CN208367258U - 一种低串扰大模场面积多芯光纤 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种低串扰大模场面积多芯光纤，其特征在于：包括中芯、围绕在中芯外的包覆层I，以及沿光纤轴线延伸且呈正多边形排列的多个旁芯，覆盖中芯、包覆层I和多个旁芯的包覆层II。本实用新型中中芯、旁芯、包覆层I以及包覆层II的有效折射率分别为n1、n2、n3、n4，且n1＞n2＞n3＞n4，这样设计有助于有效限制中芯的能量不外泄，中芯与多个旁芯之间的串扰最大化减小，同时降低多个旁芯的能量外泄，保证光纤结构稳定的同时，提高光信号的传输效率；本实用新型多芯光纤折射率分布设计简单，生产难度小。
Description
技术领域
本实用新型属于光纤技术领域，具体的涉及一种低串扰大模场面积多芯光纤。
背景技术
近年来，光纤通信以及光网络的高速发展促使能够实现大容量传输的光纤成为研究热点，如少模光纤、多芯光纤等。其中，基于空分复用的多芯光纤可在不增加光缆铺设空间和费用的情况下实现对光纤的扩容，更好地克服单模光纤传输容量的限制。研究多芯光纤将具有重要的应用前景。
多芯光纤，是同一包层中容纳多个纤芯的光纤，通过多个纤芯传播光信号。按照工作原理分类，主要分为传输型和耦合型多芯光纤。其中，传输型多芯光纤又被称为弱耦合型多芯光纤，其芯子间距较大，芯间能量耦合较小且每个芯子中的模式独立传输，多被用于信息的大容量传输。最新的研究结果显示，多芯光纤已经在光纤通信以及光网络领域中扮演着重要的角色，例如，在传输容量方面，基于双环形纤芯结构的31km长度的22芯多芯光纤实现了2.15Pbit/s的系统传输容量；在传输距离方面，基于单环纤芯结构的46km长度的12芯多芯光纤实现了105Tbit/s容量光信号最远26圈共计14350km传输。此外，多芯光纤还可用于大容量通信网所需高性能激光器、放大器、耦合器等重要光电子器件的研制。多芯光纤在未来大容量通信系统的发展中具有举足轻重的地位。
现有的传输型多芯光纤主要有：沟槽辅助型多芯光纤，采用沟槽辅助型折射率剖面减小芯间光耦合，实现小芯间距离和低串扰，但该方案使光纤折射率设计复杂，制作成本提高，需精确控制折射率分布，不易大规模商用化生产；另一种异质结构多芯光纤，通过增加各芯区之间光信号的传播常数差异，降低由于光纤弯曲引入的芯间串扰，但该方案不同纤芯设计将引入光传输时延差，不仅会增加传输损耗，且对于生产工艺和熔接工艺都提出了更高的要求。
中国专利CN103376501B，公开了一种多芯光纤，多个芯部，其沿着光纤轴线延伸；以及光学包层，其由石英玻璃形成并围绕所述多个芯部，其中，所述多个芯部中的两个相邻芯部之间的折射率差和直径均不同，芯部结构变化参数△(△n)/△(2a)为负值，△(△n)表示所述芯部之间的折射率差变化量并且以百分比表示，△(2a)表示所述芯部之间的直径变化量并且以微米表示，经由所述多个芯部传播的光信号之间的时滞为1ps/m以下，并且所述多个芯部中的所述两个相邻芯部之间的传播常数差大于0，该发明虽然可以减小芯部之间的时滞和串扰，但是为达到减少串扰的作用需要任意两个相邻的芯部直径均不相同，并且该专利需要在每一个芯部外沉积一光学包层，之后在芯部以及光学包层外有一和光学包层折射率相同的护套，组成结构复杂，并且芯部直径较小，再在较小芯部外沉积一定厚度的光学包层，制作工艺要求精度高，增加了制作成本。
实用新型内容
为解决现有技术中用于大容量传输的低串扰大模场面积多芯光纤折射率设计复杂，技术成本高，生产难度大的难题，本实用新型提一种低串扰大模场面积多芯光纤。
本实用新型的技术方案是：一种低串扰大模场面积多芯光纤，其特征在于：包括中芯、围绕在中芯外的包覆层I，以及沿光纤轴线延伸且呈正多边形排列的多个旁芯，覆盖中芯、包覆层I和多个旁芯的包覆层II。
进一步，所述中芯具有最高有效折射率n1，包覆层I具有第三高有效折射率n3，且n1＞n3，n1与n3的差值为0.0010-0.0050范围的任意值，包覆层I的设计理念在于有效限制中芯的光能量不外泄，中芯的光能量可以有效被限制在包覆层I内，降低了中芯的光能量对多个旁芯的串扰。
