CN105683791B - 空分复用所用的少模光纤链路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光链路，包括N个光纤，其中N≥2。各光纤包括光纤芯和包围所述光纤芯的光包层，其中：所述光纤芯具有αi≥1的单一αi渐变折射率分布，并且所述光纤芯具有半径R1i，其中i∈[1；N]是用于指定所述光纤的指标。所述光包层包括被称为槽的包围所述光纤芯的具有凹型折射率ntrenchi的区域。根据本发明的实施例，针对所述光链路中的所有光纤，选择所述光纤芯的半径R1i和所述长度Li，使得R1i≥13.5μm并且满足质量标准C。因而，本发明提供了使得能够在达到低的差分模式组延迟的情况下、引导与现有技术的FMF链路相比数量有所增加的LP模的少模光纤链路。

Description

空分复用所用的少模光纤链路
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(few-mode)光纤链路。
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nc大于包层的折射率nCl。通常，光纤的特征由使折射率(n)与光纤的半径(r)相关联的折射率分布来描述：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nCl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)是进行了截除或高度衰减的。
单模光纤通常用于诸如接入网或城域网等的长距离应用。为了获得能够传输单模光信号的光纤，需要直径相对较小的纤芯(通常为5μm～11μm)。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，单模光纤遭受非线性问题，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)和多住户单元(MDU)等(更通常已知为建筑物内网络)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保证高的模式带宽。然而，这种光纤设计不利地增强了模耦合，这样妨碍了多模光纤在长距离通信方案中的使用。
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，有前景的一个方法是空分复用(SDM)，其中在空分复用中，利用单个光纤所引导的多个光信号模式各自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，其中这些新型光纤支持一个以上的空间模式，但比多模光纤所支持的空间模式少。PCT专利文献WO2011/094400中特别公开的这种少模光纤支持约2～50个模式。这些少模光纤可被配置成不存在多模光纤中所发生的模式色散问题。
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。
少模光纤的设计的一个方法包括使差分模式组延迟(DMGD，即空间复用所使用的导模(guided mode)的各个到达时间的差)最小化，由此可以与作为连接长距离的限制因素其中之一的模耦合现象无关地使用复杂的2N×2N(N是空间模式的总数，即包括LP(线偏振)模简并)的MIMO技术来同时检测所有的模式。然而，该优化在LP模的数量增加的情况下，变得越来越难。
然而，要注意，可以通过使有效折射率差接近的LP模成组、并且检测LP模的组而不是单个LP模，来使用不太复杂的MIMO技术。
在US 2013/0071114专利文献中公开了第一个已知解决方案，其中该解决方案描述了适合用在模分复用光传输***中的少模光纤。这种光纤具有单一阿尔法(α)渐变折射率纤芯，其中：该纤芯的半径为R1(在所公开的实施例中，R1的值高达11.4μm)，其中在波长1550nm的情况下，阿尔法值大于或等于约2.3且小于约2.7；以及该纤芯的最大相对折射率Δ1MAX为相对于包层的约0.3％～约0.6％。该光纤还具有大于约90μm2且小于约160μm2的有效面积。包层的最大相对折射率Δ4MAX满足Δ1MAX>Δ4MAX，并且在波长1550nm的情况下，LP01模和LP11模之间的差分组延迟小于约0.5ns/km。
然而，根据该第一个已知解决方案，纤芯和包层在大于1500nm的波长的情况下仅支持LP01模和LP11模，而这与针对每光纤传输容量的不断增加的需求相比模式数量过少。
在US 2013/007115中公开了第二个已知解决方案，其中该解决方案公开了针对少模光纤的另一具体设计。然而，如US 2013/0071114中所公开的第一个已知解决方案那样，该第二个已知解决方案还包括仅支持两个导模的FMF。
其它已知设计已得到支持多达4个或甚至6个模式的FMF。
因而，PCT专利文献WO 2012/161809公开了包括具有渐变折射率分布的被包层包围的纤芯的少模光纤，其中该渐变折射率分布被构造成在抑制不期望的模式的情况下，支持多个期望的信号承载模式的传播。纤芯和包层被配置成：不期望的模式各自的有效折射率接近或小于包层折射率，使得不期望的模式是泄漏模(leaky mode)。有效折射率最低的期望模式和有效折射率最高的泄漏模之间的折射率间距足够大，以基本防止这两者之间的耦合。在示例中示出支持多达4个模式的FMF。
US 2012/0328255专利文献公开了如下的少模光纤，其中该少模光纤包括玻璃纤芯以及包围该玻璃纤芯并与该玻璃纤芯直接接触的玻璃包层。玻璃纤芯可以包括：约8μm～约13μm的半径R1；波长1550nm处的阿尔法值为约1.9～约2.1的渐变折射率分布；以及最大相对折射率Δ1MAX为相对于玻璃包层的约0.6％～约0.95％。1550nm处的L01模的有效面积可以为80μm2～105μm2，使得纤芯支持具有X个LP模的光信号在波长1550nm处的传播和传输，其中X是大于1且小于10的整数。玻璃包层可以包括的最大相对折射率Δ4MAX满足Δ1MAX>Δ4MAX。在示例中示出支持多达6个模式的FMF。
尽管这些设计很有前景，但这些设计不能按期望的程度减小差分模式组延迟，因此给传输***距离带来了限制。另外，这两个文献中所公开的分布不够优化以确保低弯曲损耗和高泄漏损耗，然而低弯曲损耗和高泄漏损耗对于FMF而言是重要问题。实际上，与FMF有关的已知文献均未解决设计呈现低弯曲损耗和高泄漏损耗的少模光纤这一问题。
此外，所有这些已知技术的目的在于提供少模光纤的新的改进设计，并且基于光纤必须满足的理论标准。然而，这些设计可能对在制造工艺期间可能发生的小变化(例如，分布变化、半径变化或折射率差变化等)敏感。重复制造目标在于完美地呈现理论特征的光纤，这的确很困难。
在80年代初，针对多模光纤提出了涉及使多个光纤联合以形成光链路的技术，其中由于针对光纤的缺陷的补偿现象，因此该光链路相比单个光纤呈现了改进的性能。
因此，存在针对差分模式组延迟小、弯曲损耗低且泄漏损耗高的引导4个LP模以上的少模光纤链路的设计的需求。
发明内容
在本发明的一个特定实施例中，提出一种光链路，包括N个光纤，其中N≥2，N是整数。各光纤包括光纤芯和包围所述光纤芯的光包层，所述光纤芯具有αi≥1的单一αi渐变折射率分布，αi是用于定义所述光纤芯的折射率分布形状的无量纲参数，并且所述光纤芯具有半径R1i和最大折射率n0i，其中i∈[1；N]是用于指定所述光纤的指标。所述光包层在外边缘具有折射率nCli，所述光包层包括被称为槽的包围所述光纤芯的具有凹型折射率ntrenchi的区域，所述槽具有内半径R2i和外半径R3i，其中R2i≥R1i，并且R3i>R2i。
所述光链路如下：所述光链路的平均光纤芯半径R1link满足通过以下等式所定义的光通信的质量标准C：
