CN111897046A - 一种便于识别和对接的多芯光纤 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便于识别和对接的多芯光纤，包括有共同外包层和间隔布设在共同外包层中的纤芯，所述的纤芯布设在多芯光纤径向截面上构成纤芯点阵，其特征在于所述的纤芯点阵为非对称纤芯点阵，或为相异结构纤芯非对称排布纤芯点阵，或为前述两种结构的结合。本发明的纤芯点阵以对称纤芯点阵为基础，根据需求，纤芯可以有多种形状排列方案。本发明的优点在于可以识别多芯光纤每一根纤芯的位置，有利于多芯光纤收、发芯的区分，从而便于多芯光纤之间、多芯光纤与光学装置等的对接。

Description

一种便于识别和对接的多芯光纤

技术领域

本发明涉及一种便于识别和对接的多芯光纤，属于光通信传输领域。

背景技术

近年来，随着云计算、大数据、移动互联网的兴起，具有高效服务器间协同以及数据处理能力的数据中心，成为了明显的信息总量和信息密度增长热点，从而对数据中心互连通信速率的提升提出迫切要求。由于数据中心互连通信呈现出设备数量众多、布线复杂、接口密度大等特点，仅仅依靠提高器件调制带宽，增加光纤链路或者具有不同稳定波长输出光源的数量，势必会增加系统运行或维护的成本、功耗、复杂度等。

近几年来，国际学术界提出采用空分复用SDM的方式可以解决上述技术难题。空分复用有两种方式，一是模式复用，即采用少模光纤，利用一根光纤传输2个以上的模式实现复用，增大系统容量。二是空间上的多芯复用，即单根光纤中具有多个单模芯子的光纤，实现多路复用的新传输技术。目前已有提出几种按单根光纤中的芯子数量分成4芯，7芯，10芯，12芯和19芯光纤的多芯光纤等。多芯光纤中每个芯都是独立的光波导，在理论上这些多芯光纤中的N个芯子相应地可以将系统的总传输容量扩大N倍。

在2011年的OFC会议上，美国OFS公司报道了在7芯光纤中实现了56Tb/s的信号传输。同一年，日本NICT联合日本住友在7芯光纤中实现了109Tb/s的信号传输，这是首次实现单根光纤超过100Tb/s的传输实验。在2012年国际会议上，日本NICT首次报道了在19芯光纤上实现了超过305Tb/s的传输。同年ECOC会议上，日本报道了在12芯多芯光纤中实现了1Pb/s以上的信号传输实验，为未来通信网络扩容提供了技术储备。在2013年OFC会议上，首次有报道将7芯光纤用于数据中心的建设上，作为高速计算机的高度、高密度的并行互联。已有的这些多芯光纤在数据中心、通信线路与高速通信局域连接等领域都已经产生了应用。

实际应用中，多芯光纤需要识别收、发芯，或者与其他的多芯光纤、光学装置等连接的情况下，需要将多芯光纤的特定芯部与其他的多芯光纤的指定芯部和光学装置连接，然而，目前的大多数多芯光纤的纤芯是等间距排布，或者是轴对称或旋转对称排布，这种分布的好处是确保了芯间距的均匀，有利于光纤制备并有利于控制芯间串扰，但是存在难以识别具体每一根纤芯的问题。

目前有些专利提到了一些解决方法，但是都有存在一些局限。如专利文献CN102257415B，CN102449515B所描述的方法，在光纤包层部额外添加用于识别特定的芯部的位置的视觉识别用标记，视觉识别用标记设置在破坏多芯光纤对称性的位置处。但是这些专利对标记芯设定了许多限制，CN102257415B要求标记为空孔，CN102449515B要求视觉识别用标记的至少一部分的折射率比所述包层的折射率高。专利文献CN202433554U所描述的方法，对于空气孔辅助型光纤，部分纤芯的周围气孔层具有与位于其他纤芯的气孔层不同的厚度或密度，从而用作识别用标识，但是空气孔辅助型光纤如果气孔密度或厚度不均匀，拉制光纤过程中可能导致空气孔塌陷、破裂、合并或消失，造成光纤的结构缺陷及辨别上的困难。

发明内容

为方便介绍发明内容，定义如下术语：

光纤各模式的有效面积：

其中，E是与传播有关的电场，r为轴心到电场分布点之间的距离。

本发明所要解决的问题在于针对上述现有技术存在的不足提出一种便于识别和对接的多芯光纤，它具有易于识别和使用方便的特点。

本发明为解决上述提出的问题所采取的技术方案为：包括有共同外包层和间隔布设在共同外包层中的纤芯，所述的纤芯布设在多芯光纤径向截面上构成纤芯点阵，其特征在于所述的纤芯点阵为非对称纤芯点阵，或为相异结构纤芯非对称排布纤芯点阵，或为前述两种结构的结合。

