CN110261955A - 一种保偏多芯光纤 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种保偏多芯光纤，包括有多个纤芯区和一个总外包层，所述的多个纤芯区包括1个中心纤芯区、2个或2个以上等距均布在中心纤芯区外周的外纤芯区，其特征在于所述的中心纤芯区为保偏纤芯区，所述的外纤芯区包括有纤芯和包绕芯层的内包层，纤芯区以外的部分为总外包层。本发明可以极大地增强光传输***的频谱效率，提高光纤通信容量，并且设置保偏纤芯区使得有一个波导结构具备偏振光保持功能，可以用于传导本振光。在自相干探测的大容量接入网中或数据中心互连等场合中，可以提高本振光的偏振确定性，节约自动偏振控制器，降低接收端光电器件和DSP的复杂度，极大地降低***延时，从而降低***成本。

Description

一种保偏多芯光纤
技术领域
本发明涉及一种保偏多芯光纤，属于光通信传输技术领域。
背景技术
随着云计算、物联网、高清电视、虚拟现实等大数据量业务的兴起和普及，对光纤通信网络的传送能力要求越来越高。通过超信道复用技术可以将单根光纤容量提高至100Tb/s以上，逼近了单根光纤的香农理论极限。因此，进一步深入研究并发展高频谱效率的超大容量光纤通信技术，解决光纤通信网络进一步扩容的问题显得极为迫切。其中空分复用(SDM)技术利用多芯光纤(MCF)或少模光纤(FMF)甚至多芯/少模结合的新型光纤提供多个独立的物理信道来并行传输数据，结合自相干探测，可以极大地增强光传输***的频谱效率，提高光纤通信容量，降低成本。因而SDM技术被认为是解决单模光纤容量危机的有效途径。相比于少模光纤中存在的较大的模间色散或模间串扰，多芯光纤内芯间串扰更容易控制，因而在互连密度、容量扩展性和传输距离上更具的优势。基于多芯光纤的同源零差自相干光通信***可以充分发挥相干光通信高频谱效率的优势，同时可以简化DSP流程以显著降低功耗，是实现较短距离内单波800Gbps及以上速率的数据中心互连的有竞争力的解决方案。
基于多芯光纤的自相干探测中，光纤通常不具备偏振保持功能(如专利CN103399374A)，在实际应用中光纤中偏振态的演化是随机的，需要额外采用自动偏振控制器来追踪本振光的偏振态，以便对传输到接收端的本振光进行偏振态控制。这增加了***功耗和复杂度，增大了处理延时。
发明内容
本发明所要解决的技术问题旨在针对上述现有技术存在的不足设计了一种保偏多芯光纤，它能有效提高本征光偏振态的确定性，提高***可靠性，减少接收端光电器件和降低DSP的复杂度，从而降低***成本。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括有多个纤芯区和一个总外包层，所述的多个纤芯区包括1个中心纤芯区、2个或2个以上等距均布在中心纤芯区外周的外纤芯区，其特征在于所述的中心纤芯区为保偏纤芯区，所述的外纤芯区包括有纤芯和包绕芯层的内包层，纤芯区以外的部分为总外包层。
按上述方案，所述的外纤芯区设置1～2层，每层设置2个或2个以上等距均布的外纤芯区，每层中各个外纤芯区与中心纤芯区的间距相等。
按上述方案，所述的外纤芯区设置1层，每层设置3～8个。
按上述方案，所述的保偏纤芯区包括截面为圆形的保偏纤芯和保偏内包层，在保偏纤芯区两侧对称设置应力单元(区)。
按上述方案，所述的应力单元截面为圆型或圆弧块型。
按上述方案，所述的保偏纤芯区包括截面为圆形的保偏芯层和截面为椭圆形的保偏内包层。
按上述方案，所述的保偏纤芯区包括截面为椭圆形的保偏芯层和截面为椭圆形的保偏内包层。
按上述方案，所述的外纤芯区纤芯折射率为阶跃型，所述纤芯的直径为5～15μm，纤芯相对于总外包层的相对折射率差为0.15％～0.45％。
