一种光纤及光缆的制作方法

1.本技术实施例涉及光纤技术领域，并且尤其涉及一种光纤及光缆。


背景技术：

2.传统的单模光纤传输系统已经无法满足日趋增长的通信容量的要求，基于少模光纤和多芯光纤的空分复用(sdm)技术被认为是解决容量危机的有效途径。结合少模光纤与多芯光纤的优势，多芯少模光纤可以实现容量最大化，在通信系统中被广泛应用。
3.在多芯少模光纤的传输系统中，光纤内具有多个纤芯，每个纤芯内可以承载不同模式的信号，以使光纤具有较大的通信容量，每个纤芯内承载的模式信号可以相同。而由于同一纤芯内承载有不同的模式信号，在接收端需要利用多入多出技术(mimo)对信号进行解调。
4.在上述的多芯少模光纤中，由于同一芯内具有多个不同的模式，会增加解调时算法的复杂度，同时纤芯之间信号的耦合也会增加算法解调信号的负担，这样就使光纤传输系统的数字信号处理(digital signal processing，dsp)具有较高的复杂度。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供一种光纤及光缆，解决了现有多芯少模光纤所需的算法解调信号较为复杂，导致光纤传输系统的dsp复杂度较高的问题。
6.本技术实施例提供一种光纤，包括包层和多个纤芯，所述包层包围所述纤芯的外周面，每个所述纤芯支持多个不同模组的传输；
7.所述纤芯包括有多种不同的类型，不同类型的纤芯中同一模组的有效折射率不同，即不同纤芯中同一模组的有效折射率形成错位，也就是不同纤芯中同一模式的有效折射率不同，纤芯间的模式就很难产生耦合，从而降低了纤芯间模式的耦合度，减小dsp的复杂度。
8.在同一类型的所述纤芯中，其中两个相邻模组的有效折射率差与另外两个相邻模组的有效折射率差之间的差值小于预设阈值。从而使任意两个相邻模组的有效折射率差与另两个相邻模组的有效折射率差近似相等，这样写制光栅时，使用同一类型光栅周期就可以实现纤芯内不同模式间的强耦合，进一步降低了解调算法的复杂度。即本技术实施例提供的一种光纤能够降低纤芯间模式的耦合，增加纤芯内不同模式的耦合强度，从而在保证最大化通信容量的同时，有效的缓解光纤传输系统的dsp复杂度压力。
9.在一种可能的实施方式中，其中一种纤芯中第一模组的有效折射率与相邻模组的有效折射率形成有效折射率区间，与所述纤芯类型不同的纤芯中第一模组的有效折射率分布在所述有效折射率区间内。即不同类型的纤芯中第一模组的有效折射率均分布在该折射率区间内，这样与第一纤芯不同类型的纤芯中第一模组的有效折射率与第一纤芯中的第二模组(与第一模组相邻的模组)的有效折射率就不相同，最终就保证了不同类型的纤芯中任意两个模组的有效折射率均不相同，进一步降低了纤芯间模式的耦合，显著的降低了dsp算
法的复杂度。
10.在一种可能的实施方式中，所述预设阈值为10-3
。相邻两个模组的有效折射率差与另两个相邻模组的有效折射率差间的差值小于10-3
，仍可使用同一光栅周期即可实现纤芯中各模式间的强耦合，降低解调算法的复杂度。
11.在一种可能的实施方式中，同一类型所述纤芯中，其中两个相邻模组的有效折射率差与另外两个相邻模组的有效折射率差相等。这样使纤芯内不同模式之间具有更高的耦合度，使用同一光栅周期可实现各模式之间的强耦合，进一步降低算法的复杂度。
12.在一种可能的实施方式中，不同类型的所述纤芯中相邻两个模组的有效折射率差相等，可以进一步提高不同纤芯内不同模式之间的耦合度，进一步降低算法的复杂度。
13.在一种可能的实施方式中，相邻两个纤芯的类型不同，相邻的两个纤芯的类型不同，类型不同的两个纤芯中同一模组的有效折射率不同，这样可以降低相邻的两个纤芯间模式的耦合度，降低dsp算法的复杂度。
14.或者，多个所述纤芯呈多边形排列，位于对角线上的两个纤芯的类型相同，位于边长线上的两个相邻纤芯的类型不同。当其中两个光纤相邻的距离较远时，纤芯之间产生的耦合度较低，如多个纤芯呈多边形排列时，相较于边长线上的两个相邻纤芯，位于对角线上的两个相邻纤芯相距的距离较远，考虑边长线上两个相邻纤芯间具有的强耦合，可使位于对角线上的两个相邻纤芯的类型相同，位于边长线上的两个相邻纤芯的类型不同，这样有助于降低光纤的复杂度。
