CN218446063U - 一种低损耗的三模式光纤 - Google Patents
一种低损耗的三模式光纤 Download PDFInfo
- Publication number
- CN218446063U CN218446063U CN202220851576.9U CN202220851576U CN218446063U CN 218446063 U CN218446063 U CN 218446063U CN 202220851576 U CN202220851576 U CN 202220851576U CN 218446063 U CN218446063 U CN 218446063U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- refractive index
- cladding
- index difference
- optical fiber
- mode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 40
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims abstract description 27
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 19
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 13
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 11
- 238000011160 research Methods 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 3
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 2
- 240000005373 Panax quinquefolius Species 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- GMVPRGQOIOIIMI-DODZYUBVSA-N 7-[(1R,2R,3R)-3-hydroxy-2-[(3S)-3-hydroxyoct-1-enyl]-5-oxocyclopentyl]heptanoic acid Chemical compound CCCCC[C@H](O)C=C[C@H]1[C@H](O)CC(=O)[C@@H]1CCCCCCC(O)=O GMVPRGQOIOIIMI-DODZYUBVSA-N 0.000 description 1
- 241001028048 Nicola Species 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
一种低损耗的三模式光纤，直径d<2μm的部分是内包层，采用掺氟二氧化硅材料，折射率为n2＝1.4252；2μm≤d≤9μm的部分是环形纤芯，采用纯二氧化硅材料，折射率为n1＝1.4440；d>9μm的部分是外包层，采用掺氟二氧化硅材料，折射率为n2＝1.4252；最外包层直径为125μm；在1.530μm–1.565μm波长范围内，LP01与LP11模式之间的模式有效折射率差nLP01‑nLP11大于4.34×10‑3，随波长增加折射率差逐渐增大；LP11与LP21之间的有效折射率差nLP11‑nLP21大于6.75×10‑3，随波长增加折射率差逐渐增大；LP21模式与包层的有效折射率差nLP21‑nCladding大于1.94×10‑3，随波长增加折射率差逐渐减小。
Description
技术领域
本专利申请涉及一种低损耗的三模式光纤，可应用于光纤光学、光纤通信、光纤无线接入、光学信息处理和新一代信息技术等领域。
背景技术
近年来，各种通信业务流量指数增长，单模光纤通信受到了前所未有的挑战。光纤通信业界围绕空分复用(包括芯式复用和模分复用及其结合)这一物理维度对通信网络传输容量实现了突破；空分复用中的多芯光纤和少模光纤(Few-Mode Fiber,FMF)及其相关器件和应用研究成为前沿研究热点[Sun Hyok Chang,Hwan Seok Chung,NicolasK.Fontaine,Roland Ryf,Kyung Jun Park,Kwangjoon Kim,Jyung Chan Lee,Jong HyunLee,Byoung Yoon Kim,and Young Kie Kim,"Mode division multiplexed opticaltransmission enabled by all–fiber mode multiplexer,"Opt.Express 22,14229-14236(2014)；Yanlei Li,Xiao Wang,Hongjun Zheng,Xin Li,Chenglin Bai,WeishengHu,Yang Liu,Qiuhuan Dong,A novel six-core few-mode fiber with low loss andlow crosstalk,Optical Fiber Technology,Volume 57,2020,102211,ISSN 1068-5200,https://doi.org/10.1016/j.yofte.2020.102211；郑宏军，黎昕，白成林，啁啾脉冲在光纤中的传输，北京：科学出版社，2018，1-184；高艳，李严蕾，邢化东，黎昕，郑宏军*，白成林，胡卫生，许恒迎，尹莹欣，董秋焕，模分复用光传输技术研究，聊城大学学报(自然科学版)，ISSN:1672-6634，2022,35(1):30-56；董秋焕，刘阳，郑宏军黎昕，白成林，胡卫生，模分复用系统中少模复用(解复用)技术研究[J].