一種具有低串擾抗彎曲的單溝槽十九芯單模異質光纖*

馬麗伶 李曙光 李建設 孟瀟劍 李增輝 王璐瑤 邵朋帥

(燕山大學理學院,亞穩材料制備技術與科學國家重點實驗室,河北省微結構材料物理重點實驗室,秦皇島 066004)

飛速增長的光通信容量需求推動著光纖技術的發展,基于空分復用技術的多芯光纖作為突破傳統單模光纖容量限制的方法引起了廣泛的關注.本文將纖芯異質結構與低折射率溝槽結合,設計了1 種具有低串擾的十九芯單模光纖結構,該結構由環繞溝槽的3 種不同參數的纖芯按正六邊形排布構成,在C+L 波段能實現穩定單模傳輸.研究結果表明:在波長為1.55 μm 時,通過在溝槽中進行摻氟處理,可以使光纖的芯間串擾降低至–39.52 dB/100 km.此外在彎曲半徑為100 mm 時,彎曲損耗為–7.7×10–5 dB/m 且色散低于24 ps/(nm·km).纖芯中基模的有效模場面積約為80 μm2,有利于降低非線性效應.與傳統單模光纖及單溝槽同質結構光纖相比,該結構具有更低的串擾、更好的抗彎曲性能和更大的模場面積.本文設計的光纖適用于空分復用系統中遠距離大容量的傳輸.

1 引言

隨著通信網絡的快速發展,光纖作為光信息傳輸的重要媒介,已被用于各種情況的信號傳輸.單模光纖具有應用領域廣泛和應用方式多樣的特點,被用于長距離、大容量通信設備系統及各種光纖傳感器中,在光纖通信中起著尤其重要的作用.傳統單模光纖的傳輸容量已接近100 Tb/s 的香農傳輸極限[1,2],無法滿足當前的通信容量需求.為解決這一問題,研究者們開始關注并研究基于空分-模分復用技術的多芯光纖[3,4].

多芯光纖是將多個獨立的纖芯整合在一根光纖中.它的特點是可以充分利用空間多維度增加纖芯數量,從而增加光纖的傳輸容量.從空分復用的角度來說,多芯光纖是將多空間的路徑整合在一根光纖之中,但是由于包層厚度有限,纖芯的數量越多,纖芯之間的距離就越近,這樣纖芯之間的能量就易發生耦合,造成纖芯之間的串擾.所以如何抑制纖芯之間的串擾成為設計多芯光纖時不可避免的問題.多芯光纖降低串擾的方法主要有:溝槽輔助型[5?7],空氣孔輔助型[8,9]和異質結構型光纖[10?13].溝槽輔助和空氣孔輔助的方式都是通過增加纖芯和其周圍的折射率差將能量束縛在光纖的纖芯之中.溝槽輔助型是在纖芯外部圍繞一層較低折射率材料形成溝槽,這樣使能量約束在纖芯區域內,縮小了纖芯之間模場的交疊區域,實現芯間能量耦合的阻擋和抑制.空氣孔輔助型是每個纖芯周圍都包裹一圈空氣孔,形成了平均折射率低于周圍介質的折射率的低折射率部分,其抑制串擾的原理與低折射率溝槽相似.但空氣孔輔助型光纖在制備和熔接時易造成空氣孔塌陷,不適合長距離實際制備和應用.相比而言,溝槽型輔助光纖在制造工藝上更成熟,且在制備和熔接的過程中十分穩定.為纖芯添加溝槽還能提高光纖在抗彎曲方面的性能,相比空氣孔輔助型光纖更具優勢.異質結構光纖是通過增加相鄰纖芯之間的傳播常數差,減少相鄰纖芯中的相位匹配,從而達到抑制芯間串擾的效果.除此之外,異質結構光纖的彎曲半徑存在臨界值[14],達到此臨界值后,彎曲半徑對芯間串擾的影響很小,這使光纖具有很好的抗彎曲性.