DMGDlink是所述光链路中的两个导模之间的差分模式组延迟，
Max|DMGDlink|是所述光链路中的导模的任意组合之间的DMGD的最大绝对值，
其中Li是所述光链路中的光纤i的长度，以及
其中Dn1i＝n0i-nCli是λ＝λC处的光纤i的纤芯-包层折射率差，λC是所述光纤期望的工作波段的中心传输波长，以及
针对所述光链路中的至少一个光纤i，选择所述光纤芯的半径R1i，以使得R1i≥13.5μm，并且针对所述光链路中的所有光纤i∈[1；N]，选择所述长度Li，以使得C≤18。
如这里所使用的，并且除非另外规定，否则术语“单一αi渐变折射率分布”是指具有如下定义的折射率分布n(r)的光纤芯：
其中，
r是表示光纤的半径的变量，
R1i是光纤芯的半径，
Δ是归一化折射率差，其中
n1i是光纤芯的最小折射率，
n0i是光纤芯的最大折射率，
αi是定义光纤芯的折射率分布形状的无量纲参数。
阿尔法参数α＝2与反抛物线相对应。阿尔法参数α＝1与三角形形状相对应，而阿尔法参数α＝∞与阶跃函数相对应。
折射率的渐变可以被定制为减少低损耗纤芯引导模式之间的组速度不匹配。
通过适当地选择构成光链路的所有光纤各自的长度Li，可以构建少模光纤链路，其中该少模光纤链路使得能够在达到最低差分模式组延迟的情况下，引导与现有技术的FMF相比数量有所增加的LP模。这种光链路因而是DMGD补偿型FMF链路，并且相比所述光链路中所包括的个体FMF呈现改进的性质。这种低DMGD使得能够与模耦合现象无关地使用2N×2N(N是空间模式的总数，即包括LP模简并)的MIMO(“多输入多输出”)技术来同时检测所有模式。因而，***距离相对于现有技术有所增加。
然而，要注意，还可以使用不太复杂的MIMO技术来检测呈现接近的有效折射率差的模式的组而不是单独检测所有模式。
与诸如US 2012/0328255专利文献、US 2013/0071114专利文献和US 2013/0071115专利文献所公开的技术等的现有技术相比，具有纤芯半径R1i≥13.5μm使得能够引导数量更多的模式。
此外，凹槽辅助型光纤通过改进纤芯内的光模式的限制，使得宏弯曲损耗减少。因而，在满足标准R1i≥13.5μm且C<18的这种光链路的少模光纤的包层中添加槽，这使得能够显著改善DMGD和弯曲损耗之间的权衡，其中这种槽是用以降低弯曲敏感度的众所周知的方式。
根据一个有利特征，这种光链路内所包括的光纤中的至少一个光纤具有满足以下关系的槽参数：
其中，Dn3i＝ntrenchi-nCli是λ＝λC处的槽-包层折射率差。
优选地，Dn3≤-3.10-3。
具有这些特征的槽提供了呈现弯曲损耗和泄漏损耗之间的良好权衡的少模光纤，这有助于改进该槽所属于的光链路的性质。根据本发明的少模光纤链路在确保低DMGD的情况下，支持与现有技术的FMF相比数量有所增加的LP模，并且针对所有导模呈现低弯曲损耗(在1550nm处弯曲半径为10mm的情况下，<100dB/turn)，使得这些导模可以稳健地传播，并且针对所有的泄漏模呈现高泄漏损耗(在1550nm处，>0.1dB/m)，使得这些泄漏模可在数十米之后被截除和/或大幅衰减。
在本发明的实施例中，光链路的多个或所有光纤具有满足这种槽标准的槽。
在另一实施例中，所述光纤中的至少一个光纤的光纤芯的半径R1i和所述渐变折射率分布的α值满足：
其中，DMGDi是所述光纤中的两个导模之间的差分模式组延迟，
Max|DMGDi|是所述光纤中的导模的任意组合之间的DMGD的最大绝对值，以及
Dn1i＝n0i-nCli是λ＝1550nm处的所述光纤的纤芯-包层折射率差。优选地，所述光纤满足：R1i≤20μm。
因而，在所述光链路中，可以存在一个、两个或甚至所有的光纤的纤芯独立地满足本发明人所提出的C≤18标准。这样使得能够设计具有接近最小理论值的非常低的DMGD的DMGD补偿型链路。
所述链路中的多个或所有光纤满足纤芯标准C≤18和槽标准这两者，这也是可以的。
根据本发明的实施例，这种光链路引导至少4个LP模，并且优选引导4～16个LP模。
根据本发明的另一实施例，这种光链路引导至少6个LP模，并且优选引导6～16个LP模。
这些大量导模使得能够增加包括这种少模光纤链路的光学***的容量，并且解决了长途光传输***中针对更高带宽的需求。
因而，与现有技术的FMF相比，根据本发明实施例的少模链路引导可高效地用在空分复用传输中的数量有所增加的LP模。
根据本发明的有利特征，针对所述光链路中的所有光纤i∈[1；N]，选择所述长度Li，以使所述光链路的Max|DMGDlink|最小化。
因而，可以达到尽可能接近最小理论值的非常低的DMGD值。
根据另一方面，所述光链路中的至少两个光纤针对所述光纤所引导的至少一个模式具有呈现相反符号的DMGDi，其中DMGDi是光纤i中的该至少一个模式和任意其它导模之间的差分模式组延迟。
因而，可以通过使适当长度的光纤串连来真正实现良好的DMGD补偿，并由此构建相比所述链路中的每个光纤呈现更低的DMGD的光链路。
根据第一实施例，针对所述光链路中的所述光纤i∈[1；N]中的至少一个光纤，所述光纤芯的最小折射率n1i＝nCli，以及所述光包层还包括直接包围所述光纤芯的内包层，所述内包层具有内半径R1i和外半径R2i，并且R2i≥R1i，其中所述内包层具有如下的恒定折射率n2i：n2i≠nCli且n2i>ntrenchi。
这种渐变折射率槽辅助分布使得能够满足本发明的实施例所述的纤芯标准和槽标准。此外，这种少模光纤容易制造且成本较低。内包层与纤芯的折射率差可以为负或正。
根据第二实施例，针对所述光链路中的所述光纤i∈[1；N]中的至少一个光纤，所述光纤芯的最小折射率n1i≠nCli，以及所述光包层还包括直接包围所述光纤芯的内包层，所述内包层具有内半径R1i和外半径R2i，并且R2i≥R1i，其中所述内包层具有如下的恒定折射率n2i：n2i＝n1i且n2i>ntrenchi。
这种交替的渐变折射率槽辅助分布使得能够满足本发明的实施例所述的纤芯标准和槽标准。此外，这种少模光纤容易制造且成本较低。内包层与纤芯的折射率差可以为负或正。
根据第三实施例，针对所述光链路中的所述光纤i∈[1；N]中的至少一个光纤，所述光纤芯的最小折射率等于nCli，以及所述光包层还包括直接包围所述光纤芯的内包层，所述内包层具有内半径R1i和外半径R2i，并且R2i≥R1i，其中所述内包层是所述光纤芯的所述单一αi渐变折射率分布的延伸，以及所述内包层的最小折射率n1i＝ntrenchi。
尽管制造这种少模光纤在某种程度上更加困难，但与第一实施例和第二实施例相比，这种渐变折射率槽辅助分布使得能够更好地优化渐变折射率分布的α参数。
本发明的另一方面涉及一种光学***，其包括如这里在以上任意实施例中所述的至少一个光纤。
注意，这里以及整个文献中所述的FMF光链路适合用在(在最低限度上)整个“C波段”内，而且在一些情况下还适合用于S波段、C波段、U波段和L波段。
附图说明
根据以下以指示性且非穷尽性的示例的方式给出的说明以及根据附图，本发明的实施例的其它特征和优点将变得明显，其中：
-图1示意性示出根据本发明的实施例的光链路，其中这种光链路包括呈串连的多个少模光纤；
-图2示意性示出根据这里所述的一个或多个实施例的光纤的截面；
-图3A以图形提供根据本发明的第一实施例的光纤的折射率分布；
-图3B以图形提供根据本发明的第二实施例的光纤的折射率分布；
-图3C以图形提供根据本发明的第三实施例的光纤的折射率分布；
-图4示出针对根据本发明的渐变折射率槽辅助结构、差分模式组延迟随着支持6～16个LP导模的少模光纤的R1如何减少；
-图5示出针对根据本发明的渐变折射率槽辅助结构、在本发明中针对支持6～16个LP导模的少模光纤所述的作为R1的函数的C标准；
-图6以图形示出本发明的一些实施例所用的作为波长的函数的Max|DMGD|；