按上述方案，所述的纤芯折射率为渐变型，其折射率表示为n(r)＝n0·[1-2Δ(r/a)m]0.5，0≤r≤a，其中纤芯半径a为2.5～25μm，纤芯几何中心处对总外包层的相对折射率差Δ为0.20％～1.50％，特征参数m为1.5～2.5，r为到所述纤芯任一点距几何中心处距离，n0为所述纤芯几何中心处折射率。
按上述方案，所述的内包层相对于总外包层的相对折射率差为-0.5％～0.05％，内包层的单边厚度为1～10μm，所述的总外包层为纯二氧化硅玻璃层。
按上述方案，在纤芯和内包层之间设置有过渡内包层，过渡内包层的直径与纤芯直径的比值为1.0～3.0，过渡内包层为为纯二氧化硅玻璃层。
按上述方案，所述的保偏纤芯区1000m长度内的工作波长处偏振串音不大于-10dB。
按上述方案，所述的总外包层包含一条沿光纤长度方向延伸的参考线，所述参考线位于多芯光纤纤芯区的非对称部位。
本发明的有益效果在于：1、多芯光纤提供了多个独立的物理信道来并行传输数据，结合自相干探测，可以极大地增强光传输***的频谱效率，提高光纤通信容量，降低成本。2、在多芯光纤中设置保偏纤芯区使得有一个波导结构具备偏振光保持功能，可以用于传导本振光。在自相干探测的大容量接入网中或数据中心互连等场合，可以提高本振光的偏振确定性，节约自动偏振控制器，降低接收端光电器件和DSP的复杂度，极大地降低***延时，从而降低***成本。3、保偏纤芯处于光纤的中心可以减轻外界干扰，并方便接续。
附图说明
图1为本发明一个实施例的剖面结构图。
图2为本发明第二个实施例的剖面结构图。
图3为本发明第三个实施例的剖面结构图。
图4为本发明第四个实施例的剖面结构图。
图5为本发明第五个实施例的剖面结构图。
图6为本发明第六个实施例的剖面结构图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明。
第一个实施例如图1所示，包括有7个纤芯区和一个总外包层101，所述的7个纤芯区包括1个中心纤芯区、6个等距均布在中心纤芯区外周的外纤芯区，构成1层外纤芯区，所述的中心纤芯区为保偏纤芯区，所述的保偏纤芯区包括截面为圆形的保偏纤芯301和保偏内包层401，在保偏纤芯区两侧对称设置应力单元501，应力单元位于外纤芯区与中心纤芯区之间，与其相邻的2个外纤芯区相对称，应力单元截面为圆型，为掺硼应力单元，掺硼应力区直径为20μm，掺硼应力区和保偏纤芯的芯间距为20μm，掺硼应力区硼的掺杂摩尔浓度为20％，保偏纤芯的偏振串音在1000m范围内为-20dB。所述的外纤芯区的芯包层结构相同，包括有纤芯302和包绕芯层的内包层402，纤芯区以外的部分为总外包层。所述的纤芯折射率为阶跃型，所述纤芯的直径为9μm，纤芯相对于总外包层的相对折射率差为0.40％。内包层相对于总外包层的相对折射率差为-0.05％，内包层的单边厚度为2.5μm，所述的总外包层为纯二氧化硅玻璃层，总外包层的直径为150μm。保偏纤芯和保偏内包层的结构与上述外纤芯区的芯包层结构相同。总外包层包含一条沿光纤长度方向延伸的参考线601，参考线直径为1μm，所述参考线位于外纤芯区外和外纤芯区的非对称部位。总外包层外涂覆有树脂涂覆层201；树脂为丙烯酸树脂，涂覆层直径为245μm。
第二个实施例如图2所示，它与上一个实施例的不同之处在于具有8个等距均布在中心纤芯区外周的外纤芯区，其余结构与第一个实施例相同。
第三个实施例如图3所示，它与上第二个实施例的不同之处在于在纤芯和内包层之间设置有过渡内包层702，过渡内包层的直径为16μm，过渡内包层为纯二氧化硅玻璃层，内包层的直径为24μm。并且在保偏纤芯301和保偏内包层401之间设置有保偏过渡内包层701，保偏内包层和保偏过渡内包层的结构与上述内包层和过渡内包层的结构相同。本实施例的其余结构与第一个实施例相同。