聊城大学学报(自然科学版)，2020，33(2):50-67；王潇，郑宏军*(通讯作者)，黎昕，刘阳，于如愿，白成林，胡卫生，模分复用系统中的少模光纤研究新进展，聊城大学学报(自然科学版),2019.4，32(2):69-79]；纯二氧化硅纤芯可以有效地减少光纤衰减和熔接损耗，目前大都应用于单模光纤[T.Hasegawa etal.2016.Advances in ultra-low loss silica fibers[J].Frontiers in Optics,paperFTu2B.2；S.Ten.2016.Ultra Low-lossOptical Fiber Technology[J].Optical FiberCommunication Conference,paper Th4E.5；Y.Tamura,H.Sakuma,Y.Yamamoto,andT.Hasegawa,"Ultra-low loss silica core fiber for long haul transmission,"inConference on Lasers and Electro-Optics,OSA Technical Digest(online)(OpticaPublishing Group,2018),paper SF2K.3]；而FMF光纤可以打破SMF的香浓容量极限，FMF不同模式下的有效折射率差(ERID)大于0.5x10-3即以避免模式耦合[Yaping Liu,ZhiqunYang,Jian Zhao,Lin Zhang,Zhihong Li,and Guifang Li,"Intrinsic loss of few-mode fibers,"Opt.Express 26,2107-2116(2018)；Pierre Sillard et al.Few-ModeFibers for Space-Division Multiplexed Transmissions[J],European Conference&Exhibition on Optical Communication,2013.03(A1):1-3；Roland Ryf.Switching andMultiplexing Technologies for Mode-Division Multiplexed Networks,OpticalFiber Communication Conference&Exposition,2017,Tu2c]。在环芯光纤中，相邻方位角模式之间的传播常数差随着方位角模式的增加而增大，理论上减少了高阶模式之间的耦合；[Y.Yamamoto,Y.Kawaguchi and M.Hirano,"Low-Loss and Low-Nonlinearity Pure-Silica-Core Fiber for C-and L-band Broadband Transmission,"in Journal ofLightwave Technology,vol.34,no.2,pp.321-326,15Jan.15,2016,doi:10.1109/JLT.2015.2476837；Xianqing Jin,Ariel Gomez,Kai Shi,Benn C.Thomsen,Feng Feng,George S.D.Gordon,Timothy D.Wilkinson,Yongmin Jung,Qiongyue Kang,PranabeshBarua,Jayanta Sahu,Shaif-ul Alam,David J.Richardson,Dominic C.O'Brien,andFrank P.Payne,"Mode Coupling Effects in Ring-Core Fibers for Space-DivisionMultiplexing Systems,"J.Lightwave Technol.34,3365-3372(2016)]。综上，若将纯二氧化硅纤芯、环形芯少模光纤的概念有机融合，有望解决目前少模光纤的研究挑战，有重要的学术价值和应用价值，研究意义重大、应用前景广阔。
实用新型内容
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，本专利申请提出了一种低损耗的三模式光纤；该光纤融合了纯二氧化硅纤芯、环形芯折射率分布少模光纤的优点，为光纤光学、光纤通信、光纤无线接入、光学信息处理和新一代信息技术等领域的深入研究提供了重要支持。
本专利申请解决其技术问题所采用的技术方案是：
本专利申请提出了一种低损耗的三模式光纤；光纤中直径d<2μm的部分是内包层，采用掺氟二氧化硅材料，折射率为n2＝1.4252；2μm≤d≤9μm的部分是环形纤芯，采用纯二氧化硅材料，折射率为n1＝1.4440；d>9μm的部分是外包层，采用掺氟二氧化硅材料，折射率为n2＝1.4252；该光纤圆环形上的折射率高于周边折射率，使用圆环部位进行光的传输；光纤中模场特性可以通过改变纤芯、内外包层的尺寸和折射率分布来改变；在1.530μm–1.565μm波长范围内，LP01与LP11模式之间的模式有效折射率差nLP01-nLP11大于4.34×10-3，LP11与LP21之间的有效折射率差nLP11-nLP21大于6.75×10-3，LP21与包层的有效折射率差nLP21-nCladding大于1.94×10-3；在整个C波段，该光纤的本征损耗较小，均小于0.167dB/km；采用纯二氧化硅材料作为环形芯，有效降低了光损耗；采用大折射率差，有效降低光纤模式串扰；实现了低损耗、低串扰环形芯三线性偏振模式运作，从而进一步提高光纤传输性能；光纤中模场特性可以通过改变纤芯、包层折射率分布、尺寸来改变。