近年來,基于空分-模分復用技術的多芯光纖成為光通信領域長距離傳輸光纖的研究熱點.在文獻[15]中,提出了1 種傳統的同質十九芯單模光纖,該光纖通過將19 個環繞低折射率溝槽的纖芯整合在直徑為200 μm 的包層中,達到了傳輸容量為305 Tb/s,運用空分復用技術實現了大容量傳輸的要求,但是該結構的串擾特性只能降低至–42 dB/km.未達到多芯光纖遠距離傳輸的標準.在文獻[16]中,設計并制備了1 種新型高密度三十芯單模異質結構光纖,運用4 種結構參數不同的纖芯進行排布,在相關長度大于1 m 的條件下,通過模擬得到該結構在理論上的串擾值小于–40 dB/100 km,且彎曲半徑大于88 mm 時芯間串擾趨于穩定.實際制備的高密度三十芯單模異質結構光纖在傳輸9.6 km 時的芯間串擾也達到了–50 dB.該結構凸顯了纖芯異質結構光纖在抑制串擾和抗彎曲性能上的優勢以及在制備上的可行性.在文獻[17]中,為了擴充傳輸容量,設計了方陣排布結構的三十二芯單模異質光纖,該光纖由3 種纖芯組成,芯間串擾達到了–31 dB/100 km,符合多芯光纖長距離傳輸的條件,發揮了纖芯異質結構在抑制芯間串擾上的優勢,但是在實際制作上有很大難度.

本文設計了1 種溝槽輔助型十九芯單模異質結構光纖.19 個纖芯呈六角密排型,由3 種參數不同的纖芯構成,每2 個相鄰纖芯的參數均不同,同時為每個纖芯增加單層低折射率溝槽.通過COMSOL 軟件進行模擬,采用全矢量有限元方法研究了該光纖的芯間串擾、損耗和色散等性能,找出影響光纖傳輸性能的光纖參數并對其進行優化,得到的結果如下:光纖在1.55 μm 的波長下傳輸100 km 后,3 種纖芯之間的串擾分別是:–39.52 dB、–33.07 dB、–30.33 dB,隨著溝槽折射率的降低,3 種纖芯之間的串擾可降低至–48.02 dB;該結構光纖具有抗彎曲的性能,當彎曲半徑達到80 mm后,光纖的芯間串擾受彎曲半徑的影響很小,且逐漸接近上述的串擾值;3 種纖芯的色散也能控制在24 ps/(nm·km)以下.綜上所述該光纖具有良好的傳輸性能,可用于空分復用系統的大容量長距離傳輸,為進一步增加空間信道數和傳輸容量提供了發展方向.

2 光纖參數設計

2.1 光纖結構

本文將纖芯異質結構與溝槽輔助結構相結合,設計了1 種具有低串擾、低損耗、可以長距離傳輸的十九芯單溝槽異質結構光纖.該光纖只對基模進行傳輸.19 個纖芯由3 種不同的纖芯組成,每種纖芯都環繞著1 個石英包層和1 個低折射率溝槽.十九芯異質結構光纖截面如圖1.紅色、綠色、黃色纖芯分別代表纖芯1,2,3,r1,r2,r3分別代表3 種纖芯的半徑.此外光纖的包層直徑Dcl為240 μm,芯間距為42 μm.

圖1 單溝槽輔助型異質十九芯光纖Fig.1.Schematic structure of heterogeneous trench-assisted 19-core fiber.

本文所設計的光纖是采用階躍折射率分布結構.纖芯區域的折射率是使用摻鍺石英材料,溝槽包層的較低折射率則是采用摻氟石英材料,石英包層使用純石英材料.3 種纖芯的折射率和纖芯半徑均不同,圖2 是光纖從中間纖芯向右的3 種纖芯的折射率分布.Δ1,Δ2,Δ3分別代表3 種纖芯與包層之間的相對折射率差,Δ4是溝槽和包層之間的相對折射率差,t為溝槽寬度.

圖2 纖芯折射率分布Fig.2.Refractive index profile of adjacent fiber-core.

2.2 參數設計

本文的主要研究目的是設計出1 種可遠距離傳輸的十九芯單模光纖,所以高階模式需要在傳輸波段截止.對于傳統階躍折射率光纖,歸一化頻率V[18]決定了纖芯中可以容納的模式數量.

式中,nco和ncl分別代表纖芯和包層的折射率,a為纖芯半徑,λ為光波的波長.若想要纖芯中只傳輸基模,則需要歸一化頻率V<2.405.對于纖芯異質結構光纖,則要求所有纖芯的歸一化頻率都滿足上述條件.本文則利用這一條件確定了纖芯的參數,且此參數下的高階模的截止波長λcc<1.53 μm.

為了降低相鄰纖芯之間的串擾,除了添加溝槽輔助外,本文還選擇了采用纖芯異質結構.若要做到包層中的相鄰纖芯均為參數不同的纖芯,這樣則至少需要3 種纖芯.