-图7示出本发明的一些实施例所用的作为α的函数的Max|DMGD|；
-图8A和8B示出根据本发明的实施例的光学***。
具体实施方式
本发明的一般原理是提出相对于现有技术的FMF呈现减小的差分模式组延迟并且支持更多的LP模的精心设计的槽辅助渐变折射率少模光纤链路。更精确地，这种光链路的目的是通过使呈现不同特征的多个FMF串连来对少模光纤的制造工艺期间可能发生的小的分布变化进行补偿等。这种光链路使得能够相对于现有技术的FMF在减小的差分模式组延迟、减少的弯曲损耗和增加的泄漏损耗之间达到改进的权衡。此外，设计这种DMGD补偿型FMF链路是达到低DMGD的高效且稳健的方式。
在光纤中行进的光实际形成通常被称为LP(线偏振)模的混合型模。LP0p模具有两个偏振自由度并且是二重简并，并且m≥1的LPmp模是四重简并。在指定光纤中传播的LP模的数量的情况下，这些简并不计算在内。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、根据本发明的实施例的光链路中所包括的少模光纤的实施例。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中示意性示出根据本发明的少模光纤链路的一个实施例。光链路70是通过使多个少模光纤串连所构建成的(例如，这种光链路70包括拼接到一起的p段光纤，其中p≥2)。图1仅示出光纤701和光纤70p，其中利用虚线来表示光链路中的所有其它可能的光纤i∈[1；p]。
少模光纤1的长度为L1，少模光纤i的长度是Li，并且少模光纤p的长度是Lp。如以下将更详细地说明，选择这些长度L1,…Li,…Lp，使得光链路70满足通过以下等式所定义的光通信的质量标准：
其中，DMGDlink是光链路70中的两个导模之间的差分模式组延迟；
以及
其中针对光纤i∈[1；p]，Dn1i＝n0i-nCli是λ＝1550nm处的纤芯-包层折射率差。另外，链路70的光纤1～p中的至少一个光纤的光纤芯半径R1i满足R1i≥13.5μm，其中i∈[1；p]。
少模光纤1～p如此拼接到一起，以形成长度为L＝L1+…+Li+…+Lp的光链路70，其中该长度可以为几十～几百千米。
当然，本发明包括呈串连以形成光链路的任意数量的少模光纤；仅作为示例，这种链路可以包括仅两个FMF、四个FMF或甚至几十个FMF。
现在，以下公开将关注于构成根据本发明的光链路的光纤的结构和特性。
6.1少模光纤
在图2中以截面图示意性示出根据本发明的光链路中所使用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20。玻璃纤芯20的半径R1通常约为13.5μm～20μm。包层通常具有内半径R1和外半径R4。在这里所示和说明的实施例中，纤芯20和包层通常包括二氧化硅、具体是二氧化硅玻璃。光纤10的截面相对于纤芯20的中心通常可以呈圆对称。在这里所述的一些实施例中，半径R4(即，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，以使得半径R4可以大于62.5μm或者小于62.5μm。光纤10还包括内半径为R4且外半径为R5的涂层60。这种涂层可以包括多个层，并且显然这种涂层可以是双层涂层，但在图2上没有示出这些不同的层。必须注意，R4和R5是涂层的下限和上限，而与这两者之间的层数无关。在这里所述的一些实施例中，半径R5约为122.5μm(但该半径R5可以大于122.5μm或者小于122.5μm)。在替代实施例中，其它尺寸可以如下：R4＝40μm或R4＝50μm，并且R5＝62.5μm。
根据本发明的光链路中的所有少模光纤与以上与图2有关地所述的光纤具有共通特征。
图3A示出根据本发明的第一实施例的光纤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Dn)。
根据本发明的实施例，有可能的是，构成根据本发明的光链路的光纤中的仅一个光纤或多个光纤或全部光纤、或者甚至没有一个光纤呈现图3A的折射率。
在该第一实施例中，光纤10包括具有如下定义的折射率分布n(r)的光纤芯20：
其中，
r是表示光纤的半径的变量，
R1是光纤芯的半径，
Δ是归一化折射率差，其中
n1是光纤芯的最小折射率，
n0是光纤芯的最大折射率，
α是定义光纤芯的折射率分布形状的无量纲参数。
光纤芯20的阿尔法折射率分布使得能够减少光纤10的模间色散。
光纤芯20被光包层直接包围，其中该光包层至少包括内半径为R2且外半径为R3的还被称为槽的凹型折射率环40、以及内半径为R3的外包层50。在一些实施例中，这种外包层50包括纯二氧化硅玻璃(SiO2)，因而外包层50的折射率nCl是该纯二氧化硅玻璃的折射率。该槽40相对于外包层的折射率具有负的折射率差Dn3＝ntrench-nCl，并且该槽40的位置和大小被设计成提高了光纤的抗弯曲损耗性。
优选地，槽40被设计成满足以下标准：
其中，Dn3＝ntrench-nCl是λ＝λC处的槽-包层折射率差，其中该λC是光纤期望的工作波段的中心波长(例如，λ＝1550nm)。
这种标准使得能够达到光纤中的弯曲损耗和泄漏损耗之间的良好权衡。
包层还可以可选地包括内半径为R1且外半径为R2的内包层30。因而，槽40可以经由内包层30与纤芯20分隔开。可选地，槽40可以包围并直接接触纤芯部分20。
在该第一实施例中，内包层30具有恒定的折射率n2，满足n2>ntrench，并且该折射率n2相对于光纤外包层可以呈现负或正(图2A中以虚线示出)的折射率差Dn2＝n2-nCl。
包层中的不同部分30、40、50可以包括纯二氧化硅玻璃(SiO2)、诸如包层的部分为“高掺杂(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、或者诸如包层的部分(例如，针对槽40)为“低掺杂(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。
尽管图1并未示出，但对于r>R3的情况，外包层50还可以包括折射率更低或更高的其它部分或层。
在图3A所例示的第一实施例中，纤芯的最小折射率n1等于外包层的折射率nCl。
低掺杂型槽40可以提供更低的弯曲损耗。
图3B示出根据本发明的第二实施例的光纤的折射率分布n(r)。再次地，可以存在本发明的如下实施例：所述光链路的光纤中的仅一个光纤或多个光纤或全部光纤、或者甚至没有一个光纤呈现图3B的分布。
这种分布与第一实施例的分布的不同之处在于：纤芯的最小折射率n1不等于外包层的折射率nCl，但相对于光纤外包层可以呈现负或正(图2B中以虚线示出)的折射率差。在包层包括内包层30的情况下，纤芯的最小折射率n1等于内包层的恒定折射率n2，从而可以相对于光纤外包层呈现负或正(图2B中以虚线示出)的折射率差Dn2＝n2-nCl。
如第一实施例那样，对于r>R3的情况，外包层50还可以包括折射率更低或更高的其它部分或层。
如第一实施例那样，槽40优选被设计成满足以下标准：
其中，Dn3＝ntrench-nCl是λ＝λC处的槽-包层折射率差，其中该λC是光纤期望的工作波段的中心波长(例如，λ＝1550nm)。
图3C示出根据本发明的第三实施例的光纤的折射率分布n(r)。再次地，可以存在本发明的如下实施例：所述光链路的光纤中的仅一个光纤或多个光纤或全部光纤、或者甚至没有一个光纤呈现图3C的分布。
在该第三实施例中，内包层30是渐变折射率纤芯20的扩展，使得光纤芯20和内包层30这两者都具有如下定义的折射率分布n(r)：
其中：
r是表示光纤的半径的变量；
R2是内包层30的外半径；
Δ是归一化折射率差，其中
n1是内包层的最小折射率(即，半径R2处的折射率)；
n0是光纤芯的最大折射率；
α是定义光纤和内包层这两者的折射率分布形状的无量纲参数。