15.在一种可能的实施方式中，任意相邻的两个纤芯中同一模组的有效折射率差相等。这样就使不同类型纤芯中的第一模组均匀的分布在第一纤芯中第一模组和第二模组形成的有效折射率区间内，当纤芯种类较多时，便于实现不同类型的纤芯中第一模组在该有效折射率区间内的分布，进一步保证了不同类型的纤芯中任意两个模组的有效折射率均不相同。
16.在一种可能的实施方式中，相邻两个纤芯中同一模组的有效折射率差满足如下公式：
17.δ＝(1
±
40％)δn
eff
/n
18.其中，δ为相邻两个纤芯中同一模组的有效折射率差，n为纤芯的类型数，n为小于m的正整数，m为纤芯总数，δn
eff
为同一类型所述纤芯中相邻两个模组的有效折射率差。
±
40％的偏移量可以保证不同类型纤芯之间模式能保持足够低的串扰，从而使不同类型中同一模组的折射率能够产生错位的效果。
19.在一种可能的实施方式中，不同类型的所述纤芯的纤芯折射率不同，以使不同类型的所述纤芯中同一模组的有效折射率不同。这样通过调整纤芯的纤芯折射率，能够实现不同类型纤芯中同一模组的有效折射率值的错位。
20.在一种可能的实施方式中，不同类型的所述纤芯的纤芯半径不同，以使不同类型的所述纤芯中同一模组的有效折射率不同。这样通过调整纤芯的纤芯半径，就能够实现不同类型纤芯中同一模组的有效折射率值的错位。
21.在一种可能的实施方式中，不同类型的所述纤芯的纤芯折射率以及纤芯半径均不相同，以使不同类型的所述纤芯中同一模组的有效折射率不同。这样通过调整纤芯的纤芯折射率和纤芯半径，就能够实现不同类型纤芯中同一模组的有效折射率的错位。
22.另外，调整纤芯纤芯折射率，或者是调整纤芯半径，或两者均进行调整的方式，对光纤横截面复杂度的增加幅度相对较小，易于实现。
23.在一种可能的实施方式中，不同类型的所述纤芯的折射率分布指数不同，以使不同类型的所述纤芯中同一模组的有效折射率不同。这样通过调整纤芯的效折射率分布指数，就能够实现不同类型纤芯中同一模组的有效折射率的错位。
24.在一种可能的实施方式中，所述包层包括贴近设置在所述纤芯外周面上的调整区域，不同类型的所述纤芯的纤芯折射率以及所述调整区域的包层折射率均不相同，以使不同类型的所述纤芯中同一模组的有效折射率不同。这样通过调整纤芯的纤芯折射率以及调整区域包层折射率，就能够实现不同类型纤芯中同一模组的有效折射率的错位。
25.在一种可能的实施方式中，所述纤芯的纤芯半径的范围为4～15μm，所述纤芯的有效折射率分布指数的范围为1.5～2.5，所述包层半径的范围为62.5～125μm。
26.在一种可能的实施方式中，多个所述纤芯在所述光纤内的排列方式至少包括：三角形、方格形、多边形或其他中心对称图形。
27.在一种可能的实施方式中，所述纤芯的纤芯折射率大于所述包层的折射率。这样有助于在纤芯内传输的光发生全反射，使光信号可以更好的传输。
28.在一种可能的实施方式中，所述包层的材料为二氧化硅，所述纤芯材料为掺杂的二氧化硅；或者，所述纤芯的材料为二氧化硅，所述包层的材料为掺杂的二氧化硅；或者，所述包层或所述包层的部分区域的材料为掺杂的二氧化硅，所述纤芯的材料为掺杂的二氧化硅。
29.本技术实施例还提供一种光缆，至少包括保护套和上述任一所述的光纤，所述光纤设置在所述保护套内。
30.通过包括光纤，该光纤包括多个纤芯，每个纤芯可以支持多个不同模组的传输，纤芯包括有不同类型，且不同类型的纤芯中同一模组的有效折射率不同，能够实现同一模组有效折射率的错位，降低纤芯间模式的耦合，而同一类型纤芯中任意相邻的两模组的有效折射率差近似相等，通过一个光栅周期就能够实现纤芯内各模式的强耦合。即可以降低纤芯间模式的耦合，增加纤芯内不同模式的耦合强度，在保证光缆最大化通信容量的同时，有效的缓解传输系统的dsp复杂度压力。
附图说明
31.图1是本技术实施例提供的一种光纤的截面结构示意图；
32.图2是本技术实施例提供的一种光纤中不同类型纤芯中各模组有效折射率的分布示意图；
33.图3是本技术实施例提供的一种光纤中一种纤芯中各模组有效折射率的分布示意图；
34.图4是本技术实施例提供的一种光纤中另一种纤芯中各模组有效折射率的分布示意图；
35.图5是本技术实施例提供的一种3纤芯光纤的截面结构示意图；