在多芯光纖的設計上,為了光纖在熔接時盡可能的減小熔接損耗,我們盡量保持各個纖芯所傳輸的模式的有效模場面積Aeff相等.有效模場面積受纖芯直徑和折射率的影響,纖芯折射率的減小和纖芯直徑的增加會使有效模場面積增大.經過對纖芯參數的優化和對比,選出有效模場面積相同但是纖芯折射率差值較大的3 組參數在十九芯光纖中進行排列,3 種纖芯的參數如表1 所示.

表1 光纖的初始參數Table 1.The initial fiber parameters.

3 光纖串擾特性的分析

3.1 異質結構光纖芯間串擾的計算方法

芯間串擾是檢測光纖是否能用于遠距離傳輸的重要標準.芯間串擾是通過模式耦合理論和功率耦合理論進行計算得到的.在光纖的m芯和n芯中,首先應用模式耦合方程[14]:

式中,Δβmn是纖芯n和纖芯m之間的傳播常數差,An和Am是n芯和m芯模式振幅,kmn是纖芯n與纖芯m之間的模式耦合系數,f(z)為相位函數,主要受光纖的彎曲的影響.在異質結構的多芯光纖中,由于纖芯參數并不相同,所以m芯和n芯之間的模式耦合系數互不相同,即kmn≠knm.功率耦合理論是在模式耦合理論的基礎上進行的.在模式耦合理論中若是不考慮2 個纖芯之間互不相同的模式耦合系數,那么在后續的計算中,會產生極大的誤差.所以需要定義模式耦合系數為平均模式耦合系數Kmn=(kmn+knm)/2[14],再進行后續的分析和計算.

最后通過應用功率耦合理論,得出中間芯和其相鄰芯之間的串擾值.功率耦合方程[14]為

式中,hmn為纖芯m與纖芯n的功率耦合系數,Pm為纖芯m的平均功率.為了避免功率耦合方程的數值解,我們將功率耦合系數在一個扭轉間隔內取平均,如(4)式所示[19]:

此時,纖芯m和纖芯n之間的串擾可以表示為[19]

式中L是光纖長度.在異質結構的光纖中,彎曲半徑對串擾的影響分為2 個區域.首先是相位匹配區域,在此區域中芯間串擾主要受彎曲半徑的影響.此區域中平均功率耦合系數[19]表達式為

式中,Kmn為平均模式耦合系數,Rb為光纖的彎曲半徑.其中Bmn是由纖芯m,n的傳播常數βm,βn,以及坐標(xm,ym),(xn,yn)推導出的參量,公式表示為[19]

隨著光纖的彎曲半徑的增加,相鄰的纖芯從相位匹配狀態過渡到相位不匹配狀態,芯間串擾值達到最高處后驟然降低,并逐漸趨于穩定.在此區域中,主要受相關長度的影響.平均功率耦合系數[19]表達式為

式中,d為相關長度,是由于光纖在彎曲時產生的相位偏移而引起的一個任意值.經過研究者多次實驗和模擬,當相關長度為0.05 m 時最符合實驗結果[11].

3.2 溝槽對芯間串擾的影響

低折射率的溝槽能夠很好的限制光信號的泄漏,因此它對串擾的抑制有很好的效果.在纖芯參數確定后,優化輔助結構參數,也可以使光纖的性能得到提升.本文采用的是添加摻氟溝槽的輔助結構,通過改變溝槽的寬度和折射率來抑制芯間串擾.芯間串擾值與溝槽寬度之間的關系如圖3 所示.在計算過程中,纖芯采用的是表1 中的參數,此時溝槽摻雜的濃度為–0.5%,相關長度選用的是d=0.05 m.由圖3 可以看出,隨著溝槽寬度的增加,串擾的抑制效果越好,當溝槽寬度達到4.5 μm時,3 種相鄰纖芯之間均滿足串擾值小于–30 dB/100 km,已達到多芯光纖長距離傳輸的標準.

圖3 芯間串擾與溝槽寬度的關系Fig.3.The relation between crosstalk and trench width.