进一步，所述中芯的芯直径范围为8-10μm，包覆层I的直径范围为22-27μm，中芯可采用掺入二氧化锗的二氧化硅或纯二氧化硅，包覆层I可采用掺入氟的二氧化硅或纯二氧化硅。
进一步，所述多个旁芯呈密集排列方式在中芯外形成正多边形，旁芯与中芯不直接接触，旁芯的数目不低于3个，优选6个，六个旁芯组成正六边形，每个旁芯分别位于正六边形的六个顶角位置，任意两个相邻的旁芯互不接触，任意两个相邻旁芯的芯间距为33.5-42μm范围的任意值，所述多个旁芯形成的正多边形中任意一个旁芯到中芯的芯间距相同，芯间距为33.5-42μm范围的任意值，采用这种密集排列方式可以有效防止旁芯过多导致光纤直径过大引起的韧性降低，同时抑制多个旁芯与中芯的芯间距过大导致的光纤附加损耗的增加。
进一步，所述多个旁芯中任意两个旁芯的直径可相同或不同，旁芯的直径范围为8-10μm，旁芯具有次高有效折射率n2，任意两个旁芯的有效折射率可以相同也可以不相同，优选任意两个旁芯的有效折射率相同。
进一步，所述次高有效折射率n2＜n1，n1与n2的差值为0.0001-0.0010范围的任意值，且n2＞n3，n2与n3的差值为0.0001-0.0010范围的任意值，这样设计的目的是有效减小多个旁芯中的光能量对中芯的串扰。
进一步，所述包覆层II形成无孔口结构并覆盖中芯、包覆层I和多个旁芯，包覆层II的直径为120-130μm中的任意值，包覆层II采用掺入氟的二氧化硅。
进一步，所述包覆层II具有最低有效折射率n4，n4＞1.4500，n4＜n3，n3与n4的差值为0.0010-0.0050范围的任意值，这样设计的目的在于更好地限制多个旁芯的光能量逃逸。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型在中芯外设有包覆层I且包覆层I的有效折射率n3要远小于中芯的有效折射率n1，这样有助于有效限制中芯的能量不外泄。
(3)本实用新型的中芯与多个旁芯具有有效折射率差，使得中芯与多个旁芯之间的串扰最大化减小。
(3)本实用新型中多个旁芯采用密集排列方式可以有效防止旁芯过多导致光纤直径过大引起的韧性降低，同时抑制多个旁芯与中芯的芯间距过大导致的光纤附加损耗的增加。
(4)本实用新型包覆层II采用更低的有效折射率从而大幅度降低多个旁芯的能量外泄，保证光纤结构稳定的同时，提高光信号的传输效率。
(5)本实用新型多芯光纤折射率分布设计简单，生产难度小。
附图说明
附图1是一种低串扰大模场面积多芯光纤的截面图；
图中的标记如下：1、中芯；3、包覆层I；2a～2f、旁芯；4、包覆层II。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1
如图1所示为一种低串扰大模场面积多芯光纤的截面图，其特征在于：包括中芯1、围绕在中芯1外的包覆层I3，以及沿光纤轴线延伸且呈正多边形排列的多个旁芯2a～2f，覆盖中芯1、包覆层I3和多个旁芯2a～2f的包覆层II4。
进一步，所述中芯1具有最高有效折射率n1，包覆层I3具有第三高有效折射率n3，n1＞n3，这里n1＝1.4580，n3＝1.4560，n1与n3的差值为0.0020，包覆层I3这样设计的理念在于有效限制中芯1的光能量不外泄，中芯1的光能量可以有效被限制在包覆层I3内，降低了中芯1的光能量对多个旁芯2a～2f的串扰。
进一步，所述中芯1的芯直径范围为8-10μm，优选8.4μm，包覆层I3的直径范围为22-27μm，优选25μm，中芯1可采用掺入二氧化锗的二氧化硅或纯二氧化硅，优选掺入二氧化锗的二氧化硅，包覆层I3可采用掺入氟的二氧化硅或纯二氧化硅，优选掺入氟的二氧化硅。