本专利申请的有益效果如下：
1.该光纤采用纯二氧化硅材料作为环形纤芯，有效降低光纤损耗；
2.采用模式间大折射率差，有效降低光纤模式串扰；
3.该光纤中模场特性可以通过改变纤芯、包层的折射率分布、尺寸来改变。
4.该光纤融合了纯二氧化硅纤芯、环形芯少模光纤的优点，从而进一步提高光纤传输性能，为光纤光学、光纤通信、光纤无线接入和光学信息处理、新一代信息技术等领域的深入研究提供了重要支持。
附图说明
图1是一种低损耗的三模式光纤的折射率分布图。
图2是一种低损耗的三模式光纤横截面的折射率等高线分布图。
图3是一种低损耗的三模式光纤在1.530μm–1.565μm波长范围内LP01、LP11和LP21三种线性偏振模式的有效折射率随入射波长变化情况，分别用带圆圈、星号和三角形的曲线表示。
具体实施方式
下面结合实施例和附图详细说明本专利申请的技术方案，但保护范围不限于此。
实施例1图1是一种低损耗的三模式光纤的折射率分布图；其中，直径d<2μm的部分是内包层，采用掺氟二氧化硅材料，折射率为n2＝1.4252；2μm≤d≤9μm的部分是环形纤芯，采用纯二氧化硅材料，折射率为n1＝1.4440；d>9μm的部分是外包层，采用掺氟二氧化硅材料，折射率为n2＝1.4252；最外包层直径为125μm；采用纯二氧化硅材料环形芯，有效降低光纤传输损耗与熔接损耗。经研究，在C波段上，当波长为1.54μm时，该环形芯光纤的本征损耗达到最低值，LP01、LP11和LP21三种模式的本征损耗分别为0.152dB/km、0.153dB/km、0.164dB/km。在1.55μm波长处，三种空间模式的传输损耗均小于0.164dB/km，优于文献[Junpeng Liang,Qi Mo,Songnian Fu,Ming Tang,P.Shum,and Deming Liu,"Design andfabrication of elliptical-core few-mode fiber for MIMO-less datatransmission,"Opt.Lett.41,3058-3061(2016)]中的0.3dB/km。在整个C波段，该类型光纤的本征损耗较小，均小于0.167dB/km。
图2是少模光纤横截面的折射率等高线分布图。图2可得，环形芯处折射率为1.4440，周边包层折射率为1.4252；环形芯处折射率大于周边折射率。
图3是环形芯光纤在1.530μm–1.565μm波长范围内，LP01、LP11和LP21三种模式的有效折射率随入射波长变化情况，分别用带圆圈、星号和三角形的曲线表示；LP11包含简并模式LP11a/LP11b，LP21包含简并模式LP21a/LP21b；由图3中可知，在1.530μm–1.565μm波长范围内，LP01与LP11模式之间的模式有效折射率差nLP01-nLP11大于4.34×10-3，随波长增加折射率差逐渐增大；LP11与LP21之间的有效折射率差nLP11-nLP21大于6.75×10-3，随波长增加折射率差逐渐增大；LP21模式与包层的有效折射率差nLP21-nCladding大于1.94×10-3，随波长增加折射率差逐渐减小；nLP01-nLP11在1.54μm处分别为4.39×10-3，nLP11-nLP21在1.54μm处为6.80×10-3，nLP21-nCladding在1.54μm处为2.30×10-3，远大于文献[Junpeng Liang,Qi Mo,Songnian Fu,Ming Tang,P.Shum,and Deming Liu,"Design and fabrication ofelliptical-core few-mode fiber for MIMO-less data transmission,"Opt.Lett.41,3058-3061(2016)]中相应的折射率差9×10-4。该光纤模式间折射率差较大，可以有效地降低模式间的串扰。
总之，所提出的光纤实现了低损耗、低串扰环形芯三线性偏振模式运作。应当指出的是，具体实施方式只是本专利申请比较有代表性的例子，显然本专利申请的技术方案不限于上述实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员，以本专利申请所明确公开的或根据文件的书面描述毫无异议地得到的，均应认为是本专利所要保护的范围。
Claims (1)
1.一种低损耗的三模式光纤；其特征在于：直径d<2μm的部分是内包层，采用掺氟二氧化硅材料，折射率为n2＝1.4252；2μm≤d≤9μm的部分是环形纤芯，采用纯二氧化硅材料，折射率为n1＝1.4440；d>9μm的部分是外包层，采用掺氟二氧化硅材料，折射率为n2＝1.4252；最外包层直径为125μm；在1.530μm–1.565μm波长范围内，LP01与LP11模式之间的模式有效折射率差nLP01-nLP11大于4.34×10-3，随波长增加折射率差逐渐增大；LP11与LP21之间的有效折射率差nLP11-nLP21大于6.75×10-3，随波长增加折射率差逐渐增大；LP21模式与包层的有效折射率差nLP21-nCladding大于1.94×10-3，随波长增加折射率差逐渐减小；nLP01-nLP11在1.54μm处分别为4.39×10-3，nLP11-nLP21在1.54μm处为6.80×10-3，nLP21-nCladding在1.54μm处为2.30×10-3；当波长为1.54μm时，该光纤的本征损耗达到最低值，LP01、LP11和LP21三种模式的本征损耗分别为0.152dB/km、0.153dB/km、0.164dB/km；采用纯二氧化硅材料作为环形纤芯，有效降低光纤损耗；采用大折射率差，有效降低光纤模式串扰；实现了低损耗、低串扰环形芯三线性偏振模式运作；光纤中模场特性能通过改变纤芯、包层折射率分布、尺寸来改变。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202220851576.9U CN218446063U (zh) | 2022-04-12 | 2022-04-12 | 一种低损耗的三模式光纤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202220851576.9U CN218446063U (zh) | 2022-04-12 | 2022-04-12 | 一种低损耗的三模式光纤 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN218446063U true CN218446063U (zh) | 2023-02-03 |