除了溝槽寬度,溝槽的折射率也影響著相鄰纖芯間的串擾值.本文計算了溝槽與包層的相對折射率差對芯間串擾的影響,計算結果如圖4 所示:隨著溝槽折射率降低,能量更好地束縛在纖芯之中.由于光纖制作工藝的限制,溝槽的相對折射率最低為–0.7%.在圖4 中,芯間串擾隨著溝槽折射率的降低而降低,當溝槽濃度為–0.5%時,3 種纖芯之間的串擾均滿足遠距離傳輸條件.繼續降低溝槽的相對折射率直至–0.7%,此時3 種纖芯之間的串擾可達到–48.02 dB/100 km,–38.50 dB/100 km,–39.23 dB/100 km.

圖4 芯間串擾與溝槽相對折射率之間的關系Fig.4.Relation between crosstalk and the relative refractive index of the trench.

3.3 彎曲半徑對串擾的影響

光纖彎曲使光能泄露到包層,光能損耗增加的同時相鄰纖芯間的串擾也會增加.彎曲半徑的臨界值Rpk將芯間串擾隨彎曲半徑的變化分為兩部分,Rpk可以通過計算得到,其表達式[17]為

式中,Δneff為不同纖芯的有效折射率差,neff為纖芯的有效折射率,Λ為芯間距.在本文中的3 種纖芯彎曲半徑的臨界值均低于80 mm.在彎曲半徑大于臨界值且相關長度d=0.05 m 時,3 種纖芯的串擾均滿足傳輸條件.3 種纖芯的芯間串擾值與彎曲半徑的關系如圖5.

如圖5 所示,計算了3 種纖芯之間的串擾隨彎曲半徑變化的曲線.圖中芯間串擾最大值對應的是彎曲半徑的臨界值Rpk.在彎曲半徑從10 mm 增大到Rpk時,芯間串擾隨著彎曲半徑的增加而增大,在相關長度分別為0.01 m,0.05 m,1 m,10 m的條件下計算的芯間串擾曲線重合,其原因是因為此時處于相位匹配區域,彎曲半徑是使芯間串擾變化的主要因素.當彎曲半徑大于臨界值Rpk后,芯間串擾隨彎曲半徑變化的曲線逐漸平穩,芯間串擾主要受相關長度的影響,隨著相關長度的增加,芯間串擾的抑制效果越好.當彎曲半徑大于Rpk時,芯間串擾的抑制效果十分顯著.圖5 中的3 種纖芯的Rpk值均在80 mm 之內,光纖具有彎曲不敏感的傳輸特性.當彎曲半徑一直增大,3 種纖芯的芯間串擾呈穩定趨勢,如圖6 所示,當彎曲半徑增加到3000—5000 mm 時,圖像接近一條直線,此時芯間串擾保持穩定,且數值逐漸接近該光纖不存在彎曲狀態時的芯間串擾.經過計算,當此光纖為直光纖時,3 種纖芯之間的芯間串擾分別是–39.52 dB/100 km,–33.07 dB/100 km,–30.33 dB/100 km.已滿足多芯光纖遠距離傳輸的條件,包層中的每個纖芯都可以作為獨立的信道進行信號傳輸.

圖5 不同纖芯間的串擾與彎曲半徑之間的關系 (a)纖芯1 和纖芯2 之間的串擾;(b)纖芯1 和纖芯3 之間的串擾;(c)纖芯2 和纖芯3 之間的串擾Fig.5.Crosstalk dependence on bending radius of (a) Core 1-Core 2;(b) Core 1-Core 3 and (c) Core 2-Core 3.

圖6 彎曲半徑增加到3000—5000 mm 時的芯間串擾Fig.6.Crosstalk dependence on bending radius (Rpk =3000–5000 mm).

3.4 滿足芯間串擾標準的工作波段

除了以上各個因素,工作波長也影響著光纖的芯間串擾.同樣的一根光纖,工作波長越長,芯間串擾的抑制效果越差.本文所設計的光纖在C+L波段下可以穩定傳輸,且芯間串擾值小于–30 dB/100 km.在彎曲半徑為100 mm,傳輸距離為100 km時,光纖的芯間串擾在不同波長下的變化如圖7 所示.

圖7 芯間串擾與工作波長的關系Fig.7.The relationship between crosstalk and wavelength.

圖7 中,黑色、紅色、藍色分別表示纖芯1 與纖芯2、纖芯1 與纖芯3、纖芯2 與纖芯3 之間的芯間串擾,它們均隨著工作波長的增加而增加.在工作波長為1.63 μm 時,3 種纖芯的串擾值分別為–38 dB,–35 dB,–32 dB,滿足多芯光纖的傳輸條件.除此之外,本文所設計的結構使高階模的截止波長小于1.53 μm,保證了光纖在C+L波段始終保持單模傳輸.