36.图6是本技术实施例提供的一种7纤芯光纤的截面结构示意图；
37.图7是本技术实施例提供的一种19纤芯光纤的截面结构示意图；
38.图8是本技术实施例提供的一种4纤芯光纤的截面结构示意图；
39.图9是本技术实施例提供的一种5纤芯光纤的截面结构示意图；
40.图10是本技术实施例提供的一种6纤芯光纤的截面结构示意图；
41.图11是本技术实施例提供的另一种7纤芯光纤的截面结构示意图；
42.图12是本技术实施例提供的另一种光纤的截面结构示意图；
43.图13是本技术实施例提供的又一种光纤的截面结构示意图。
44.附图标记说明：
45.10-光纤；11-包层；111-调整区域；12-纤芯；121-第一纤芯；122-第二纤芯；123-第三纤芯；13-第一模组；14-第二模组；15-第三模组。
具体实施方式
46.本技术的实施方式部分使用的术语仅用于对本技术的具体实施例进行解释，而非旨在限定本技术。
47.多芯少模光纤是指光纤内具有多个纤芯，而每个纤芯可以用于传输不同模式信号的光纤，多芯少模光纤可以实现通信容量的最大化，因而受到广泛的关注。与单模光纤相比，由于多芯少模光纤中同一光纤上可以承载不同的模组，其中，一个模组包括有一种或多种模式。同一模组内多个模式上的信号以及不同模组间模式信号在传输过程中都会发生串扰，因而在光纤传输系统的接收端需要利用多入多出技术(mimo)对信号进行解调，多种模组的解调会增加解调算法的难度，同时由于不同模组间模式信号的串扰强度较低，随着模组的差分模群延时(dmgd)的积累，mimo算法的复杂度也会随之增加。另外，距离较近的纤芯之间(尤其是相邻纤芯)也会发生信号的耦合，同样也会增加算法解调信号的负担。因此，为降低光纤传输系统中数字信号处理的复杂度，不仅要增加纤芯内模式间的耦合性，同时还要降低纤芯间模式的耦合性。
48.现有技术中，多通过增加不同模组间模式的耦合，以减小模组的差分模群延时，进而减小算法的复杂度，增强模式间的耦合主要通过写制光栅来实现，使得光栅周期满足特定模组间的相位匹配调节，但是当模组数较多时，需要刻写多个周期的光栅，算法复杂度较大，且实施难度也较大。
49.基于上述问题，本技术实施例提供一种光纤，该光纤为多芯少模光纤，可以用于空分复用(spatial division multiplexing：sdm)光纤通信系统中，实现信号的传输，其中空分复用技术是指利用空间的分割实现复用的一种方式，将多根光纤组合成束实现空分复用，或者在同一根光纤中实现空分复用。
50.在本技术实施例中，使光纤中不同类型的纤芯中同一模组的有效折射率不同，能够实现同一模组有效折射率的错位，使纤芯之间的模式难以产生耦合，降低纤芯间模式的耦合。并使同一类型纤芯中任意相邻的两个模组的有效折射率差与另两个相邻模组的有效折射率差小于预设阈值，也就是使任意相邻两模组的有效折射率差近似相等，只使用一个光栅周期就可以实现纤芯内各模式间的强耦合，易于实现模式间信号的解调。即本技术实施例提供的一种光纤能够降低纤芯间模式的耦合，增加纤芯内不同模式间的耦合强度，从而在保证最大化通信容量的同时，有效的缓解光纤传输系统的dsp复杂度压力。
51.具体的，参见图1所示，光纤10包括包层11和多个纤芯12，其中，包层11包围在纤芯
12的外周面上，每个纤芯12支持多个不同模组的传输，其中，一个模组包括有一个或一个以上模式，包括一个以上模式时，多个模式的有效折射率相同，不同模组中模式的有效折射率不同，在本技术实施例中，模组的有效折射率指该模组中模式的有效折射率。纤芯12的数量可以根据传输容量需求进行设定，纤芯12可支持传输的模组数也可以根据实际的需求进行选择设定。
52.参见图2所示，在本技术实施例中，以纤芯12可以支持第一模组13、第二模组14、第三模组15的传输为例进行说明，即每个纤芯12都可以支持第一模组13、第二模组14、第三模组15的传输。
53.纤芯12包括有多种不同的类型，不同类型的纤芯中可以有同一模组，具体的，同一模组是指模组包括的模式相同，如第一纤芯中有第一模组，第一模组包括有第一模式、第二模式和第三模式，第二纤芯中也有第一模组，第一模组包括有第一模式、第二模式和第三模式，第一纤芯的第一模组和第二纤芯的第一模组就为两个不同纤芯中的同一模组。
