多芯光纤和多芯光纤制作方法与流程

本公开涉及光纤通信领域，特别涉及一种多芯光纤和多芯光纤制作方法。

背景技术：

1、sdm(space division multiplexing，空分复用)技术能够突破smf(single modefiber，单模光纤)传输容量的香农极限，被认为是有望进一步扩展光纤通信系统传输容量的一种实用方式。近年来，以fmf(few-mode fiber，少模光纤)为代表的mdm(mode divisionmultiplexing，模分复用)传输系统和以mcf(multicore fiber，多芯光纤)为主要实现方式的芯分复用传输系统发展迅速，已报道的系统传输容量和频谱效率呈现跨数量级式增长，sdm的技术优势得到了包括“波分复用”之父历鼎毅院士在内等众多学者的一致认同。

2、在多种sdm技术路线中，大容量长距离的应用场景要求信号在传输过程中积累的时延尽可能小。这是由于在接收端需要采用mimo-dsp(multiple-input multiple-outputdigital signal processor，多输入-多输出数字信号处理)均衡器对信道损伤进行补偿，更小的信号时延能够减少均衡器的抽头数，从而降低mimo-dsp的计算复杂度。sc-mcf(strongly coupled multicore fiber，强耦合型多芯光纤)凭借多个纤芯之间模式的随机耦合，不仅减小了信号在各个纤芯传输期间所经历的时延积累，还降低了mdl(modedependent loss，模式相关损耗)对链路容量的负面影响，同时保持了较高的空间信道利用率，综合性能优越。

3、pmf(polarization maintaining optical fiber，偏振保持光纤)是一种特殊结构光纤，通过引入几何双折射和应力双折射等方式，使光纤中传输模式的线偏振方向保持不变，在航空、航海、传统工业制造和通信等领域均有重要应用。随着云计算的普及和大数据时代的到来，同时具备大容量传输和偏振保持性能的光纤能够满足更多环境条件下的通信需求，应用前景广阔。

技术实现思路

1、发明人通过研究发现：相关技术偏振保持多芯光纤的设计方案大多引入传统pmf的非圆对称纤芯或应力区等结构，包括椭圆芯、椭圆环芯、椭圆空气孔环芯，以及熊猫型、领结型应力区等，提升光纤本身的双折射效应，达到偏振保持的效果。不过，由于mcf本身的芯区结构较为复杂，当考虑保偏设计时，研究者会通常选择芯子之间较为分散分布的弱耦合型mcf作为基础，芯子之间排列更加紧密的强耦合型mcf少有问津。

2、鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种多芯光纤和多芯光纤制作方法，可以提升相邻简并超模之间的有效折射率差，达到偏振保持的效果。

3、根据本公开的一个方面，提供一种多芯光纤，包括：

4、包层；

5、多个纤芯；和

6、两个位于多个纤芯排列的最外围、中心对称的辅助结构，其中，纤芯和辅助结构设置在包层内。

7、在本公开的一些实施例中，所述辅助结构包括第一辅助结构和第二辅助结构，其中：

8、在同一工作波长下，第一辅助结构的折射率低于包层的折射率，第二辅助结构的折射率高于包层的折射率。

9、在本公开的一些实施例中，多个纤芯为同质结构。

10、在本公开的一些实施例中，多个纤芯具有相同的折射率轮廓、纤芯半径和掺杂浓度。

11、在本公开的一些实施例中，两个辅助结构具有相同的半径，辅助结构的半径应大于纤芯半径。

12、在本公开的一些实施例中，多个纤芯在包层中呈正六边形排列。

13、在本公开的一些实施例中，所述正六边形排列为中心设置一个纤芯位置，之后设置至少1圈呈正六边形纤芯圈。

14、在本公开的一些实施例中，从内到外的第i个正六边形纤芯圈的每条边设置i+1个纤芯位置，其中，i为大于等于1的自然数。

15、在本公开的一些实施例中，最外圈的、中心对称的两个纤芯位置处各设置一个辅助结构。

16、在本公开的一些实施例中，除两个辅助结构所在的纤芯位置外，其它纤芯位置各设置一个纤芯。

17、在本公开的一些实施例中，在所述正六边形排列包括n圈呈正六边形纤芯圈的情况下，纤芯数量为3n2+3n-1，其中，n为大于等于1的自然数。

18、在本公开的一些实施例中，纤芯数量至少为5。

19、在本公开的一些实施例中，任意两个相邻纤芯的纤芯中心之间的距离不超过纤芯半径的5倍。

20、在本公开的一些实施例中，每个辅助结构与该辅助结构的相邻纤芯之间的距离小于10倍的纤芯半径。

21、在本公开的一些实施例中，包层直径的取值范围为80μm至350μm。

22、在本公开的一些实施例中，纤芯半径的取值范围为2μm至8μm。

23、在本公开的一些实施例中，在1550nm波长处，包层折射率的取值范围为1.40至1.48。

24、在本公开的一些实施例中，在1550nm波长处，纤芯折射率的取值范围为1.43至1.50。

25、在本公开的一些实施例中，所述多芯光纤为偏振保持强耦合型多芯光纤。

26、根据本公开的另一方面，提供一种多芯光纤制作方法，包括：

27、生成多个纤芯；

28、在多个纤芯排列的最外围、中心对称的两个位置，生成两个辅助结构；

29、在多个纤芯和两个辅助结构的外出设置包层。

30、在本公开的一些实施例中，采用堆棒法或打孔法制作如上述任一实施例所述的多芯光纤。

31、本公开可以提升相邻简并超模之间的有效折射率差，达到偏振保持的效果。

技术特征：

1.一种多芯光纤，包括：

2.根据权利要求1所述的多芯光纤，其中，所述辅助结构包括第一辅助结构和第二辅助结构，其中：

3.根据权利要求1或2所述的多芯光纤，其中：

4.根据权利要求1或2所述的多芯光纤，其中：

5.根据权利要求1或2所述的多芯光纤，其中：

6.根据权利要求5所述的多芯光纤，其中：

7.根据权利要求5所述的多芯光纤，其中：

8.根据权利要求1或2所述的多芯光纤，其中：

9.根据权利要求1或2所述的多芯光纤，其中：

10.根据权利要求1或2所述的多芯光纤，其中：

11.根据权利要求1或2所述的多芯光纤，其中，所述多芯光纤为偏振保持强耦合型多芯光纤。

12.一种多芯光纤制作方法，包括：

13.根据权利要求12所述的多芯光纤制作方法，其中：

技术总结
本公开涉及一种多芯光纤和多芯光纤制作方法。该多芯光纤包括：包层；多个纤芯；和两个位于多个纤芯排列的最外围、中心对称的辅助结构，其中，纤芯和辅助结构设置在包层内。本公开可以提升相邻简并超模之间的有效折射率差，达到偏振保持的效果。

技术研发人员：解宇恒,唐建军,赵琦,窦天琦
受保护的技术使用者：中国电信股份有限公司技术创新中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15