隨著工作波長的改變,纖芯中模式的有效模場面積也會改變,在不同的工作波長下,纖芯對模式能量的束縛能力不同,隨著工作波長的增加,纖芯對能量的束縛減弱,模式的有效模場面積增加.本文計算了該結構在不同波長下3 種纖芯中LP01模式的有效模場面積,結果如圖8 所示.圖中,黑色、紅色、藍色的線分別代表纖芯1、纖芯2、纖芯3 中LP01模式的有效模場面積,它們隨著工作波長的增加而增大.在1.55 μm 處3 種纖芯中LP01模式的有效模場面積分別是81.52 μm2,79.44 μm2,80.17 μm2,使異質結構光纖有著同質光纖所具備的有效模場面積一致的效果.

圖8 有效模場面積與工作波長的關系Fig.8.The relationship between Aeff and wavelength.

3.5 芯間距對光纖彎曲損耗的影響

光纖在使用過程中不可避免的會存在彎曲狀態,光纖彎曲會使纖芯中的能量產生損耗,這種損耗使纖芯中的模式不能正常傳輸.多芯光纖的每個纖芯的損耗都需要達到單芯光纖的損耗標準,彎曲損耗[20]的公式為

式中,BL 為光纖的彎曲損耗,λ是此光纖的工作波長,imag(neff)是波導中所需模式有效折射率的虛部.

若想LP01模式能正常傳輸,則需該模式在工作波長為1.625 μm,彎曲半徑是Rb=30 mm 時,損耗在0.5 dB/100 turns 之內.而若想LP11模式截止,則需該模式在波長為1.53 μm,彎曲半徑為140 mm 時,損耗大于1 dB/m.本文所設計的結構需要保證每個纖芯都單模傳輸,所以每個纖芯均需滿足上述兩個條件.本文的多芯單模光纖將異質排布和溝槽輔助結構相結合使光纖具有對彎曲不敏感的特性,并且有效地減小了光纖中能量的彎曲損耗,保證基模的低損耗傳輸.

在模擬計算的過程中,芯間距也是影響彎曲損耗的因素之一.芯間距增大的同時纖芯更靠近包層邊緣,此時模式的彎曲損耗和芯間串擾也會改變.所以本文計算了芯間距對光纖損耗和串擾的影響,計算結果如圖9 所示,其中圖9(a)是在工作波長為1.625 μm 下進行模擬的,可以看出芯間距對中間芯和最外層纖芯影響較大,在芯間距大于42 μm時,損耗值出現大幅度上升.本文所提出的結構在波長為1.55 μm,傳播長度為100 km 時,光纖最外層纖芯的損耗為–7.7×10–5dB/m.圖9(b)是芯間串擾與芯間距之間的關系.可以看出隨著芯間距的增加,3 條曲線均呈減小趨勢.在芯間距為38 μm處,芯間串擾值便已符合傳輸條件.國際上目前多芯光纖的芯間距多數設為42 μm,綜合考慮選擇此光纖的芯間距為42 μm.

圖9 (a)彎曲損耗與芯間距的關系;(b)芯間串擾與芯間距的關系Fig.9.Bending loss and crosstalk dependence on core pitch:(a) Bending loss;(b)crosstalk.

綜上所述,為提高十九芯單模異質結構光纖優異性,最終確定光纖的結構參數如表2 所示.

表2 十九芯單模異質光纖的結構參數Table 2.The parameters of the final proposed structure.

4 光纖的色散、非線性系數的分析

4.1 光纖的色散分析

多芯光纖的色散是考慮低串擾的情況不可避免會影響到的性能,也是我們必須考慮的光纖的傳輸特性之一.色散的增加會使光脈沖展寬,限制著光通信速率,對光纖通信極為不利.色散D[20]的表達式為

式中,Re(neff)為模式有效折射率的實部,c為光速.根據上式,可以計算出3 種不同纖芯在C+L波段內的色散性能,如圖10 所示,3 種纖芯的色散隨著工作波長的增加而增加.色散受有效模場面積的影響,隨著有效模場面積的增大而增加,所以色散與工作波長的關系曲線和圖8 中有效模場面積與工作波長的關系曲線走勢相同.經計算,在波長為1.55 μm 下,3 種纖芯的色散均保持在24 ps/(nm·km)以內,相比目前通信用的G.655 光纖僅大了約5 ps/(nm·km).