因而，在该第三实施例中，术语“单一α渐变折射率分布”与前两个实施例相比具有略微不同的含义，这是因为该渐变折射率分布超出光纤芯，直到内包层的外边缘为止。
光包层还至少包括内半径为R2且外半径为R3的凹型折射率环40、以及内半径为R3的外包层50。在一些实施例中，这种外包层50包括纯二氧化硅玻璃(SiO2)，因而外包层50的折射率nCl是该纯二氧化硅玻璃的折射率。槽40相对于外包层的折射率具有负的折射率差Dn3＝ntrench-nCl，并且该槽40的位置和大小被设计成提高了光纤的抗弯曲损耗性。
如第一实施例和第二实施例那样，对于r>R3的情况，外包层50还可以包括折射率更低或更高的其它部分或层。
如第一实施例和第二实施例那样，槽40优选被设计成满足以下标准：
其中，Dn3＝ntrench-nCl是λ＝λC处的槽-包层折射率差，其中该λC是光纤期望的工作波段的中心波长(例如，λ＝1550nm)。
图4示出根据图3A～3C的实施例其中之一的、光纤中所引导的任意两个LP模之间的差分模式组延迟的最大值Max|DMGD|随着引导6个模式、9个模式、12个模式和16个模式的FMF的纤芯半径R1如何减小。x轴示出在12～16μm的范围内的光纤的纤芯半径R1。y轴示出用对数标度的以ps/km为单位表示的Max|DMGD|。曲线31与引导6个LP模的FMF相对应；曲线32与引导9个LP模的FMF相对应；曲线33与引导12个LP模的FMF相对应，而曲线34与引导16个LP模的FMF相对应。
图5共同示出根据图3A～3C的实施例其中之一的、标准同样随着引导6个模式、9个模式、12个模式和16个模式的FMF的纤芯半径R1如何减小，其中：DMGD是所述光纤中的两个导模之间的差分模式组延迟，并且Dn1＝n0-nCl是λ＝λC处的纤芯-包层折射率差，其中该λC是光纤期望的工作波段的中心波长。x轴示出在12～16μm的范围内的光纤的纤芯半径R1。y轴示出0～30的范围内的C标准。曲线41与引导6个LP模的FMF相对应；曲线42与引导9个LP模的FMF相对应；曲线43与引导12个LP模的FMF相对应，而曲线44与引导16个LP模的FMF相对应。
如通过这两个图可以观察到，通过将纤芯半径设置成R1≥13.5μm，可以获得良好的权衡。这样使得无论光纤中的LP导模的数量如何、都能够达到Max|DMGD|的低值。通过将纤芯半径的下限设置为13.5μm，可以在FMF中引导大量的LP模，因而达到良好的每光纤容量，另外由于Max|DMGD|值较低，因而能够连接长距离。
一旦将纤芯半径设置为最小值13.5μm，则可以根据图5推断出，可以将C标准的适当上限设置为值18：C<18。利用图4上的水平直线45示出本发明的FMF可容许的上限。
如通过图4和5可以观察到，对于支持6个LP导模的FMF，归一化频率(其中，λ是工作波长)优选为7.8～9.8。在λ、这里为1550nm处，Max|DMGD|优选<25ps/km，并且更优选<15ps/km。更一般地，这些值可以是针对光纤期望的任何工作波长波段(例如，C波段、或者L波段、S波段或U波段等)的任何中心传输波长λC所实现的。在1530～1570nm内，Max|DMGD|还优选<50ps/km，并且更优选<30ps/km。更一般地，这些值可以是针对任何工作波长波段[λC-δλ；λC+δλ]所实现的，其中2δλ是所述工作波段的宽度，优选δλ＝20nm，例如C波段、或者L波段、S波段或U波段等。
对于支持9个LP导模的FMF，V优选为9.8～11.8。在λ、这里为1550nm处(并且更一般地，针对光纤期望的任何工作波长波段的任何中心传输波长λC)，Max|DMGD|优选<100ps/km，并且更优选<60ps/km。在1530～1570nm内，Max|DMGD|还优选<200ps/km，并且更优选<120ps/km。更一般地，这些值可以是针对任何工作波长波段[λC-δλ；λC+δλ]所实现的，其中2δλ是所述工作波段的宽度，优选δλ＝20nm，例如C波段、或者L波段、S波段或U波段等。
对于支持12个LP导模的FMF，V优选为11.8～13.8。在λ、这里为1550nm处，Max|DMGD|优选<150ps/km，并且更优选<120ps/km。更一般地，这些值可以是针对光纤期望的任何工作波长波段(例如，C波段、或者L波段、S波段或U波段等)的任何中心传输波长λC所实现的。在1530～1570nm内，Max|DMGD|还优选<300ps/km，并且更优选<250ps/km。更一般地，这些值可以是针对任何工作波长波段[λC-δλ；λC+δλ]所实现的，其中2δλ是所述工作波段的宽度，优选δλ＝20nm，例如C波段、或者L波段、S波段或U波段等。
对于支持16个LP导模的FMF，V优选为13.8～15.9。在λ、这里为1550nm处，Max|DMGD|优选<300ps/km，并且更优选<250ps/km。更一般地，这些值可以是针对光纤期望的任何工作波长波段(例如，C波段、或者L波段、S波段或U波段等)的任何中心传输波长λC所实现的。在1530～1570nm内，Max|DMGD|还优选<600ps/km，并且更优选<500ps/km。更一般地，这些值可以是针对任何工作波长波段[λC-δλ；λC+δλ]所实现的，其中2δλ是所述工作波段的宽度，优选δλ＝20nm，例如C波段、或者L波段、S波段或U波段等。
此外，对于支持4个LP导模的FMF，归一化频率V优选为5.7～7.8。在1550nm处，Max|DMGD|优选<20ps/km，并且更优选<10ps/km。更一般地，这些值可以是针对光纤期望的任何工作波长波段(例如，C波段、或者L波段、S波段或U波段等)的任何中心传输波长λC所实现的。在1530～1570nm内，Max|DMGD|还优选<30ps/km，并且更优选<20ps/km。更一般地，这些值可以是针对任何工作波长波段[λC-δλ；λC+δλ]所实现的，其中2δλ是所述工作波段的宽度，优选δλ＝20nm，例如C波段、或者L波段、S波段或U波段等。
根据本发明实施例的FMF的所有LP导模在1550nm处，在弯曲半径为10mm的情况下，有效面积Aeff<400μm2，优选<350μm2，并且弯曲损耗<100dB/turn，优选<50dB/turn，并且所有的LP泄漏模在1550nm处泄漏损耗>0.1dB/m，优选>0.5dB/m，使得所有的LP泄漏模在传播了数十米之后被截除(>19.34dB(泄漏损耗))。如这里所使用的，光纤的有效面积是光纤中光进行传播的面积，并且除非另外规定，否则是在波长1550nm的情况下以所指定的模式(例如，LP01)所确定的。
表1给出根据图3B的实施例的FMF的示例的折射率分布的参数以及与Max|DMGD|、特定纤芯标准C和槽标准T有关的结果。
表1：
在表1中，纤芯标准是如下的C参数：槽标准T定义为根据优选实施例，55≤T≤150。如可以注意到，对于引导4个LP模的FMF的示例0，尽管C标准满足C＝15.3<18，但由于T＝37.8，因此不满足T标准。然而，在LP模的数量“少”(即，4个)的这种情况下，更容易满足弯曲损耗和泄漏损耗之间的权衡。
表2给出表1中支持模LP01、LP11、LP21和LP02这4个LP导模的示例的LP模的特性。
表2：
在表2以及以下公开的表3～6中，Dneff代表有效折射率差，CD代表以ps/nm-km为单位表示的色度色散(色度色散是材料色散、波导色散和模间色散的总和)，并且以dB/turn为单位表示的弯曲损耗是在10mm的弯曲半径处所给出的。以μm2为单位表示的Aeff指定了LP导模的有效面积。差分模式组延迟DMGD是针对第一导模LP01所测量的，并且以ps/km为单位表示。LP12和LP31是泄漏模。
表3给出表1中支持6个LP导模的示例(也就是说，示例1、2和3)在波长λ＝1550nm处的LP模的特性。