第四个实施例如图4所示，它与第一个实施例的不同之处在于它与上一个实施例的不同之处在于掺硼应力区为圆弧块型(领结型)，圆弧块内半径为20μm，外半径为42μm，两侧边缘夹角为90°，即弧度为Л/2，掺硼应力区分布于保偏纤芯两侧，掺硼应力区硼的掺杂摩尔浓度为20％，应力单元位于外纤芯区与中心纤芯区之间，与其相邻的1个外纤芯区对中(正)，保偏纤芯的偏振串音在1000m范围内为-24dB。其它结构与上一个实施例相同。
第五个实施例如图5所示，它与第一个实施例的不同之处在于保偏纤芯301为圆形，直径为9μm，保偏纤芯相对于总外包层的相对折射率差为1.0％；保偏内包层401为椭圆形，长轴为42μm，短轴为14μm，保偏内包层相对于总外包层的相对折射率差为0.5％，保偏纤芯的偏振串音在1000m范围内为-18dB，涂覆层为聚酰亚胺涂覆层，光纤长期耐受温度为150℃。其它结构与上第一个实施例相同。
第六个实施例如图6所示，它与第三个实施例的不同之处在于保偏纤芯301为椭圆形，短轴为5μm，长轴为22μm，保偏内包层401为椭圆形，短轴为10μm，长轴为27μm，保偏纤芯相对于总外包层的相对折射率差为0.40％，保偏内包层相对于总外包层的相对折射率差为-0.05％，保偏纤芯的偏振串音在1000m范围内为-18dB，涂覆层为丙烯酸树脂涂覆层。其它结构与上第一个实施例相同。

Claims (10)

1.一种保偏多芯光纤，包括有多个纤芯区和一个总外包层，所述的多个纤芯区包括1个中心纤芯区、2个或2个以上等距均布在中心纤芯区外周的外纤芯区，其特征在于所述的中心纤芯区为保偏纤芯区，所述的外纤芯区包括有纤芯和包绕芯层的内包层，纤芯区以外的部分为总外包层。
2.按权利要求1所述的保偏多芯光纤，其特征在于所述的外纤芯区设置1～3层，每层设置2个或2个以上等距均布的外纤芯区，每层中各个外纤芯区与中心纤芯区的间距相等。
3.按权利要求1或2所述的保偏多芯光纤，其特征在于所述的保偏纤芯区包括截面为圆形的保偏纤芯和保偏内包层，在保偏纤芯区两侧对称设置应力单元。
4.按权利要求3所述的保偏多芯光纤，其特征在于所述的应力单元截面为圆型或圆弧块型。
5.按权利要求1或2所述的保偏多芯光纤，其特征在于所述的保偏纤芯区包括截面为圆形的保偏芯层和截面为椭圆形的保偏内包层。
6.按权利要求1或2所述的保偏多芯光纤，其特征在于所述的保偏纤芯区包括截面为椭圆形的保偏芯层和截面为椭圆形的保偏内包层。
7.按权利要求1或2所述的保偏多芯光纤，其特征在于所述的外纤芯区纤芯折射率为阶跃型，所述纤芯的直径为5～15μm，纤芯相对于总外包层的相对折射率差为0.15％～0.45％。
8.按权利要求1或2所述的保偏多芯光纤，其特征在于所述的纤芯折射率为渐变型，其折射率表示为n(r)＝n0·[1-2Δ(r/a)m]0.5，0≤r≤a，其中纤芯半径a为2.5～25μm，纤芯几何中心处对总外包层的相对折射率差Δ为0.20％～1.50％，特征参数m为1.5～2.5，r为到所述纤芯任一点距几何中心处距离，n0为所述纤芯几何中心处折射率。
9.按权利要求1或2所述的保偏多芯光纤，其特征在于所述的内包层相对于总外包层的相对折射率差为-0.5％～0.05％，内包层的单边厚度为1～10μm，所述的总外包层为纯二氧化硅玻璃层。
10.按权利要求9所述的阵列型保偏多芯光纤，其特征在于在纤芯和内包层之间设置有过渡内包层，过渡内包层的直径与纤芯直径的比值为1.0～3.0，过渡内包层为为纯二氧化硅玻璃层；所述的保偏纤芯区1000m长度内的工作波长处偏振串音不大于-10dB。
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