Family
ID=85079572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202220851576.9U Active CN218446063U (zh) | 2022-04-12 | 2022-04-12 | 一种低损耗的三模式光纤 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN218446063U (zh) |
-
2022
- 2022-04-12 CN CN202220851576.9U patent/CN218446063U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2954451C (en) | Low-loss few-mode optical fibre | |
| CN112363271B (zh) | 一种沟槽辅助式双阶跃环芯光纤 | |
| CN109188604B (zh) | 一种低损耗低串扰六芯强耦合两模光纤 | |
| CN109445019B (zh) | 一种矩形纤芯结构光纤 | |
| Amma et al. | Ring-core multicore few-mode erbium-doped fiber amplifier | |
| Hayashi et al. | Multi-core optical fibers | |
| Gaur et al. | Design and analysis of annulus core few mode EDFA for modal gain equalization | |
| CN218446063U (zh) | 一种低损耗的三模式光纤 | |
| CN113311532B (zh) | 一种低损耗椭圆芯少模光纤 | |
| CN210323464U (zh) | 一种环形芯信道三模式模分复用器 | |
| Zhang et al. | Graded ring-core photonic crystal fiber for the transmission of OAM modes with high mode purity and quality in C+ L bands | |
| Gaur et al. | Dual-core few mode EDFA for amplification of 20 modes | |
| CN114114525B (zh) | 一种低损耗低串扰椭圆芯少模光纤 | |
| CN111239892A (zh) | 一种低损耗低串扰四模式超模光纤 | |
| CN107621669B (zh) | 一种凹陷折射率包层的低非线性系数少模光纤 | |
| CN111443421A (zh) | 一种低损耗环芯少模光纤 | |
| CN211955886U (zh) | 一种环形纤芯两模式光纤 | |
| CN113359237B (zh) | 一种低串扰椭圆芯少模复用器/解复用器 | |
| CN114815040A (zh) | 一种低串扰的环芯少模光纤 | |
| CN113568089B (zh) | 一种基于多芯环形光子灯笼的模分复用器 | |
| CN110596817B (zh) | 一种高消光比的三模式模分复用器 | |
| CN215932192U (zh) | 一种椭圆纤芯三模式光纤 | |
| Mukasa et al. | Uncoupled 6-core Fibers with a Standard 125-m Cladding, ITU-T G. 652 Optical Properties, and Low XT | |
| CN218158418U (zh) | 一种低模式串扰的三模式复用器/解复用器 | |
| CN218547039U (zh) | 一种三芯强耦合两模光纤 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231211 Address after: Room 107, Building 2, Shandong Hongyunda Elevator Co., Ltd., at the intersection of Zhonghua Road and Ganjiang Road, Xuying Town, High-tech Zone, Liaocheng City, Shandong Province, 252000 Patentee after: Shandong Ruixin Laser Technology Co.,Ltd. Address before: 252000 No.1 Hunan Road, Dongchangfu District, Liaocheng City, Shandong Province Patentee before: LIAOCHENG University |
|
| TR01 | Transfer of patent right |