本發(fā)明涉及一種用于光通信放大器中的光纖，尤其涉及一種摻鉺放大器用的少模光纖。

背景技術：

單模光纖由于其傳輸速率快，攜帶信息容量大，傳輸距離遠等優(yōu)點，被廣泛地應用于光通信網絡之中。而近年來，隨著通信及大數據業(yè)務對容量的需求與日俱增，網絡帶寬快速擴張，光傳輸網絡的容量正逐步接近單根光纖的香農極限：100Tb/s。空分復用和模分復用技術可以打破傳統(tǒng)的香農極限，實現(xiàn)更高帶寬的傳輸，是解決傳輸容量問題的最好方法。支持此復用技術的光纖即多芯光纖和少模光纖。

實驗表明，使用少模光纖結合MIMO技術能夠在一個以上的空間傳播模式下傳輸信號。然而隨著光纖中模式的增加，在傳統(tǒng)光纖中，MIMO的過程將迅速的變得復雜，這將導致對于高階模式的復用的成本和難度大大增加。

另一方面，為了在長距離光傳輸系統(tǒng)中使用模分復用，需要在中間連接摻鉺光纖放大器(EDFA)，目前針對模分復用的系統(tǒng)設計中，EDFA是針對單模光纖傳輸設計的，當單模EDFA被用于模分復用系統(tǒng)時，來自輸入少模傳輸光纖的各個模式需要被分離，然后每個模式被轉化為單模并通過單模EDFA被單獨放大，在放大后，來自放大器的輸出單模信號再被轉化為少模傳輸光纖中的模式。這種過程是非常復雜并且成本很高的。

美國專利US8848285提出了用于同時放大多個模式的摻鉺少模光纖及光纖放大器，該方案可以解決模式同時放大的問題，但當模式增多時，MIMO過程仍然很復雜。

事實上，當模式之間的耦合降低到一定程度的時候，可以避免使用MIMO，從而簡化系統(tǒng)，增加傳輸的可靠性和可擴展性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術存在的不足提供了一種用于放大器的少模光纖，它不僅能有效的提高模式之間的有效折射率差，達到降低模式耦合同時傳輸多個低串擾的高階模式的目的，而且能簡化系統(tǒng)。

為方便介紹發(fā)明內容，定義如下術語：

預制棒：是由芯層和包層組成的徑向折射率分布符合光纖設計要求可直接拉制成所設計光纖的玻璃棒或組合體；

芯棒：含有芯層和部分包層的實心玻璃預制件；

半徑：該層外邊界與中心點之間的距離；

折射率剖面：光纖或光纖預制棒(包括芯棒)玻璃折射率與其半徑之間的關系；

相對折射率差：

n_i和n₀分別為各對應光纖各部分的折射率和純二氧化硅玻璃的折射率；

鋁(Al)的貢獻量：摻鋁(Al)石英玻璃相對于純石英玻璃的相對折射率差值(ΔAl)，以此來表示摻鋁(Al)量；

磷(P)的貢獻量：摻磷(P)石英玻璃相對于純石英玻璃的相對折射率差值(ΔP)，以此來表示摻磷(P)量；

MCVD工藝：用改良的氣相沉積和燒結工藝制備所需厚度的石英玻璃；

溶液法：通過溶液浸泡的方法將稀土元素摻雜進預制棒中形成soot狀的玻璃層中，并通過燒結的方式形成玻璃態(tài)結構。

氣相法：通過氣相摻雜的方法將稀土元素通入襯管內壁，并通過高溫將氣相的稀土離子直接沉積并形成摻雜的方式。

裸光纖：指光纖中不含涂覆層的玻璃絲。

本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術方案為：包括有芯層和包層，其特征在于所述的芯層包括內芯層和外芯層，所述的內芯層相對折射率差Δ1為-0.1％～0.2％，半徑R1為2μm～5μm；所述的外芯層緊密圍繞內芯層，其相對折射率差Δ2為0.5％～1.5％，半徑R2為6μm～12μm，所述包層緊密圍繞外芯層，為純石英玻璃層。