54.在本技术实施例中，不同类型的纤芯12中同一模组的有效折射率不同，即同一模组的有效折射率不同的两个纤芯属于两种不同类型的纤芯。光纤10内包括有m个纤芯，纤芯可以包括有n种类型，其中，n为大于等于2小于等于m的正整数。n种不同类型的纤芯中同一模组的有效折射率不同，即不同类型纤芯中同一模组的有效折射率形成错位，也就使不同纤芯中同一模式的有效折射率不同，纤芯之间模式就很难产生耦合，从而降低纤芯间模式的耦合度，减小dsp的复杂度。
55.具体的，参见图2所示，以光纤10包括有第一纤芯、第二纤芯和第三纤芯三种不同的纤芯为例，每个纤芯可供第一模组13、第二模组14、第三模组15在其上传输，如图2中所示，第一纤芯中第一模组13的有效折射率与第二纤芯中第一模组13的有效折射率形成差值δ1，第二纤芯中第一模组13的有效折射率与第三纤芯中第一模组13的有效折射率形成差值δ2，即第一纤芯中第一模组13的有效折射率、第二纤芯中第一模组13的有效折射率以及第三纤芯中第一模组13的有效折射率是不同的，这样第一纤芯、第二纤芯和第三纤芯中第一模组13的有效折射率就形成了错位，使第一纤芯、第二纤芯和第三纤芯之间的第一模组13中模式很难产生耦合，从而降低了纤芯间模式的耦合度。以此类推，三个纤芯中第二模组14、第三模组15的有效折射率也不同。
56.其中，纤芯12包括有多种不同的类型，具体的，可以使光纤10内所有的纤芯12均为不同类型的纤芯(如图5所示)；或者，也可以使光纤10内相邻距离较近，可能会产生较强芯间耦合的两纤芯为不同类型的纤芯，而相邻距离较远，芯间耦合较弱的两纤芯可以为相同类型的纤芯(如图8所示)。
57.光波在纤芯12内传输时，大部分光会分布在纤芯12内，可能会有部分光泄露到包层11内，因此有效折射率可以是纤芯折射率和包层折射率的加权平均值，加权因子可以是在纤芯12和包层11中传输功率的权重。
58.本技术实施例中，纤芯可以支持多个不同模组的传输，相邻的两个模组是有效折射率差最小的两个模组，具体的，如图2中所示，第一纤芯中有第一模组13、第二模组14和第三模组15三个模组，如果按照折射率从大到小的方式排列依次为第一模组13、第二模组14和第三模组15，则第一模组13和第二模组14为相邻两个模组，第二模组14与第三模组15为相邻两个模组。
59.在同一类型纤芯中，其中两个相邻模组的有效折射率差与另外两个相邻模组的有效折射率差之间的差值小于预设阈值，从而使任意两个相邻模组的有效折射率差与另两个相邻模组的有效折射率差近似相等，这样写制光栅时，使用同一个光栅周期就可以实现纤芯内不同模式间的强耦合，进一步降低了解调算法的复杂度。
60.具体的，参见图2所示，以第一纤芯为例，第一模组13的有效折射率和第二模组14的有效折射率形成有效折射率差值δn
eff1
，第二模组14的有效折射率和第三模组15的有效折射率形成有效折射率差值δn
eff2
，δn
eff1
与δn
eff2
的差值小于预设阈值，使δn
eff1
与δn
eff2
近似相等，通过一个光栅周期可以实现第一模组13、第二模组14和第三模组15中模式间的强耦合。以此类推，第二纤芯、第三纤芯中第一模组13和第二模组14间的有效折射率差值与第二模组14和第三模组15间的有效折射率差值也近似相等。
61.其中，预设阈值为10-3
，相邻两个模组的有效折射率差与另两个相邻模组的有效折射率差间的差值小于10-3
，保证使用同一光栅周期就能够实现纤芯中各模式间的强耦合，降低解调算法的复杂度。
62.两个相邻模组的有效折射率差与另外两个相邻模组的有效折射率差可以相等，或者也可以不相等，使两者之间的差值小于预设阈值即可。如参见图2所示，第一纤芯中，第一模组13的有效折射率和第二模组14的有效折射率形成有效折射率差值δn
eff1
，第二模组14的有效折射率和第三模组15的有效折射率形成有效折射率差值δn
eff2
，δn
eff1
与δn
eff2
可以相等，或者δn
eff1
与δ
neff2
可以不相等，使δn
eff1
与δn
eff2
差值小于预设阈值即可。