表3：
LP03、LP22和LP41是泄漏模。
表4给出表1中支持9个LP导模的示例(也就是说，示例4和5)在波长λ＝1550nm处的LP模的特性。如该表可以观察到，LP13、LP32和LP51是泄漏模。
表4：
表5给出表1中支持12个LP导模的示例(示例6和7)的LP模的特性。LP04、LP23、LP42和LP61是泄漏模。
表5：
表6给出表1中支持16个LP导模的示例(示例8、9和10)的LP模的特性。LP14、LP33、LP52和LP71是泄漏模。
表6：
图6示出支持6～16个LP导模的少模光纤的作为波长的函数的Max|DMGD|的演变。更精确地，图6示出表1所列出的示例2、5、6和9的作为波长的函数的Max|DMGD|。如图3B所示，这些示例与根据本发明的第二实施例的少模光纤相对应。
x轴示出1530～1570nm的范围内的光纤所引导的光的波长。y轴示出以ps/km为单位表示且在0～200的范围内的、任意两个LP导模之间的Max|DMGD|。曲线51与示例2的引导6个LP模的FMF相对应；曲线52与示例5的引导9个LP模的FMF相对应；曲线53与示例6的引导12个LP模的FMF相对应，而曲线54与示例9的引导16个LP模的FMF相对应。
如图可以看出，Max|DMGD|在1530～1570nm的整个扩展C波段内保持较低。该扩展C波段内的Max|DMGD|斜率的绝对值<3ps/km/nm，优选<2ps/km/nm，并且更优选<1ps/km/nm。
图7示出针对支持6～16个LP导模的FMF的作为渐变折射率分布的α参数的函数的Max|DMGD|的演变。更精确地，图7示出作为表1所列出的示例2、4、7和8所用的α的函数的Max|DMGD|。如图3B所示，这些示例与根据本发明的第二实施例的少模光纤相对应。
x轴示出作为定义渐变折射率光纤芯的折射率分布形状的无量纲参数的α的值，其中该α在1.91～1.99的范围内。y轴示出以ps/km为单位表示且在0～200的范围内的、任意两个LP导模之间的Max|DMGD|。曲线61与示例2的引导6个LP模的FMF相对应；曲线62与示例4的引导9个LP模的FMF相对应；曲线63与示例7的引导12个LP模的FMF相对应，而曲线64与示例8的引导16个LP模的FMF相对应。
如图7所示，存在α的最佳值，其中对于这些最佳值，Max|DMGD|具有最小值。比这些“最佳α”更低的α以及比这些“最佳α”更高的α通常展现出符号相反的DMGD。
通过精心选择尽可能接近最佳的α值，可以设计使Max|DMGD|值最小化的少模光纤。根据本发明的少模光纤10具有低的损耗和小的差分组延迟，并且适合用在光传输***中，特别是利用空分复用且是针对长途传输所配置的光传输***中。
6.2少模光纤链路
如上所述，存在α的最佳值，其中对于这些最佳值，Max|DMGD|具有最小值，并且比这些“最佳α”更低的α以及比这些“最佳α”更高的α通常展现出符号相反的DMGD。
因此，本发明人得出如下结论：如果FMF在α方面偏离目标(即，如果FMF的α值略高于或略低于图7所示的“最佳α”)，则通过针对该FMF和呈现适当α(即，在该偏离目标的α较小的情况下高于“最佳α”、或者在该偏离目标的α较高的情况下小于“最佳α”)的另一FMF选择适当的长度，可以使该FMF与该另一FMF联合，从而实现“DMGD补偿型”链路。
然后，如此得到的链路的Max|DMGD|可以非常接近图7所示的最小值。该联合例如可以对可能引起FMF具有略微偏离目标的阿尔法的工艺可变性进行补偿。
表6、7、8和9分别针对支持6个、9个、12个和16个LP导模的FMF示出这些联合的示例。
表6：
表6针对(在表1和表2中已进行了论述的)根据示例2的支持6个LP导模的少模光纤，示出波长λ＝1550nm处以ps/km为单位表示的DMGD和Max|DMGD|的值。根据图7所示的结果，这种FMF的α的最佳值是αopt＝1.951。表6的列2针对呈现α的最佳值的根据示例2的FMF给出波长λ＝1550nm处的DMGD和Max|DMGD|的值。表6的列3针对要呈现略微偏离目标的α(例如，αoff-target＝1.956)的根据示例2的FMF给出波长λ＝1550nm处的DMGD和Max|DMGD|的值。
表6的列4针对要呈现例如αcomp＝1.910的α的值的根据示例2的FMF给出波长λ＝1550nm处的DMGD和Max|DMGD|的值，其中该FMF可以与列3的FMF串连使用，以构建DMGD补偿型光链路。
表6中的最后一列针对通过使具有长度Lopt的列3的FMF和具有长度Lcomp的列4的FMF串连所构建的光链路，给出波长λ＝1550nm处的DMGD和Max|DMGD|的值。链路的总长度是Llink＝Ｌopt+Lcomp，其中Lopt和Lcomp满足：Lcomp/Lopt＝0.128。
这种比是以等于或非常接近于针对链路中的这两个光纤具有最高DMGD值的模式的DMGD的绝对值之比的方式来选择的。在表6所公开的示例2中，这种最高模是LP31模，其中对于该LP31模，针对光链路中的两个光纤的DMGD的绝对值之比是|27.2/-209.7|＝0.13。在本实施例中，选择接近0.13的光纤长度的比，使得Lcomp/Lopt＝0.128。如此选择了长度Lopt和Lcomp，以使光链路上的Max|DMGD|最小化。
如表6所示，针对DMGD补偿型光链路的DMGD和Max|DMGD|的值由此非常接近最小值。这种光链路使得能够引导DMGD非常低的六个LP模，因而具有非常良好的***距离。
这种光链路满足纤芯标准C<18，并且由均独立地满足纤芯标准C<18的两个FMF构成。
表7：
表7针对(在表1和表3中已进行了论述的)根据示例4的支持9个LP导模的少模光纤，示出波长λ＝1550nm处的以ps/km为单位表示的DMGD和Max|DMGD|的值。根据图7所示的结果，这种FMF的α的最佳值是αopt＝1.944。表7的列2针对呈现α的最佳值的根据示例4的FMF给出波长λ＝1550nm处的DMGD和Max|DMGD|的值。表7的列3针对要呈现略微偏离目标的α(例如，αoff-target＝1.938)的根据示例4的FMF给出波长λ＝1550nm处的DMGD和Max|DMGD|的值。
表7的列4针对要呈现例如αcomp＝1.990的α的值的根据示例4的FMF给出波长λ＝1550nm处的DMGD和Max|DMGD|的值，其中该FMF可以与列3的FMF呈串连使用，以构建DMGD补偿型光链路。
表7中的最后一列针对通过使具有长度Lopt的列3的FMF和具有长度Lcomp的列4的FMF串连所构建的光链路，给出波长λ＝1550nm处的DMGD和Max|DMGD|的值。链路的总长度是Llink＝Lopt+Lcomp，其中Lopt和Lcomp满足：Lcomp/Lopt＝0.134。
这种比是以等于或非常接近于针对链路中的这两个光纤具有最高DMGD值的模式的DMGD的绝对值之比的方式来选择的。在表7所公开的示例4中，这种最高模是LP41模，其中对于该LP41模，针对光链路中的两个光纤的DMGD的绝对值之比是|-50.7/377.1|＝0.13。在本实施例中，选择接近0.13的光纤长度的比，使得Lcomp/Lopt＝0.134。如此选择了长度Lopt和Lcomp，以使光链路上的Max|DMGD|最小化。
如表7所示，针对DMGD补偿型光链路的DMGD和Max|DMGD|的值由此非常接近最小值。这种光链路使得能够引导DMGD非常低的九个LP模，因而具有非常良好的***距离。
这种光链路满足纤芯标准C<18，并且由均独立地满足纤芯标准C<18的两个FMF构成。
表8：