按上述方案，所述的外芯層相對折射率差從該芯層中心向內外兩側遞減，遞減呈階躍型或漸變型。

按上述方案，所述的內芯層主要摻有鋁(Al)和/或磷(P)，并摻雜少量鉺(Er)，內芯層鋁(Al)和/或磷(P)的總貢獻量為0％～0.2％，鉺(Er)的摻雜量小于或等于200ppm。

按上述方案，所述的外芯層主要摻有鋁(Al)和磷(P)，并摻雜有鉺(Er)，外芯層鋁(Al)和磷(P)的總貢獻量為0.5％～1.5％，鉺(Er)的摻雜量為800ppm-4000ppm。

按上述方案，所述內芯層摻有鍺(Ge)和/或氟(F)，以調整折射率大小。

按上述方案，所述光纖在1550nm波長處支持2個或2個以上穩(wěn)定的傳輸模式。

按上述方案，所述光纖在1550nm波長處支持6個穩(wěn)定的傳輸模式，分別是LP01，LP11，LP21和LP31，LP41和LP51。

按上述方案，所述光纖的LP01模式在彎曲半徑為5mm時能夠保持穩(wěn)定的工作。

本發(fā)明的有益效果在于：1、采用特定的的內凹環(huán)狀芯層設計，能夠抑制普通少模光纖中傳播的部分高階模式，而這一部分被抑制的高階模式與光纖中存在的傳播模式具有相近的有效折射率，非常容易與傳輸模式之間形成串擾，影響信號的正常傳輸，通過抑制這部分高階模式后，光纖中剩余的傳播模式的有效折射率之間具有較大的差值，他們之間的串擾很低，從而有效的降低了模式之間的耦合，達到同時傳輸多個低串擾的高階模式的目的。2、通過特定的摻雜設計，芯層中同時摻雜鋁和磷，使得稀土鉺離子在光纖中的溶解度提高，實現(xiàn)高濃度的稀土離子摻雜，從而在使用中能夠實現(xiàn)較高的增益性能，同時，也改善了光纖的抗光子暗化性能，提高了光纖的使用壽命；3、通過結構設計和摻雜設計，實現(xiàn)了光纖在C波段各個模式之間的增益大小基本相似，并具有很好的彎曲性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一個實施例的光纖徑向截面結構示意圖。

圖2為本發(fā)明一個實施例的光纖折射率剖面示意圖。

圖3為本發(fā)明另一個實施例的光纖折射率剖面圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

本發(fā)明的一個實施例如圖1、2所示，包括有內、外兩個芯層和一層包層。內芯層1由摻磷(P)的石英玻璃或摻有氟及其他摻雜劑(鉺)的石英玻璃組成，相對折射率差為Δ1，由MCVD工藝制備。外芯層2緊密圍繞內芯層，由MCVD工藝制備的鋁(Al)和磷(P)共摻的石英玻璃組成，并可摻雜鉺。包層3緊密圍繞外芯層，為純石英玻璃組成，由MCVD或OVD工藝制備，光纖包層的半徑R3為62.5μm。

本實施例光纖的涂覆層采用雙層涂覆工藝，拉絲速度為400-1000m/min，光纖的直徑為125±2μm。

按照上述少模光纖的技術方案，在其所規(guī)定的范圍內對光纖的參數進行設計，并通過已知的MCVD工藝等芯棒制造工藝根據光纖的設計要求制造芯棒，通過套管工藝、OVD工藝等外包工藝來完成整個預制棒的制造。

所拉制光纖的折射率剖面使用NR-9200設備(EXFO)進行測試，光纖的折射率剖面以及摻雜材料的主要參數如表1所示。

按照本發(fā)明的技術方案所制造的光纖，其在1550nm波長處支持三至六個穩(wěn)定的傳輸模式，分別是LP01，LP11，LP21和LP31，LP41和LP51。如表2所示。

本發(fā)明另一個實施例的光纖折射率剖面圖如圖3所示，其主要特點在于所述的外芯層相對折射率差從該芯層中心向內外兩側遞減，遞減呈漸變型，外芯層最內側相對折射率差等于或大于內芯層相對折射率差，外芯層最外側相對折射率差等于或大于包層的相對折射率差。表1：實施例少模光纖的結構和材料組成

表2：實施例少模光纖的主要性能參數