多芯光纤和设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113711094A(43)申请公布日2021.11.26(21)申请号202080029841.9(74)专利代理机构北京信慧永光知识产权代理(22)申请日2020.04.06有限责任公司11290代理人李成必李雪春(30)优先权数据2019-0845002019.04.25JP(51)Int.Cl.G02B6/02(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日2021.10.19(86)PCT国际申请的申请数据PCT/JP2020/0154422020.04.06(87)PCT国际申请的公布数据WO2020/217939JA2020.10.29(71)申请人日本电信电话株式会社地址日本东京(72)发明人坂本泰志中岛和秀和田雅树青笹真一山本贵司权利要求书2页说明书9页附图8页(54)发明名称多芯光纤和设计方法(57)摘要本发明提供多芯光纤和多芯光纤的设计方法。目的在于提供用于在任意的芯折射率的情况下得到随机的模式耦合的多芯结构。本发明的多芯光纤在具有比芯的折射率小的折射率的包层区域以最小芯间距Λ配置有两个以上芯区域，所述多芯光纤的特征在于，所述芯的结构是具有单一的传播模式的结构，调整芯结构和芯间距，以使相邻芯间的模式间耦合系数在0.73～120m‑1的范围内。CN113711094ACN113711094A权利要求书1/2页1.一种多芯光纤，具有两个以上的芯，所述多芯光纤的特征在于，所述芯在期望的通信波段的波长λ处具有单一的传播模式，所述芯的间距为最小的相邻芯间的模式间耦合系数κ为κmin以上且κmax以下，‑1‑1其中，κmin＝0.73m，κmax＝120m。2.根据权利要求1所述的多芯光纤，其特征在于，‑1‑1κmin＝2.2m，κmax＝98m。3.根据权利要求1所述的多芯光纤，其特征在于，‑1‑1κmin＝7.3m，κmax＝77.1m。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的多芯光纤，其特征在于，作为所述相邻芯的间距的最小芯间距Λ是满足数C1的范围，[数C1]其中，a是所述芯的半径，Δ是所述芯的相对折射率差，n1是所述芯的折射率。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的多芯光纤，其特征在于，截止波长为1.26μm以下，在波长1625nm处且在弯曲半径30mm处弯曲损耗为0.1dB/100turn以下，并且在波长1310nm处模场直径为8.2μm以上且9.6μm以下。6.一种多芯光纤的设计方法，所述多芯光纤具有两个以上的折射率分布为阶跃型的芯，所述设计方法的特征在于，弯曲半径140mm、且扭转速度为4πrad/m、在任意波长λ处使所述芯的相对折射率差Δ变化以使数C2的归一化频率V成为固定的值，根据在任意波长λ处在芯间距为最小的相邻芯间产生期望的模式间耦合的芯结构，通过数C3计算所述相邻芯间的模式间耦合系数κ，取得第一模式间耦合系数范围，弯曲半径140mm、且扭转速度为4πrad/m、在所述任意波长λ处使所述芯的相对折射率差Δ为固定的值而使归一化频率V变化，根据在所述任意波长λ处产生期望的模式间耦合的芯结构，通过数C3计算所述相邻芯间的模式间耦合系数κ，取得第二模式间耦合系数范围，弯曲半径140mm、使所述芯的半径a和相对折射率差Δ为固定的值而使扭转速度变化，根据在所述任意波长λ处产生期望的模式间耦合的芯结构，通过数C3计算所述相邻芯间的模式间耦合系数κ，取得第三模式间耦合系数范围，将所述第一模式间耦合系数范围、所述第二模式间耦合系数范围、以及所述第三模式间耦合系数范围的全部所包含的范围确定为所述多芯光纤的模式间耦合系数κc，[数C2]V2＝u2+w2(C2)2CN113711094A权利要求书2/2页其中，n1是芯的折射率，[数C3]其中，芯的半径为a，相对折射率差为Δ，u为归一化横向传播常数，w为归一化横向衰减2常数，Λ为芯间距，V为归一化频率，K1(W)为第二种变形贝塞尔函数。7.权利要求6所述的设计方法，其特征在于，通过数C1计算作为所述相邻芯的间距的最小芯间距Λ，[数C1]其中，a是所述芯的半径，Δ是所述芯的相对折射率差，n1是所述芯的折射率，κmin是所述模式间耦合系数κc中的最小的模式间耦合系数，κmax是所述模式间耦合系数κc中的最大的模式间耦合系数。3CN113711094A说明书1/9页多芯光纤和设计方法技术领域[0001]本公开涉及一种多芯光纤。背景技术[0002]在光纤通信系统中，由于在光纤中产生的非线性效果或光纤熔化而限制传输容量。为了缓和这些限制，研究了使用在一根光纤中具有多个芯的多芯光纤的并列传输(非专利文献1)、使用在芯内存在多种传播模式的多模光纤的模式复用传输(非专利文献2)、以及组合了多芯和模式复用的