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摘要

以单模光纤为基础的传统光通信系统的容量已趋近其理论极限, 多芯少模光纤是突破现有传输容量瓶颈的一种有效方式. 本文设计了一种低串扰5-LP模的弱耦合异质芯7芯光纤, 采用沟槽辅助和气孔隔离相结合的方法, 在标准125 μm外径的情况下实现了芯间和模间的低串扰. 利用有限元法计算了纤芯之间的串扰、有效模面积等. 经过设计优化, 光纤在光通信C+L波段可以稳定传输5个LP模式, 其中LP ₂₁与LP ₀₂模之间的有效折射率差最小, 且大于1.1 × 10 ^–3; 光纤中LP ₃₁模式的芯间串扰最大且低于–50 dB/km, 因此该光纤可以同时实现模间和芯间的低串扰传输. 7个纤芯中5个LP模的有效模面积均大于86 μm ², 在波长1550 nm处相对纤芯复用因子为57.63, 该光纤可用于大容量高速光纤传输系统.

关键词:

Abstract

The capacity of a traditional optical communication system based on single-mode fiber has approached to its theoretical limit. Multi-core few-mode fibers provide an effective way to break through the bottleneck of existing transmission capacity. In this paper, a 5-LP-mode weakly-coupled low-crosstalk 7-core fiber is designed by using a combination of trench assistance and air hole isolation structure. The fiber with a standard outer diameter achieves low crosstalk between cores and modes. The inter-core crosstalk area and the effective mode area of the core are calculated by the finite element method. After design optimization, there are 5 stable transmission LP modes in the C+L band of optical communication in this fiber. The effective refractive index difference between LP ₂₁mode and LP ₀₂mode is the smallest and is greater than 1.1 × 10 ^–3. The LP ₃₁mode in the optical fiber has the largest inter-core crosstalk and the loss is lower than –50 dB/km. The fiber can achieve low crosstalk transmission between modes and cores at the same time. The mode areas of the 5 LP modes in the 7 cores are larger than 86 μm ², and the relative core multiplexing factor is 57.63 at a wavelength of 1550 nm. Therefore, this fiber can be used in a large-capacity high-speed fiber transmission system.

Keywords:

作者及机构信息

1.
2.

通信作者:韩颖,hanyingysu@163.com

基金项目:国家重点研发计划(批准号: 2019YFB2204001)和河北省自然科学基金(批准号: F2019203549, F2019105108)资助的课题.

Authors and contacts

1.
2.

Corresponding author:Han Ying,hanyingysu@163.com

Funds:Project supported by the National Key Research and Development Project, China (Grant No. 2019YFB2204001) and the Natural Science Foundation of Hebei Province, China (Grant Nos. F2019203549, F2019105108).

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a/μm	b/μm	c/μm	Δ₁/%	Δ₂/%	Δ₃/%	r/μm	Λ/μm	Δ_t/%
7.5	1	3	1.45	1.35	1.25	3.6	32.5	–0.6

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a/μm	b/μm	c/μm	Δ₁/%	Δ₂/%	Δ₃/%	r/μm	Δ_t/%
7.5	1.5	2.5	1.45	1.35	1.25	3.7	–0.6

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光纤	纤芯个数	模式数量	光纤结构	芯间串扰 /(dB·km^–1)	光纤直径/μm
文献[9]	7	3	空气孔	–32	192
文献[26]	7	2	沟槽	–57	243
文献[27]	6	1	沟槽	–50	125
文献[28]	7	4	空气沟槽	–52	200
本文设计	7	5	空气孔+ 沟槽	–50	125

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