表8针对(在表1和表4中已进行了论述的)根据示例7的支持12个LP导模的少模光纤，示出波长λ＝1550nm处的以ps/km为单位表示的DMGD和Max|DMGD|的值。根据图7所示的结果，这种FMF的α的最佳值是αopt＝1.934。表8的列2针对呈现α的最佳值的根据示例7的FMF给出波长λ＝1550nm处的DMGD和Max|DMGD|的值。表8的列3针对要呈现略微偏离目标的α(例如，αoff-target＝1.942)的根据示例7的FMF给出波长λ＝1550nm处的DMGD和Max|DMGD|的值。
表8的列4针对要呈现例如αcomp＝1.900的α的值的根据示例7的FMF给出波长λ＝1550nm处的DMGD和Max|DMGD|的值，其中该FMF可以与列3的FMF呈串连使用，以构建DMGD补偿型光链路。
表8中的最后一列针对通过使具有长度Lopt的列3的FMF和具有长度Lcomp的列4的FMF串连所构建的光链路，给出波长λ＝1550nm处的DMGD和Max|DMGD|的值。链路的总长度是Llink＝Lopt+Lcomp，其中Lopt和Lcomp满足：Lcomp/Lopt＝0.230。
这种比是以等于或非常接近于针对链路中的这两个光纤具有最高DMGD值的模式的DMGD的绝对值之比的方式来选择的。在表8所公开的示例7中，这种最高模是LP51模，其中对于该LP51模，针对光链路中的两个光纤的DMGD的绝对值之比是|92.9/-365.0|＝0.25。在本实施例中，选择接近0.25的光纤长度的比，使得Lcomp/Lopt＝0.230。如此选择了长度Lopt和Lcomp，以使光链路上的Max|DMGD|最小化。
如表8所示，针对DMGD补偿型光链路的DMGD和Max|DMGD|的值由此非常接近最小值。这种光链路使得能够引导DMGD非常低的十二个LP模，因而具有非常良好的***距离。
这种光链路满足纤芯标准C<18，并且由均独立地满足纤芯标准C<18的两个FMF构成。
表9：
表9针对(在表1和表5中已进行了论述的)根据示例8的支持16个LP导模的少模光纤，示出波长λ＝1550nm处的以ps/km为单位表示的DMGD和Max|DMGD|的值。根据图7所示的结果，这种FMF的α的最佳值是αopt＝1.926。表9的列2针对呈现α的最佳值的根据示例8的FMF给出波长λ＝1550nm处的DMGD和Max|DMGD|的值。表9的列3针对要呈现略微偏离目标的α(例如，αoff-target＝1.916)的根据示例8的FMF给出波长λ＝1550nm处的DMGD和Max|DMGD|的值。
表9的列4针对要呈现例如αcomp＝1.990的α的值的根据示例8的FMF给出波长λ＝1550nm处的DMGD和Max|DMGD|的值，其中该FMF可以与列3的FMF呈串连使用，以构建DMGD补偿型光链路。
表9中的最后一列针对通过使具有长度Lopt的列3的FMF和具有长度Lcomp的列4的FMF串连所构建的光链路，给出波长λ＝1550nm处的DMGD和Max|DMGD|的值。链路的总长度是Llink＝Lopt+Lcomp，其中Lopt和Lcomp满足：Lcomp/Lopt＝0.150。
这种比是以等于或非常接近于针对链路中的这两个光纤具有最高DMGD值的模式的DMGD的绝对值之比的方式来选择的。在表9所公开的示例7中，这种最高模是LP61模，其中对于该LP61模，针对光链路中的两个光纤的DMGD的绝对值之比是|-163.6/1090.3|＝0.15。在本实施例中，选择等于0.15的光纤长度的比，使得Lcomp/Lopt＝0.150。如此选择了长度Lopt和Lcomp，以使光链路上的Max|DMGD|最小化。
如表9所示，针对DMGD补偿型光链路的DMGD和Max|DMGD|的值由此非常接近最小值。这种光链路使得能够引导DMGD非常低的十六个LP模，因而具有非常良好的***距离。
这种光链路满足纤芯标准C<18，并且由均独立地满足纤芯标准C<18的两个FMF构成。
因而，根据图3A～3C的半径R1、R2和R3以及折射率差Dn1、Dn2和Dn3相同但α的值略微不同(一个实施例的α的值略低于最佳α，并且一个实施例的α的值略高于最佳α)的这些实施例中的任何实施例，以上针对表6、7、8和9所述的光链路的示例全部是通过使整体折射率分布相同的两个FMF呈串连所构建成的，使得具有相反符号的DMGD可以相互补偿。因而，可以构建具有稳健特征的DMGD补偿型链路。
然而，根据另一实施例，还可以使两个以上的FMF串连：只要这些FMF中的至少两个FMF引导DMGD呈现相反符号的至少一个模式，就可以发生补偿以构建DMGD补偿型链路。
此外，根据另一实施例，例如，还可以使α的值相同但R1或Dn1的值不同的FMF串连。通过选择适当的光纤长度，可以发生相同的DMGD补偿。
根据另一实施例，诸如仅作为示例通过将根据示例1的少模光纤与根据示例3的少模光纤相组合、或者甚至通过将根据示例8的FMF与根据示例10的FMF相组合等，还可以使呈现不同的折射率分布的少模光纤联合。
更一般地，可以使具有图3A～3C的折射率分布中的任意折射率分布的FMF联合。还可以使具有图3A～3C的折射率分布中的一个折射率分布的一个或多个FMF与包括具有单一α渐变折射率分布的光纤芯和包含槽的光包层的任何其它FMF联合。
还可以在光链路中使如下的多个光纤联合，其中这些光纤独立地满足标准R1i≥13.5μm和C≤18、或者并非独立地满足这些标准、或者仅这些光纤中的一个光纤或多个光纤独立地满足这种标准。
只要精心选择了光纤的适当长度使得光链路满足标准就可以进行任何数量的任何类型的FMF的任何联合，以构建DMGD补偿型光链路。
图8A和8B示出根据本发明的光学***的实施例。根据图8A中的第一个实施例，这种光学***包括利用包括至少两段光纤的光纤链路70光学连接的收发器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8A的光学***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70，其中该光链路70将复用的n个LP模向着光学地连接至光链路70的末端的模解复用器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。
这种光学***可以包括M个光链路。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***包括M个光链路的情况下，该光学***针对该光学***所引导的各LP模还包括M个模复用器82、M个模解复用器83和M个放大器84。
图8B中的实施例与图8A中的第一个实施例的不同之处在于：放大器84放大光链路70所引导的所有LP模；如此，放大器84光学地连接在光链路70的输出和模解复用器83的输入之间。在该第二个实施例中，在光学***包括M个光链路的情况下，该光学***还包括M个放大器84；然而，在收发器81和光链路70之间仅光学地连接一个模复用器82，并且在放大器84和接收器85之间仅光学地连接一个模解复用器83。
图8A和8B的实施例仅是作为示例所给出的，并且根据本发明的光链路当然还可用在任何其它种类的光学***中。

Claims (15)

1.一种光链路，包括N个光纤，其中N≥2，N是整数，
各光纤包括光纤芯和包围所述光纤芯的光包层，所述光纤芯具有αi≥1的单一αi渐变折射率分布，αi是用于定义所述光纤芯的折射率分布形状的无量纲参数，并且所述光纤芯具有半径R1i和最大折射率n0i，其中i∈[1；N]是用于指定所述光纤的指标，
所述光包层在外边缘具有折射率nCli，
所述光包层包括被称为槽的包围所述光纤芯的具有凹型折射率ntrenchi的区域，所述槽具有内半径R2i和外半径R3i，其中R2i≥R1i，并且R3i>R2i，
所述光链路的特征在于，所述光链路的平均光纤芯半径R1link满足通过以下等式所定义的光通信的质量标准C：
DMGDlink是所述光链路中的两个导模之间的差分模式组延迟，