进一步，所述多个旁芯2a～2f呈密集排列方式在中芯1外形成正多边形，旁芯与中芯1不直接接触，多个旁芯2a～2f的数目不低于3个，优选6个，六个旁芯组成正六边形，每个旁芯分别位于正六边形的六个顶角位置，任意两个相邻的旁芯互不接触，任意两个相邻旁芯的芯间距为33.5-42μm范围的任意值，优选35.5μm，所述多个旁芯2a～2f形成的正多边形中任意一个旁芯到中芯1的芯间距相同，芯间距为33.5-42μm范围的任意值，优选35.5μm，所述多个旁芯2a～2f中任意两个旁芯的直径可相同或不同，这里任意两个旁芯的直径相同，旁芯的直径范围为8-10μm，优选8.4μm，旁芯具有次高有效折射率n2，任意两个旁芯的有效折射率相同，这里n2为1.4573，采用这种密集排列方式可以有效防止旁芯过多导致光纤直径过大引起的韧性降低，同时抑制多个旁芯2a～2f与中芯1的芯间距过大导致的光纤附加损耗的增加。
进一步，所述n1与n2的差值为0.0007，n2与n3的差值为0.0013。
进一步，所述包覆层II4形成无孔口结构并覆盖中芯1、包覆层I3和多个旁芯2a～2f，包覆层II4的直径为120-130μm中的任意值，优选125μm，包覆层II4采用掺入氟的二氧化硅。
进一步，所述包覆层II4具有最低有效折射率n4，这里n4为1.4540，n4＜n3，n3与n4的差值为0.0020，n2与n4的差值为0.0033，这样设计的目的在于更好地限制多个旁芯2a～2f的光能量逃逸。
实施例2
如图1所示为一种低串扰大模场面积多芯光纤的截面图，其特征在于：包括中芯1、围绕在中芯1外的包覆层I3，以及沿光纤轴线延伸且呈正多边形排列的多个旁芯2a～2f，覆盖中芯1、包覆层I3和多个旁芯2a～2f的包覆层II4。
进一步，所述中芯1具有最高有效折射率n1，包覆层I3具有第三高有效折射率n3，n1＞n3，这里n1＝1.4575，n3＝1.4562，n1与n3的差值为0.0013，包覆层I3这样设计的理念在于有效限制中芯1的光能量不外泄，中芯1的光能量可以有效被限制在包覆层I3内，降低了中芯1的光能量对多个旁芯2a～2f的串扰。
进一步，所述中芯1的芯直径范围为8-10μm，优选10μm，包覆层I3的直径范围为22-27μm，优选25μm，中芯1可采用掺入二氧化锗的二氧化硅或纯二氧化硅，优选纯二氧化硅，包覆层I3可采用掺入氟的二氧化硅或纯二氧化硅，优选掺入氟的二氧化硅。
进一步，所述多个旁芯2a～2f呈密集排列方式在中芯1外形成正多边形，旁芯与中芯1不直接接触，旁芯的数目不低于3个，优选6个，六个旁芯组成正六边形，每个旁芯分别位于正六边形的六个顶角位置，任意两个相邻的旁芯互不接触，任意两个相邻旁芯的芯间距为33.5-42μm范围的任意值，优选40μm，所述多个旁芯2a～2f形成的正多边形中任意一个旁芯到中芯1的芯间距相同，芯间距为33.5-42μm范围的任意值，优选40μm，所述多个旁芯2a～2f中任意两个旁芯的直径可相同或不同，这里任意两个旁芯的直径相同，旁芯的直径范围为8-10μm，优选8.0μm，旁芯具有次高有效折射率n2，任意两个旁芯的有效折射率相同，这里n2为1.4570，采用这种密集排列方式可以有效防止旁芯过多导致光纤直径过大引起的韧性降低，同时抑制多个旁芯2a～2f与中芯1的芯间距过大导致的光纤附加损耗的增加。
进一步，所述n1与n2的差值为0.0005，n2与n3的差值为0.0008。
进一步，所述包覆层II4形成无孔口结构并覆盖中芯1、包覆层I3和多个旁芯2a～2f，包覆层II4的直径为120-130μm中的任意值，优选125μm，包覆层II4采用掺入氟的二氧化硅。
进一步，所述包覆层II4具有最低有效折射率n4，这里n4为1.4550，n4＜n3，n3与n4的差值为0.0012，n2与n4的差值为0.0020，这样设计的目的在于更好地限制多个旁芯的光能量逃逸。
本实用新型采用包覆层I3围绕中芯1，再以旁芯与包覆层II4覆盖这种简单的折射率结构，具有设计结构简单，保证大模场面积的同时提高了抗芯间串扰的能力等优点，且各纤芯及各包覆层尺寸与折射率设置灵活，生产成本低，实用化难度小，可广泛应用于多芯光纤的商用化和产业化。