63.考虑到光纤制作以及光纤材料的差异性，不能很好的保证相邻两个模组的有效折射率差与另两个相邻模组的有效折射率差间的差值在预设阈值内，该预设阈值的误差范围可以为1
×
10-4
～1
×
10-2
。
64.其中，当同一类型纤芯中，其中两个相邻模组的有效折射率差与另外两个相邻模组的有效折射率差相等时，即如图2中所示，δn
eff1
与δn
eff2
完全相等，如均为δn
eff
时，纤芯内不同模式之间具有更高的耦合度，使用同一光栅周期可实现各模式之间的强耦合，进一步降低算法的复杂度。
65.另外，不同类型的纤芯中相邻两个模组的有效折射率差相等，如图2所示，第二纤芯中第一模组13的有效折射率和第二模组14的有效折射率形成有效折射率差值，第二模组14的有效折射率和第三模组15的有效折射率形成有效折射率差值，使这些差值与δn
eff1
、δn
eff2
均相等，均为δn
eff
，以此类推到第三纤芯，这样可以进一步提高不同类型纤芯内不同模式之间的耦合度，进一步降低算法的复杂度。
66.图3示出了本技术实施例提供的光纤中其中一种纤芯(如第一纤芯)中各模组有效折射率分布，图4示出了本技术实施例提供的光纤中另一种纤芯(如第二纤芯)中各模组有效折射率分布，参见图3所示，第一纤芯中第一模组13的有效折射率为n
eff1
，第二模组14的有效折射率为n
eff2
，第一模组13和第二模组14间的有效折射率差为δn
eff
，第二纤芯中第一模组13的有效折射率与第一纤芯中第一模组13的有效折射率不同为n
eff11
，第二模组14的有效折射率为n
eff22
，而第二纤芯中第一模组13和第二模组14间的有效折射率差也为δn
eff
，即不同类型的纤芯中相邻两个模组之间的有效折射率差相等，保证了不同模式之间的强耦合。
67.本技术实施例中，其中一种纤芯中第一模组的有效折射率与相邻模组的有效折射
率形成有效折射率区间，与该纤芯类型不同的纤芯中第一模组的有效折射率分布在该有效折射率区间内，即不同类型的纤芯中第一模组的有效折射率均分布在该折射率区间内。例如图2所示，第一纤芯中第一模组13的有效折射率与相邻的第二模组14的有效折射率会形成一个区间(如第一模组13的有效折射率为n
eff1
，第二模组14的有效折射率为n
eff2
，且n
eff2
小于n
eff1
，则形成(n
eff2
，n
eff1
)的有效折射率区间)，第二纤芯、第三纤芯中的第一模组13的有效折射率就分布在n
eff2
到n
eff1
之间。
68.这样第二纤芯、第三纤芯中第一模组13的有效折射率与第一纤芯中第二模组14的有效折射率就不相同，以此类推，第二纤芯和第三纤芯中第二模组14的有效折射率分布在第一纤芯中第二模组14与第三模组15形成的有效折射率区间内，使第二纤芯和第三纤芯中第二模组14的有效折射率与第一纤芯中第三模组15的有效折射率不同，最终就保证了不同类型的纤芯中任意两个模组的有效折射率均不相同，进一步降低了纤芯间模式的耦合度，显著的降低了dsp算法的复杂度。
69.在光纤10中，由于存在多个纤芯12，当其中两个纤芯相邻的距离较近时，相邻的两个纤芯之间会产生较大的耦合，因此，在本技术实施例中，相邻的两个纤芯的类型不同，类型不同的两个纤芯中同一模组的有效折射率不同，这样可以降低相邻的两个纤芯间模式的耦合度，降低dsp算法的复杂度。
70.其中，可以通过调整纤芯的参数以及纤芯排布结构等来使纤芯的类型不同，也就是使纤芯中同一模组的有效折射率不同，具体的，如调整纤芯的包层折射率n
cl
，纤芯半径r
co
，包层半径r
cl
，折射率分布指数α，相邻纤芯间距d以及传输光波波长λ等，或者纤芯的外周上具有沟壑结构时，可调整沟壑结构的排布以及沟壑折射率n
trench
等。
71.具体的，如图5所示，该图示出了一种3纤芯的光纤，纤芯呈三角形排布，位于上方的纤芯为纤芯一，下方两个纤芯从左到右分别为纤芯二和纤芯三，纤芯一、纤芯二和纤芯三互为相邻的纤芯，可以使纤芯一、纤芯二、纤芯三为三种不同的纤芯，如纤芯一为第一纤芯121，纤芯二为第二纤芯122，纤芯三为第三纤芯123，即纤芯12包括有三种类型，以降低纤芯间模式的耦合。