按上述方案，所述的非对称纤芯点阵是在对称纤芯点阵的非对称位增设或去除至少一个纤芯，或将对称纤芯点阵中的至少一个纤芯移位至非对称位，所述的非对称位包括纤芯点阵中或点阵外的非对称位。

按上述方案，所述的相异结构纤芯非对称排布纤芯点阵是在对称纤芯点阵中的非对称排布相异结构纤芯。

按上述方案，所述的对称纤芯点阵包括圆周形纤芯点阵、正多边形纤芯点阵或矩形纤芯点阵，所述的纤芯等距均布在纤芯点阵中，所述的纤芯点阵的中心与共同外包层圆心重合。

按上述方案，所述的纤芯包括芯层和包层，所述的相异结构纤芯为芯层和/或包层波导结构不同。

按上述方案，所述的包层为内包层，或为内包层和下陷包层，包层外为共同外包层。

按上述方案，各纤芯在1310nm处的有效面积为50.01～75.01μm²，且各不相同。各纤芯在1310nm处有效面积最小值定义为d(μm²)，在对称纤芯点阵的非对称位增设纤芯与相邻纤芯距离a满足：

本发明的有益效果在于：1、可便于识别多芯光纤每一根纤芯的位置，有利于多芯光纤收发芯的识别，从而便于多芯光纤之间、多芯光纤与光学装置等的对接。2、本发明的纤芯点阵以对称纤芯点阵为基础，根据需求，纤芯可以有多种形状排列方案，且各个纤芯模场面积均不相同，有效的遏制了芯间串扰，使得多芯光纤在保持了较高的空分复用维数密度同时，光纤的串扰、各个信道的衰减、宏弯和微弯损耗等综合性能处于良好的水平。

附图说明

图1、图2分别为本发明非对称纤芯点阵结构的2个实施例的径向结构示意图。

图3、图4分别为本发明相异结构纤芯非对称排布纤芯点阵结构的2个实施例的径向结构示意图。

图5为本发明第5个实施例的径向结构示意图，图6为图5的对比例示意图。

图7、图8分别为本发明第6、7个实施例的径向结构示意图.

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

如图1所示，非对称纤芯点阵结构，包括有共同外包层和间隔布设在共同外包层中的8个纤芯，8个纤芯的有效面积在51.17～57.23μm²之间，且各不相同，所述的纤芯布设在多芯光纤径向截面上构成纤芯点阵，所述的纤芯点阵为2×4矩形纤芯点阵，将对称纤芯点阵中的左侧上排一个纤芯11偏移至纤芯点阵外的非对称位，打破了8个芯以2×4的矩形对称分布结构，由于纤芯11的位置偏移，很容易被识别出，从而顺利定位出纤芯21、22、23、24、25、26、27的位置，从而实现辨识全部纤芯的目的。

实施例2：

如图2所示，为圆周形纤芯点阵的非对称纤芯点阵结构，包括有8个纤芯和1个共同外包层，8个纤芯的有效面积在53.56～59.72μm²之间，且各不相同，其中7个纤芯等距均布在一个圆周上，圆周形纤芯点阵的中心与共同外包层圆心重合，位于中间圆心位的一个纤芯8偏移至纤芯点阵外的非对称位，该纤芯到相邻纤芯1、2、3的距离不等，即R1≠R2≠R3，因此可以定位出纤芯1、2、3，进而识别出其它纤芯4、5、6、7。

实施例3：

如图3所示，为相异结构纤芯非对称排布纤芯点阵结构，所述的纤芯点阵为2×4矩形纤芯点阵，1个共同外包层，8个纤芯的有效面积在50.56～63.38μm²之间，且各不相同，该矩形纤芯点阵对称分布，各相邻芯层的间距相等，其中第一类纤芯A与第二类纤芯B为相异结构纤芯，将对称纤芯点阵中的左侧上排一个纤芯A1设置为第一类波导结构纤芯，其余纤芯点阵中纤芯B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7为第二类波导结构纤芯，即将相异结构纤芯非对称排布在对称纤芯点阵中。可以通过纤芯A1与纤芯B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7的差异，从四个相同的空间位置(A1、B3、B4、B7)中分辨出A1，从而顺利定位出B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7的位置，实现了辨识全部纤芯的目的。

实施例4：

如图4所示，为相异结构纤芯非对称排布纤芯点阵结构，为8个纤芯的圆周形纤芯点阵对称分布结构，1个共同外包层，8个纤芯的有效面积在56.16～65.33μm²之间，且各不相同，所述8个纤芯在一个圆周上沿周向等距均布，各相邻芯层的间距为a，其中第一类纤芯A与第二类纤芯B为相异结构纤芯，将对称纤芯点阵中的中上、左上、左下位的三个纤芯B3、B2、B1设置为第二类波导结构纤芯，其余纤芯点阵中纤芯A1、A2、A3、A4、A5为第一类波导结构纤芯，即将相异结构纤芯非对称排布在对称纤芯点阵中，一起构成8芯两者相异结构单模光纤。可以通过纤芯A1与纤芯B1、B2、B3的差异定位出A1、B1、B2、B3的位置，从而继续定位出A2、A3、A4、A5的位置，实现了辨识全部纤芯的目的。

