基于高速大容量光纖通信用大芯徑光纖及多芯光纖的研制.pdf

1、新型大模場面積多芯及單芯光纖是傳輸速率100 Gbit/s、1.6 Tbit/s甚至100 Tbit/s的超高速大容量長距離光纖通信系統(tǒng)的重要組成部分。要構(gòu)建實用化的高速、大容量全光通信網(wǎng)，增大光纖模場面積，減小非線性效應(yīng)，擴大光纖的傳輸容量，是實現(xiàn)高功率大容量傳輸?shù)谋貍錀l件。
　　本論文結(jié)合國家973項目、國家自然科學(xué)基金、及中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金項目的實施，針對高速大容量長距離光纖通信用大芯徑光纖及多芯光纖的設(shè)計和制作

2、進行了深入全面的理論分析和實驗研究。取得的主要創(chuàng)新性成果如下:
　　1.分別提出了均勻七芯光纖模型的耦合模理論的歸一化模式振幅的完整解析解表達式，以及光纖在長距離傳輸時功率耦合理論的完整解析解。研究的耦合模理論及功率耦合理論分別考慮了所有纖芯間的耦合——即相鄰纖芯和非鄰近纖芯的情況。在研究七芯光纖串?dāng)_特性時，考慮兩種不同情況:中心纖芯激勵及外部某一纖芯激勵。首次提出了外部某一纖芯激勵時的串?dāng)_特性，完善了對于七芯光纖芯間串?dāng)_的定義。

3、實際制作了一種低串?dāng)_型均勻多芯光纖，分別針對中心纖芯激勵和外部某一纖芯激勵的情況下的串?dāng)_給出了實驗測量結(jié)果，驗證了功率耦合理論的正確性。
　　2.分析并給出了一種低串?dāng)_、大模場面積摻氟下陷層多芯光纖的優(yōu)化設(shè)計。系統(tǒng)的研究了摻氟下陷層多芯光纖中不同下陷參數(shù)對耦合系數(shù)Cmn、芯間串?dāng)_XT、基模有效面積Aeff的影響。結(jié)果顯示通過調(diào)整下陷層的結(jié)構(gòu)參數(shù)，這種多芯光纖每個纖芯的模場面積可以保持在140-150μm2左右，芯間串?dāng)_可以降低至-

4、76dB左右。研究表明這種低串?dāng)_、大有效面積摻氟下陷層多芯光纖在大容量、高功率光纖通信系統(tǒng)中具有潛在的應(yīng)用價值。此外，將摻氟下陷層結(jié)構(gòu)應(yīng)用于單芯光纖中，制作出了大模場面積摻氟下陷層單芯光纖。
　　3.提出了一種基于多芯結(jié)構(gòu)的新型雙空氣孔及四空氣孔型多芯-雙模-大模場面積光纖結(jié)構(gòu)。首次提出了一種新的定義——雙模傳輸，即通過合理設(shè)計光纖結(jié)構(gòu)參量，在二階模數(shù)目減少為兩個的同時實現(xiàn)大模場面積傳輸，實現(xiàn)嚴格意義上的雙模傳輸(HE11模和HE

5、21模)。調(diào)整結(jié)構(gòu)參量甚至可以達到單模運轉(zhuǎn)?；Ｓ行娣e可以達到4025μm2甚至更高，同時彎曲損耗比普通階躍型大模場光纖要小得多。
　　4.提出并研制了一種新型多層芯單模大模場面積低彎曲損耗光纖。纖芯的多層結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)超低的等效平均芯包折射率差，達到10-4甚至10-5量級的水平。研究表明，基模模場面積可以實現(xiàn)100-12000μm2。當(dāng)最外層為低折射率環(huán)時，與具有相同模場面積Aeff的普通階躍型光纖(SIF)相比，彎曲損耗可以