72.如图6所示，该图示出了一种7纤芯的光纤，纤芯呈中心对称，其中一个纤芯位于对称中心为纤芯一，剩余六个纤芯环绕在该纤芯的外围上，以顺时针的方向分别为纤芯二、纤芯三、纤芯四、纤芯五、纤芯六和纤芯七，其中，纤芯二与纤芯一、纤芯三以及纤芯七为相邻纤芯，纤芯三与纤芯一、纤芯二、纤芯四为相邻纤芯，纤芯四与纤芯一、纤芯三和纤芯五为相邻纤芯，纤芯六与纤芯五、纤芯一、纤芯七为相邻纤芯，因此纤芯种类可以为三种，位于中心的纤芯一与剩余六个纤芯均相邻，可以与剩余六个纤芯种类不同，如为第一纤芯121，剩余的六个纤芯可以为第二纤芯122和第三纤芯123两种纤芯，第二纤芯122和第三纤芯123交错的排布，从而保证了相邻的纤芯为不同类型的纤芯，如纤芯二为第二纤芯122，纤芯三为第三纤芯123，纤芯四为第二纤芯122，纤芯五为第三纤芯123，纤芯六为第二纤芯122，纤芯七为第三纤芯123。
73.如图7所示，该图示出了一种19纤芯的光纤，纤芯呈轴对称排列，其中5个纤芯直线排列形成对称轴，从左到右为纤芯一至纤芯五，另外14个纤芯分成两组排列在对称轴的上下，其中3个纤芯并列排布，另外4个纤芯并列排布，其中位于对称轴上的4纤芯列从左到右为纤芯六至纤芯九，3纤芯列从左到右为纤芯十至纤芯十二，位于对称轴下的4纤芯列从左
到右为纤芯十三至纤芯十六，3纤芯列从左到右为纤芯十七至纤芯十九。
74.纤芯一与纤芯二、纤芯六和纤芯十三为相邻纤芯，纤芯二与纤芯一、纤芯六、纤芯十三、纤芯七、纤芯十四为纤芯纤芯，纤芯三与纤芯二、纤芯七、纤芯四、纤芯十四和纤芯十五为相邻纤芯，纤芯四与纤芯三、纤芯八、纤芯九、纤芯五、纤芯十六和纤芯十五为相邻纤芯，纤芯五与纤芯四、纤芯九和纤芯十六为相邻纤芯，纤芯六与纤芯一、纤芯七和纤芯十为相邻纤芯，纤芯七与纤芯二、纤芯三、纤芯八、纤芯十一、纤芯十、纤芯六为相邻纤芯，纤芯八与纤芯三、纤芯四、纤芯九、纤芯十二、纤芯十一和纤芯七为相邻纤芯，纤芯九与纤芯十二、纤芯八和纤芯五为相邻纤芯，纤芯十与纤芯六、纤芯七、纤芯十一为相邻纤芯，纤芯十一与纤芯十、纤芯七、纤芯八和纤芯十二为相邻纤芯，纤芯十二与纤芯十一、纤芯八和纤芯九为相邻纤芯。
75.可以使任意两个相邻的纤芯的种类都不相同，纤芯种类可以为三种，如对称轴列5个纤芯中纤芯一至纤芯五可以分别为第二纤芯122、第三纤芯123、第一纤芯121、第二纤芯122和第三纤芯123，对称轴列上方4纤芯列中纤芯六至纤芯九分别为第一纤芯121、第二纤芯122、第三纤芯123和第一纤芯121，3纤芯列纤芯中纤芯十至纤芯十二分别为第三纤芯123、第一纤芯121和第二纤芯122，纤芯呈对称轴排列，则对称轴列下方4纤芯列中纤芯十三至纤芯十六也分别为第一纤芯121、第二纤芯122、第三纤芯123和第一纤芯121，3纤芯列中纤芯十七至纤芯十九分别为第三纤芯123、第一纤芯121和第二纤芯122。
76.当其中两个纤芯相邻的距离较远时，纤芯之间产生的耦合度较低，如多个纤芯呈多边形排列时，相较于边长线上的两个相邻纤芯，位于对角线上的两个相邻纤芯相距的距离较远，考虑与边长线上两个相邻纤芯间具有的强耦合相比，对角线上两个纤芯间的耦合度较弱，可使位于对角线上的两个相邻纤芯的类型相同，位于边长线上的两个相邻纤芯的类型不同，即位于对角线上的两个纤芯中同一模组的折射率差可以相等，而位于边长线上的两个纤芯中同一模组的折射率差不等，这样有助于降低光纤的复杂度。
77.具体的，参见图8所示，该图示出了一种4纤芯的光纤，纤芯呈方形排布，位于上方两个纤芯从左到右分别为纤芯一和纤芯二，下方两个纤芯从左到右分别为纤芯三和纤芯四，四个纤芯相互相邻，而位于对角线上的纤芯一和纤芯四，以及纤芯三和纤芯二可以为同一类型的纤芯，这样纤芯的种类可以为两种，如纤芯一和纤芯二可以分别为第一纤芯121和第二纤芯122，纤芯三和纤芯四可以分别为第二纤芯122和第一纤芯121。
78.参见图9所示，该图示出了一种5纤芯的光纤，纤芯呈五边形排布，位于顶角的纤芯为纤芯一，剩余四个顶角按照顺时针顺序排列分别为纤芯二至纤芯五，五个纤芯相互相邻，而位于对角线上的纤芯二与纤芯四以及纤芯三与纤芯五可以为同一类型的纤芯，即纤芯的种类可以为三种，纤芯一可以为第一纤芯121，纤芯二至纤芯五分别为第三纤芯123、第二纤芯122、第三纤芯123、第二纤芯122。
