多芯光纤及光通信系统的制作方法

本申请涉及通信，特别涉及一种多芯光纤及光通信系统。

背景技术：

1、随着光通信技术的不断发展，传统单模光纤的传输容量已经无法满足日益增长的通信容量的要求，而基于少模光纤(few-mode fiber，fmf)与多芯光纤(multi-core fiber，mcf)的空分复用(space division multiplexing，sdm)技术成为了解决该问题的有效手段。其中，多芯光纤在传输容量以及复杂度上具备较明显的优势，因此多芯光纤在光通信领域中应用愈加的广泛。

2、在光学性能方面，足够大的纤芯有效面积是光纤在长距离传输时抑制非线性效应的重要条件。通常采用增大纤芯直径或降低纤芯整体折射率的方式，来增大纤芯有效面积，但是纤芯的直径越大或者整体折射率越低，相邻纤芯之间的串扰会越大，在满足一定的相邻芯之间串扰的条件下，相邻纤芯需要被排布得更加稀疏，导致光纤的外包层直径随之增大，而过大的外包层直径会降低光纤的可靠性，使得光纤容易断裂。此外，外包层直径越大，拉制光纤也需要更大的预制棒，降低了光纤的生产性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供了一种多芯光纤，采用改变纤芯的芯层的折射率的方式来改善纤芯的有效面积，避免通过增大纤芯半径或降低纤芯整体折射率的方式改变纤芯的有效面积。

2、本公开的实施例的第一方面，提供一种多芯光纤，包括：n个纤芯和覆盖于n个纤芯外侧的外包层，每个纤芯至少包括两层结构，每个纤芯包括芯层，芯层的折射率是变化的，其中，芯层的中心区域的折射率小于芯层的边缘区域的折射率。其中，n为大于或等于2的正整数。

3、芯层沿半径方向的折射率为变化的，由芯层中心到边缘区域，也即，由芯层中心到芯层靠近外包层的区域，折射率变大，可以增大芯层与芯层外结构交界处的折射率差值，也可以减小芯层中心与芯层外结构之间的折射率差值，从而在纤芯有效面积相同的情况下，也可以减小纤芯的半径，降低相邻纤芯之间的串扰，来降低光纤的外包层直径，提高多芯光纤的可靠性，提高多芯光纤的生产性。另外，在纤芯半径不变的情况下，增大纤芯的有效面积，抑制光纤在长距离传输时的非线性效应。

4、结合第一方面，在一种可行的实施方式中，纤芯还包括覆盖于芯层外侧的至少一层内层结构，芯层的折射率大于任一内层结构的折射率。

5、结合第一方面，在一种可行的实施方式中，至少一层内层结构包括：内包层和沟道层，沟道层覆盖于内包层的外侧，内包层覆盖于芯层的外侧。

6、结合第一方面，在一种可行的实施方式中，由芯层中心区域到靠近至少一层内层结构的方向，或者说，沿芯层半径r1由小到大的方向，芯层的折射率逐渐增大。

7、结合第一方面，在一种可行的实施方式中，芯层的折射率可以呈线性增大，例如，呈直线或者曲线增大。

8、结合第一方面，在一种可行的实施方式中，由芯层中心区域到靠近至少一层内层结构的方向，或者说，沿芯层的半径r1由小到大的方向，芯层的折射率呈阶梯式增大。

9、结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述n个纤芯中传导的光的波长等于1625纳米，传播距离为100千米的情况下，任意两个最近邻的纤芯之间的串扰xt与工作波长等于1550纳米的情况下的纤芯的有效面积aeff满足如下条件：