Max|DMGDlink|是所述光链路中的导模的任意组合之间的差分模式组延迟的最大绝对值，
其中Li是所述光链路中的光纤i的长度，以及
其中Dn1i＝n0i-nCli是λ＝λC处的光纤i的纤芯-包层折射率差，λC是所述光纤期望的工作波段的中心传输波长，以及
针对所述光链路中的至少一个光纤i，选择所述光纤芯的半径R1i，以使得R1i≥13.5μm，并且针对所述光链路中的所有光纤i∈[1；N]，选择所述长度Li，以使得C≤18。
2.根据权利要求1所述的光链路，其中，所述光纤中的至少一个光纤具有满足以下关系的槽参数：
其中，Dn3i＝ntrenchi-nCli是λ＝λC处的槽-包层折射率差。
3.根据权利要求2所述的光链路，其中，Dn3i≤-3.10-3。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光链路，其中，所述光纤中的至少一个光纤的光纤芯的半径R1i和所述渐变折射率分布的αi值满足：
其中，DMGDi是所述光纤中的两个导模之间的差分模式组延迟，
Max|DMGDi|是所述光纤中的导模的任意组合之间的DMGD的最大绝对值，以及
Dn1i＝n0i-nCli是λ＝λC处的所述光纤的纤芯-包层折射率差。
5.根据权利要求4所述的光链路，其中，所述光纤满足：R1i≤20μm。
6.根据权利要求1或5所述的光链路，其中，所述光链路引导至少4个LP模。
7.根据权利要求6所述的光链路，其中，所述光链路引导4～16个LP模。
8.根据权利要求1至3和5中任一项所述的光链路，其中，所述光链路引导至少6个LP模。
9.根据权利要求8所述的光链路，其中，所述光链路引导6～16个LP模。
10.根据权利要求1至3和5中任一项所述的光链路，其中，针对所述光链路中的所有光纤i∈[1；N]，选择所述长度Li，以使所述光链路的Max|DMGDlink|最小化。
11.根据权利要求1至3和5中任一项所述的光链路，其中，所述光链路中的至少两个光纤针对所述光纤所引导的至少一个模式具有呈现相反符号的DMGDi，其中DMGDi是光纤i中的该至少一个模式和任意其它导模之间的差分模式组延迟。
12.根据权利要求1至3和5中任一项所述的光链路，其中，针对所述光链路中的所述光纤i∈[1；N]中的至少一个光纤，所述光纤芯的最小折射率n1i＝nCli，以及所述光包层还包括直接包围所述光纤芯的内包层，所述内包层具有内半径R1i和外半径R2i，并且R2i≥R1i，其中所述内包层具有如下的恒定折射率n2i：n2i≠nCli且n2i>ntrenchi。
13.根据权利要求1至3和5中任一项所述的光链路，其中，针对所述光链路中的所述光纤i∈[1；N]中的至少一个光纤，所述光纤芯的最小折射率n1i≠nCli，以及所述光包层还包括直接包围所述光纤芯的内包层，所述内包层具有内半径R1i和外半径R2i，并且R2i≥R1i，其中所述内包层具有如下的恒定折射率n2i：n2i＝n1i且n2i>ntrenchi。
14.根据权利要求1至3和5中任一项所述的光链路，其中，针对所述光链路中的所述光纤i∈[1；N]中的至少一个光纤，所述光纤芯的最小折射率等于nCli，以及所述光包层还包括直接包围所述光纤芯的内包层，所述内包层具有内半径R1i和外半径R2i，并且R2i≥R1i，其中所述内包层是所述光纤芯的所述单一αi渐变折射率分布的延伸，以及所述内包层的最小折射率n1i＝ntrenchi。
15.一种光学***，其包括至少一个根据权利要求1至14中任一项所述的光链路。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9671552B2 (en) * 2012-09-05 2017-06-06 Ofs Fitel, Llc 9 LP-mode fiber designs for mode-division multiplexing
US20150331181A1 (en) * 2014-05-16 2015-11-19 Corning Incorporated Multimode optical fiber and system including such
US9678269B2 (en) 2014-05-16 2017-06-13 Corning Incorporated Multimode optical fiber transmission system including single mode fiber
WO2016106714A1 (zh) * 2014-12-31 2016-07-07 华为技术有限公司 一种数据传输的方法、装置和***
CN104793285B (zh) * 2015-04-29 2018-01-02 武汉邮电科学研究院 低损耗少模光纤
US9804326B2 (en) * 2015-06-23 2017-10-31 Corning Incorporated Optical fiber for multimode and single-mode transmission
EP3414604B1 (en) * 2016-02-08 2020-09-30 Draka Comteq BV Few mode optical fibers for mode division multiplexing
CN106253973B (zh) * 2016-07-25 2018-09-18 暨南大学 一种长距离少模光纤特性测量方法及装置
CN106019475B (zh) * 2016-07-28 2019-04-02 江苏大学 一种少模光纤器件
BR112019006886B1 (pt) * 2016-11-04 2022-11-16 Draka Comteq France Fibra óptica, enlace óptico, e sistema óptico
EP3631542A4 (en) 2017-06-02 2021-03-03 Commscope Technologies LLC CONCENTRIC FIBER FOR OPTICAL SPACE MULTIPLEX COMMUNICATIONS AND METHOD OF USE
US11181686B2 (en) * 2018-04-30 2021-11-23 Corning Incorporated Small diameter low attenuation optical fiber
CN112400127B (zh) * 2018-04-30 2023-05-23 康宁股份有限公司 小直径低衰减光纤
US11187853B2 (en) 2018-04-30 2021-11-30 Corning Incorporated Small outer diameter low attenuation optical fiber
US11036000B2 (en) 2019-01-16 2021-06-15 Corning Incorporated Optical fiber cable with high fiber count
US11194107B2 (en) 2019-08-20 2021-12-07 Corning Incorporated High-density FAUs and optical interconnection devices employing small diameter low attenuation optical fiber
JP2023519073A (ja) 2020-01-07 2023-05-10 コーニング インコーポレイテッド 高い機械的信頼性を有する半径の減少した光ファイバ
