN201720297877.0U CN206788407U (zh) | 2017-03-25 | 2017-03-25 | 一种大有效模场面积少模光纤 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108415120A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-08-17 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | 一种渐变型超低衰减两模光纤 |
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