79.参见图10所示，该图示出了一种6纤芯的光纤，纤芯呈六边形排布，位于最上方一列上的两个纤芯从左到右为纤芯一和纤芯二，位于其下一列上的两个纤芯从左到右为纤芯三和纤芯四，位于最下方一列上的两个纤芯从左到右为纤芯五和纤芯六，六个纤芯互为相邻的纤芯，而位于对角线上的第二纤芯和第三纤芯，以及第一纤芯和第四纤芯可以为同一类型的纤芯，即纤芯的种类可以为两种，纤芯一和纤芯二分别为第一纤芯121和第二纤芯122，纤芯三和纤芯四分别为第二纤芯122和第一纤芯121，纤芯五和纤芯六分别为第一纤芯
121和第二纤芯122。
80.在本技术实施例中，任意相邻的两个纤芯中同一模组的有效折射率差相等，具体的，参见图2所示，第一纤芯和第二纤芯为相邻的两个纤芯，第二纤芯和第三纤芯为相邻的两个纤芯，第一纤芯中第一模组13和第二纤芯中第一模组13的有效折射率差为δ1，第二纤芯中第一模组13和第三纤芯123中第一模组13的有效折射率差为δ2，δ1与δ2相等，这样第二纤芯、第三纤芯中的第一模组13就均匀的分布在第一纤芯中第一模组13和第二模组14形成的有效折射率区间(n
eff2
，n
eff1
)内，当纤芯12种类较多时，便于实现不同类型的纤芯中第一模组13在该有效折射率区间内的分布，进一步保证了不同类型的纤芯中任意两个模组的有效折射率均不相同。
81.具体的，相邻两个纤芯中同一模组的有效折射率差满足如下公式：
82.δ＝(1
±
40％)δn
eff
/n
83.其中，δ为相邻两个纤芯中同一模组的有效折射率差，n为纤芯的类型数，n为大于等于2小于等于m的正整数，m为纤芯总数，m为正整数，δn
eff
为同一类型纤芯中相邻两个模组的有效折射率差。
±
40％的偏移量可以保证不同类型纤芯之间模式能保持足够低的串扰，从而使不同类型中同一模组的折射率能够产生错位的效果。
84.可以利用光束传播法对本技术实施例提供的同一模组有效折射率错位的光纤中纤芯之间模式的串扰进行评估，纤芯间距为15μm时传输1cm，纤芯间模式的串扰为-31.92db，而现有的未进行错位设计的光纤纤芯间模式的串扰为-2.72db，因此本技术实施例提供的光纤可以大幅减小纤芯间模式的串扰。
85.在本技术实施例中，可以通过调整纤芯的参数以及纤芯排布结构等来使不同类型的纤芯中同一模组的有效折射率不同，如调整纤芯的包层折射率n
cl
，纤芯半径r
co
，包层半径r
cl
，折射率分布指数α，相邻纤芯间距d，波长λ等，或者纤芯的外周上具有沟壑结构时，可调整沟壑结构的排布以及沟壑折射率n
trench
等。为评估调整参数或结构后的有效折射率，可以利用电磁场计算软件的模组求解器完成评估。
86.如在一种可能的实施方式中，不同类型纤芯的纤芯折射率不同，以使不同类型的纤芯中同一模组的有效折射率不同。具体的，以图6所示的7纤芯光纤，和图7所示的19纤芯光纤为例，光纤内纤芯的类型数为n，其中，3≤n≤m，为保证相邻的纤芯的类型不同，纤芯的类型最少为三种。
87.以下以三种纤芯为例，利用有限元计算软件的模式求解器，可以小幅度调整第一纤芯121、第二纤芯122和第三纤芯123中纤芯折射率，具体的，参见表1所示，三种纤芯中纤芯的包层折射率n
cl
，沟壑折射率n
trench
，纤芯半径r
co
，包层半径r
cl
，折射率分布指数α，相邻纤芯间距d，波长λ等均相等，而纤芯折射率n
co
不等。
88.表1三种不同类型纤芯的基本参数表
[0089][0090][0091]
表2示出了三种纤芯中各模组的有效折射率，该光纤可以支持六种模式在其上传
输，该六种模式可以分成四组模组，如表2中，第一模组中包括有一种模式lp
01
，第二模组中包括有两种模式，分别为lp
11a
、lp
11b
，第三模组中包括有一种模式lp
02
，第四模组中包括有两种模式，分别为lp
21a
、lp
21b
，由表2可知，当纤芯的纤芯折射率n
co
不等时，使三个纤芯中同一模组的有效折射率也并不相等，如第一纤芯121、第二纤芯122和第三纤芯123中第一模组的有效折射率分别为1.457642、1.455818和1.454002。
[0092]
同时，在三种纤芯中，相邻两个模组之间形成的折射率差δn
eff