US11237324B2 (en) * 2020-01-31 2022-02-01 Sterlite Technologies Limited Few mode optical fiber
JP7376827B2 (ja) * 2020-02-18 2023-11-09 日本電信電話株式会社 光伝送システム、光伝送装置及び光伝送方法
WO2021231083A1 (en) 2020-05-12 2021-11-18 Corning Incorporated Reduced diameter single mode optical fibers with high mechanical reliability
CN114448501B (zh) * 2020-11-04 2024-04-19 ***通信有限公司研究院 简并模式内差分模式时延的测量方法及装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1637447A (zh) * 2003-12-23 2005-07-13 德雷卡通信技术公司 色散受控的高阶模多模光纤
CN101446663A (zh) * 2008-11-13 2009-06-03 富通集团有限公司 一种改进的具有大模场分布的非零色散位移单模光纤
US7689085B1 (en) * 2009-01-30 2010-03-30 Corning Incorporated Large effective area fiber with GE-free core
CN102692674A (zh) * 2011-03-24 2012-09-26 德拉克通信科技公司 抗弯曲的多模光纤和光学***
CN103257397A (zh) * 2009-01-27 2013-08-21 德拉克通信科技公司 单模光纤

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53131054A (en) * 1977-04-21 1978-11-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Construction of wide range transmission passage of graded index multi- mode fiber
US7187833B2 (en) * 2004-04-29 2007-03-06 Corning Incorporated Low attenuation large effective area optical fiber
US7406237B2 (en) * 2006-02-21 2008-07-29 Corning Incorporated Multiband optical fiber
CN102844689B (zh) 2010-01-27 2015-07-15 中弗罗里达州大学研究基金会 利用少模光纤的光传输
US8301723B2 (en) 2010-02-26 2012-10-30 Research In Motion Limited Computer to handheld device virtualization system
FR2971061B1 (fr) * 2011-01-31 2013-02-08 Draka Comteq France Fibre optique a large bande passante et a faibles pertes par courbure
JP2014509412A (ja) 2011-02-24 2014-04-17 オーエフエス ファイテル，エルエルシー 空間多重化のためのマルチコア・ファイバ設計
EP2521289B1 (en) * 2011-05-04 2014-03-05 Alcatel Lucent Optical receiver for multimode communications
US8670643B2 (en) * 2011-05-18 2014-03-11 Corning Incorporated Large effective area optical fibers
US8705922B2 (en) 2011-06-21 2014-04-22 Corning Incorporated Few-moded optical fibers
US8693834B2 (en) 2011-08-15 2014-04-08 Corning Incorporated Few mode optical fibers for mode division multiplexing
RU2014115209A (ru) 2011-09-16 2015-10-27 Корнинг Инкорпорейтед Маломодовые оптические волокна для мультиплексирования с модовым разделением
US8995803B2 (en) * 2012-02-19 2015-03-31 Corning Incorporated Mode delay managed few moded optical fiber link
RU2014138020A (ru) * 2012-02-20 2016-04-10 Корнинг Инкорпорейтед Волоконно-оптическая линия связи с малым числом мод и с управлением задержкой мод
JP5789626B2 (ja) * 2013-03-01 2015-10-07 株式会社フジクラ 光ファイバおよび光伝送路
ES2665751T3 (es) * 2013-09-20 2018-04-27 Draka Comteq Bv Fibras ópticas de pocos modos para multiplexado por división espacio
US9470841B2 (en) * 2013-12-06 2016-10-18 Cornning Incorporated Multicore optical fiber with multimode cores
US9813157B2 (en) * 2015-03-06 2017-11-07 Nec Corporation Mitigation of multi-path interference from quasi-single-mode fiber using hybrid span configuration and digital signal processing

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1637447A (zh) * 2003-12-23 2005-07-13 德雷卡通信技术公司 色散受控的高阶模多模光纤
CN101446663A (zh) * 2008-11-13 2009-06-03 富通集团有限公司 一种改进的具有大模场分布的非零色散位移单模光纤
CN103257397A (zh) * 2009-01-27 2013-08-21 德拉克通信科技公司 单模光纤
US7689085B1 (en) * 2009-01-30 2010-03-30 Corning Incorporated Large effective area fiber with GE-free core
CN102692674A (zh) * 2011-03-24 2012-09-26 德拉克通信科技公司 抗弯曲的多模光纤和光学***

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