实施例5：

如图5所示，为非对称纤芯点阵结构，包括有11个纤芯和1个共同外包层，11个纤芯的有效面积在51.62～60.57μm²之间，且各不相同，该非对称纤芯点阵是在3×4矩形对称纤芯点阵基础上(如图6所示)的下行左二位去除一个纤芯，由于下行左二位缺失了一个纤芯，通过缺口位置很容易辨识出1、2号纤芯，从而辨识出全部的11个纤芯。

实施例6：

如图7所示，为非对称纤芯点阵和相异结构纤芯非对称排布纤芯点阵两种结构的结合，包括有9个纤芯和1个共同外包层，9个纤芯的有效面积在61.40～70.73μm²之间，且各不相同，其中8个纤芯以2×4的结构呈矩形纤芯点阵对称分布的状态，在对称纤芯点阵的非对称位增设一个纤芯P，纤芯P位于上行左一为纤芯A1的左侧，到纤芯A1距离a为22μm，比到其它纤芯距离更近，除纤芯P外纤芯的有效面积最小值为52.63μm²，因此a满足

首先找到纤芯P，由于P最靠近A1，因此纤芯A1很容易被识别出，从而顺利定位出其它纤芯B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7的位置，实现了辨识全部纤芯的目的。为提高识别性能，可将芯点阵中纤芯A1设置第一类波导结构纤芯，将其与纤芯B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7设置第二类波导结构纤芯，构成相异结构纤芯非对称排布纤芯点阵结构。

实施例7：

如图8所示，为圆周形纤芯点阵的非对称纤芯点阵结构，包括有9个纤芯和1个共同外包层，9个纤芯的有效面积在66.58～73.12μm²之间，且各不相同，其中7个纤芯等距均布在一个圆周上，1个纤芯布设在圆周形纤芯点阵的中心，圆周形纤芯点阵的中心与共同外包层圆心重合，在圆周形纤芯点阵的上方纤芯1、2附近的非对称位增设新增一个纤芯P，纤芯P到纤芯1、2的距离分别为a1＝23.6μm，a2＝31.42μm，除纤芯P外纤芯的有效面积最小值为55.27um²，a1、a2均满足

首先找到纤芯P，由于P与相邻的纤芯1、2距离a1≠a2，因此可以定位纤芯1、2，进而识别出其它纤芯3、4、5、6、7，实现了辨识全部纤芯的目的。

Claims (9)

1.一种便于识别和对接的多芯光纤，包括有共同外包层和间隔布设在共同外包层中的纤芯，所述的纤芯为布设在多芯光纤径向截面上构成纤芯点阵，其特征在于所述的纤芯点阵为非对称纤芯点阵，或为相异结构纤芯非对称排布纤芯点阵，或为前述两种结构的结合。

2.按权利要求1所述的便于识别和对接的多芯光纤，其特征在于所述的非对称纤芯点阵是在对称纤芯点阵的非对称位增设或去除至少一个纤芯，或将对称纤芯点阵中的至少一个纤芯移位至非对称位，所述的非对称位包括纤芯点阵中或点阵外的非对称位。

3.按权利要求1所述的便于识别和对接的多芯光纤，其特征在于所述的相异结构纤芯非对称排布纤芯点阵是在对称纤芯点阵中的非对称排布相异结构纤芯。

4.按权利要求2或3所述的便于识别和对接的多芯光纤，其特征在于所述的对称纤芯点阵包括圆周形纤芯点阵、正多边形纤芯点阵或矩形纤芯点阵。

5.按权利要求4所述的便于识别和对接的多芯光纤，其特征在于所述的纤芯等距均布在纤芯点阵中，所述的纤芯点阵的中心与共同外包层圆心重合。

6.按权利要求2或3所述的便于识别和对接的多芯光纤，其特征在于所述的纤芯包括芯层和包层，所述的相异结构纤芯为芯层和/或包层波导结构不同。

7.按权利要求6所述的便于识别和对接的多芯光纤，其特征在于所述的包层为内包层，或为内包层和下陷包层，包层外为共同外包层。

8.按权利要求2或3所述的便于识别和对接的多芯光纤，其特征在于各纤芯在1310nm处的有效面积为50.01～75.01μm²，且各不相同。

9.按权利要求2或3所述的便于识别和对接的多芯光纤，其特征在于各纤芯在1310nm处有效面积最小值定义为d(μm²)，在对称纤芯点阵的非对称位增设纤芯与相邻纤芯距离a满足：

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