上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种低串扰大模场面积多芯光纤，其特征在于：包括中芯(1)、围绕在中芯(1)外的包覆层I(3)，以及沿光纤轴线延伸且呈正六边形排列的多个旁芯(2a～2f)，覆盖中芯(1)、包覆层I(3)和多个旁芯(2a～2f)的包覆层II(4)；所述中芯(1)具有最高有效折射率n1，包覆层I(3)具有第三高有效折射率n3，且n1＞n3，n1与n3的差值为0.0010-0.0050范围的任意值；旁芯具有次高有效折射率n2，所述次高有效折射率n2＜n1，n1与n2的差值为0.0001-0.0010范围的任意值，且n2＞n3，n2与n3的差值为0.0001-0.0010范围的任意值；所述包覆层II(4)具有最低有效折射率n4，n4＞1.4500，n4＜n3，n3与n4的差值为0.0010-0.0050范围的任意值。
2.根据权利要求1所述一种低串扰大模场面积多芯光纤，其特征在于：所述中芯(1)的芯直径范围为8-10μm，包覆层I(3)的直径范围为22-27μm，中芯(1)可采用掺入二氧化锗的二氧化硅或纯二氧化硅，包覆层I(3)可采用掺入氟的二氧化硅或纯二氧化硅。
3.根据权利要求1所述一种低串扰大模场面积多芯光纤，其特征在于：所述多个旁芯(2a～2f)采用密集排列方式在中芯(1)外形成正六边形，旁芯(2a～2f)的数目不低于3个。
4.根据权利要求3所述一种低串扰大模场面积多芯光纤，其特征在于：所述多个旁芯(2a～2f)中任意两个相邻旁芯的芯间距为33.5-42μm范围的任意值，并且互不接触。
5.根据权利要求3所述一种低串扰大模场面积多芯光纤，其特征在于：所述多个旁芯(2a～2f)形成的正六边形中任意一个旁芯到中芯(1)的芯间距相同，芯间距为33.5-42μm范围的任意值。
6.根据权利要求1所述一种低串扰大模场面积多芯光纤，其特征在于：所述多个旁芯(2a～2f)中任意两个旁芯的直径可相同或不同，旁芯的直径范围为8-10μm，旁芯具有次高有效折射率n2，任意两个旁芯的有效折射率可以相同也可以不相同。
7.根据权利要求1所述一种低串扰大模场面积多芯光纤，其特征在于：所述包覆层II(4)形成无孔口结构并覆盖中芯(1)、包覆层I(3)和多个旁芯(2a～2f)，包覆层II(4)的直径为120-130μm中的任意值，包覆层II(4)采用掺入氟的二氧化硅。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820375803.9U CN208367258U (zh) | 2018-03-19 | 2018-03-19 | 一种低串扰大模场面积多芯光纤 |
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| CN201820375803.9U CN208367258U (zh) | 2018-03-19 | 2018-03-19 | 一种低串扰大模场面积多芯光纤 |
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| CN201820375803.9U Active CN208367258U (zh) | 2018-03-19 | 2018-03-19 | 一种低串扰大模场面积多芯光纤 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020244034A1 (zh) * | 2019-06-04 | 2020-12-10 | 烽火通信科技股份有限公司 | 一种多芯少模光纤及其制造方法 |
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2018
- 2018-03-19 CN CN201820375803.9U patent/CN208367258U/zh active Active
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|---|---|---|---|---|
| WO2020244034A1 (zh) * | 2019-06-04 | 2020-12-10 | 烽火通信科技股份有限公司 | 一种多芯少模光纤及其制造方法 |
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