圖10 色散與波長的關系Fig.10.The relation between the dispersion and wavelength.

4.2 光纖的非線性系數分析

在現行的光纖通信系統中,由于光纖材料和結構而引起的非線性效應會導致信噪比降低、信號失真等現象,使光纖的傳輸信號質量劣化.對于多芯光纖來說,為了擴大光纖的傳輸容量,就需要增大所需模式的有效模場面積.有效模場面積增加使非線性效應減弱,非線性系數減小.非線性系數γ[21]和有效模場面積Aeff[22]的計算公式如下

式中,n2是石英玻璃(SiO2)的非線性折射率系數,n2=2.7×10–20m2/W.

從(12)式可以看出有效模場面積的增加可以有效的降低非線性系數,但是有效模場面積增大時,會使相鄰纖芯中的電場發生重合,芯間串擾增大.所以需要平衡芯間串擾與有效模場面積之間的關系,按照需求擇優設計.本文所設計的結構在大模場大容量的前提下降低芯間串擾,保證此光纖可以大容量、遠距離傳輸.本文所設計的光纖在波長為1.55 μm 下,3 種纖芯的非線性系數約為1.3 W–1﹒km–1.如圖11 所示,纖芯的非線性系數在C+L波段內呈降低趨勢.

圖11 非線性系數與波長的關系Fig.11.The relationship between nonlinear coefficient and wavelength.

在本文中,我們研究了可用于空分復用傳輸系統的溝槽輔助型異質十九芯光纖,經過模擬計算,該結構具有低串擾、大容量等特性,表3 給出了本文的光纖與目前已發表研究的對比,可以得出異質結構十九芯光纖具有一定的優勢.相對于七芯光纖,十九芯異質結構光纖增加了一定數量的傳輸信道,并能夠保持每個纖芯的有效模場面積約為80 μm2,達到了增大通信容量的效果.另一方面,與同質十九芯光纖相比,增強了抑制串擾的能力;與纖芯數量大于十九的多芯光纖相比,本文所提出的結構具有既能保持其低串擾傳輸又能增大有效模場面積的優點.

表3 幾種多芯光纖性能對比Table 3.Comparison of performance of several multi-core fibers.

此外,根據單溝槽十九芯異質光纖的結構特點,該光纖的制備方法和流程如下:1)首先是纖芯預制棒的制備.利用改進的化學氣相沉積法,在高溫的石英管中通入含氟摻雜劑,使之形成一定厚度的低折射率包層,接著通過加入不同濃度的含鍺摻雜劑沉積出3 種高折射率纖芯,制備出3 種異質芯棒;2)將相應的芯棒通過延伸法將其拉長至預期的尺寸;3)利用超聲打孔法在石英母棒上對應位置打孔,形成具有19 個孔的結構;4)并將拉制好的纖芯預制棒按照結構分布插入孔內形成最終的十九芯預制棒.最后通過光纖拉絲技術,將制備好的預制棒進行拉制得到目標光纖.19 芯異質芯預制棒的制備流程如圖12 所示.

圖12 十九芯異質光纖預制棒的制備流程Fig.12.Fabrication process of 19-core heterogeneous fiber preform.

5 總結

本文提出了1 種低串擾、抗彎曲光纖結構—單溝槽輔助型異質結構十九芯單模光纖.光纖的19 個纖芯呈六邊形緊密排列3 層,相鄰纖芯均不相同,每個纖芯外分別環繞1 層包層輔助結構和1 層低折射率溝槽輔助結構,這樣既可以減少相鄰纖芯之間的能量耦合,抑制芯間串擾,又可以降低光纖的彎曲損耗,從而能夠有效提升光纖的抗彎曲性能.本文基于全矢量有限元的方法,使用COMSOL Multiphysics 軟件計算光纖的傳輸特性,得到該結構的性能如下:在波長為1.55 μm 且傳輸距離為100 km 時,最低芯間串擾為–39.52 dB/100 km,同時能夠保證19 個纖芯的基模能低損耗傳輸.結構中的每個纖芯的有效模場面積均保持在80 μm2,有利于降低非線性效應.另一方面,基于本文所設計光纖中纖芯和溝槽的相對折射率不高,可以采用改進的化學氣相沉積法進行制備,而且由于該設計結構不包含空氣孔,所以在高溫拉絲時能夠保持良好的結構穩定性.綜上所述,單溝槽的十九芯單模異質結構光纖在空分復用系統遠距離傳輸中具有很大的優勢.