10、0.3705aeff–97.6020≤xt≤–0.1175aeff–19.4527。

11、结合第一方面，在一种可行的实施方式中，芯层的半径满足以下条件：

12、在光纤的工作波长等于1550纳米的情况下，第一纤芯的lp01模式的有效面积大于或等于80平方微米；

13、在光纤的工作波长等于1625纳米，且第一纤芯的弯曲半径为140毫米的情况下，第一纤芯的lp01模式的过度损耗小于或等于0.01db每千米；

14、第一纤芯的lp11模式的截止波长小于或等于1530纳米。

15、结合第一方面，在一种可行的实施方式中，芯层的最小折射率与内包层的折射率的差值介于0.00376到0.00477之间。

16、结合第一方面，在一种可行的实施方式中，内包层与沟道层的折射率的差值介于0.006到0.007之间。

17、结合第一方面，在一种可行的实施方式中，芯层采用掺锗或磷二氧化硅材料，沟道层采用掺氟或硼二氧化硅材料。

18、结合第一方面，在一种可行的实施方式中，芯层采用无掺杂的二氧化硅材料，内包层和沟道层采用掺浓度不同的氟或硼二氧化硅材料。

19、结合第一方面，在一种可行的实施方式中，内包层的半径r2介于芯层21的半径r1的1.8到2.2倍之间。

20、结合第一方面，在一种可行的实施方式中，沟道层的半径r3与内包层的半径r2的差值r3-r2介于芯层的半径r1的1.8到2.2倍之间。

21、结合第一方面，在一种可行的实施方式中，n个纤芯中相邻的两个纤芯之间的距离d介于40微米到45微米之间。

22、结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述内包层的折射率大于或等于所述外包层的折射率。

23、本公开的实施例的第二方面，本申请实施例提供了一种光缆。所述光缆包括保护套以及如前述第一方面中任一项所述的多芯光纤，所述多芯光纤设置在所述保护套内。

24、本公开的实施例的第三方面，本申请实施例还提供了一种光通信系统。该光通信系统包括第一光通信设备、第二光通信设备以及如前述第二方面中所述的光缆。所述第一光通信设备和所述第二光通信设备通过所述光缆进行通信。

25、结合第三方面，在一种可行的实现方式中，上述光通信系统可以为使用第二方面所述的光缆作为通信载体的各种类型的长距离光通信系统，如常见的城域光网络系统等。上述第一光通信设备和所述第二光通信设备具体可为光线路终端(optical lineterminal，olt)、光端机、光交换机等光纤传输设备。

26、上述第二方面和第三方面提供的方案，用于实现或配合实现上述第一方面中的任一项提供的多芯光纤，因此可以与第一方面达到相同或相应的有益效果，此处不再进行赘述。

技术特征：

1.一种多芯光纤，其特征在于，包括：n个纤芯和覆盖于所述n个纤芯外侧的外包层，第一纤芯包括芯层和覆盖于所述芯层外侧的至少一层内层结构，其中，n≥2，所述第一纤芯为所述n个纤芯中的一个纤芯，所述芯层的折射率大于所述至少一层内层结构中任一内层结构的折射率，所述芯层靠近中心区域的折射率小于所述芯层靠近内层结构的折射率。

2.根据权利要求1所述的多芯光纤，其特征在于，至少一层内层结构包括：内包层和沟道层，所述沟道层覆盖于所述内包层的外侧，所述内包层覆盖于所述芯层的外侧，所述内包层的折射率大于所述沟道层的折射率。

3.根据权利要求1或2所述的多芯光纤，其特征在于，由所述芯层沿着半径由小到大的方向，所述芯层的折射率逐渐增大或者呈阶梯式增大。

4.根据权利要求1所述的多芯光纤，其特征在于，所述第一纤芯满足以下条件：

5.根据权利要求1所述的多芯光纤，其特征在于，所述n个纤芯中的工作波长等于1625纳米，传播距离为100千米的情况下，任意两个最近邻的纤芯之间的串扰xt与工作波长等于1550纳米的情况下的纤芯的有效面积aeff满足如下条件：

6.根据权利要求1所述的多芯光纤，其特征在于，所述芯层的半径介于4.25微米到4.71微米之间。

7.根据权利要求2所述的多芯光纤，其特征在于，所述芯层的最小折射率与所述外包层的折射率的差值介于0.00376到0.00477之间。

8.根据权利要求2所述的多芯光纤，其特征在于，所述内包层与所述沟道层的折射率的差值介于0.006到0.007之间。

9.根据权利要求2所述的多芯光纤，其特征在于，所述内包层的半径介于所述芯层的半径的1.8到2.2倍之间。

10.根据权利要求2所述的多芯光纤，其特征在于，所述沟道层的半径与内包层的半径的差值介于所述芯层的半径的1.8到2.2倍之间。

11.根据权利要求1所述的多芯光纤，其特征在于，所述n个纤芯中相邻的两个纤芯之间的距离介于40微米到45微米之间。

12.根据权利要求2所述的多芯光纤，其特征在于，所述内包层的折射率大于或等于所述外包层的折射率。

13.一种光通信系统，其特征在于，所述光通信系统包括第一光通信设备、第二光通信设备以及如权利要求12所述的多芯光纤，所述第一光通信设备和所述第二光通信设备通过所述多芯光纤进行通信。

技术总结
本申请涉及通信技术领域，特别涉及一种多芯光纤，包括：N个纤芯和覆盖于N个纤芯外侧的外包层，每个纤芯至少包括两层结构，每个纤芯包括芯层，芯层的折射率是变化的，芯层的中心区域的折射率小于芯层的边缘区域的折射率。芯层沿半径方向的折射率为变化的，由芯层中心到边缘区域，折射率变大，增大芯层与芯层外结构交界处的折射率差值，减小芯层中心与芯层外结构之间的折射率差值，在纤芯有效面积相同的情况下，减小纤芯的半径，来降低相邻纤芯之间的串扰，从而减小光纤的外包层直径，提高多芯光纤的可靠性，提高多芯光纤的生产性。在纤芯半径不变的情况下，增大纤芯的有效面积，抑制光纤在长距离传输时的非线性效应。

技术研发人员：王一州,刘浩,张文斗
受保护的技术使用者：华为技术有限公司
技术研发日：20230302
技术公布日：2024/3/4