近似相等，第一纤芯121中第一模组和第二模组形成(1.453279，1.457642)的有效折射率区间，第二纤芯122和第三纤芯123的第一模组均落在该区间内，且第一纤芯121和第二纤芯122、以及第二纤芯122和第三纤芯123中第一模组之间的差值δ也近似相等，即δ与δn
eff
的三分之一接近，将相邻纤芯同一模组的有效折射率均匀分布在其中一纤芯中相邻模组形成的有效折射率区间内，便于实现各模组之间有效折射率的错位。
[0093]
表2不同类型纤芯中各模组的有效折射率表
[0094][0095]
其中，在本技术实施例中，光栅周期可通过λ＝λ/δn
eff
计算，上述的光纤中光栅周期λ为371.67μm。
[0096]
如在另一种可能的实施方式中，不同类型纤芯的纤芯半径不同，以使不同类型的纤芯中同一模组的有效折射率不同。仍以图6所示的7纤芯光纤和图7所示的19纤芯光纤为例，光纤内纤芯的类型数为n，3≤n≤m，m为光纤内纤芯的总数，为保证相邻的纤芯的类型不同，纤芯的类型最少为三种。
[0097]
以下以三种纤芯为例，利用有限元计算软件的模式求解器，可以调整第一纤芯121、第二纤芯122和第三纤芯123的纤芯半径，具体的，参见表3所示，三种纤芯中纤芯折射率n
co
，包层折射率n
cl
，沟壑折射率n
trench
，包层半径r
cl
，折射率分布指数α，相邻纤芯间距d，波长λ等均相等，而纤芯半径r
co
不等。
[0098]
表3三种不同类型纤芯的基本参数表
[0099][0100]
表4示出了三种纤芯中各模组的有效折射率，由表4可知，当纤芯的纤芯半径r
co
不等时，使三个纤芯中同一模组的有效折射率也并不相等，如第一纤芯121、第二纤芯122和第三纤芯123中第一模组的有效折射率分别为1.466309、1.4647541、462998。
[0101]
表4不同类型纤芯中各模组的有效折射率表
[0102][0103]
其中，在本技术实施例中，光栅周期通过λ＝λ/δn
eff
计算得到的λ为292.14μm。
[0104]
如在另一种可能的实施方式中，不同类型的纤芯的纤芯折射率以及纤芯半径均不相同，以使不同类型的纤芯中同一模组的有效折射率不同。仍以图6所示的7纤芯光纤和图7所示的19纤芯光纤为例，光纤内纤芯的类型数为n，3≤n≤m，m为光纤内纤芯的总数，为保证相邻的纤芯的类型不同，纤芯的类型最少为三种。
[0105]
以下以三种纤芯为例，利用有限元计算软件的模式求解器，可以对三种光纤的纤芯折射率以及纤芯半径进行调整，使三者的纤芯折射率以及纤芯半径均不相同。具体的，参见表5所示，三种纤芯中纤芯的包层折射率n
cl
，沟壑折射率n
trench
，包层半径r
cl
，折射率分布指数α，相邻纤芯间距d，波长λ等均相等，而纤芯折射率n
co
以及纤芯半径r
co
不等。
[0106]
表5三种不同类型纤芯基本参数表
[0107][0108]
表6示出了三种纤芯中各模组的有效折射率，由表6可知，使纤芯的纤芯折射率n
co
以及纤芯半径r
co
不相等时，三个纤芯中同一模组的有效折射率不相等，如第一纤芯121、第二纤芯122和第三纤芯123中第一模组的有效折射率分别为1.456603、1.455518、1.453801。
[0109]
表6不同类型纤芯中各模组的有效折射率表
[0110][0111]
[0112]
结合表2、表4和表6，分别调整纤芯的纤芯折射率、纤芯半径，或者对纤芯折射率、纤芯半径都作出调整，均可以实现使不同纤芯中同一模组的有效折射率不同的目的。其中考虑实际工艺水平对纤芯折射率和纤芯半径的控制精度，尤其是对纤芯半径的控制，制造容差越大，实现的可能性越高。
[0113]
由表2、表4和表6可知，调整纤芯折射率实现不同类型纤芯中同一模组的错位时，第一纤芯和第二纤芯中相邻两模组之间的有效折射率差与第二纤芯和第三纤芯中相邻两模组之间的有效折射率差之间的差值为3.82
×
10-4
，调整纤芯半径实现的模组间的错位时，该差值为2.77
×
10-3
，而调整纤芯折射率和纤芯半径实现模组间的错位时，该差值最小为3.0
×
10-4
，即对纤芯折射率和纤芯半径都进行调整实现模组的错位时，纤芯内不同模式之间完成相位匹配的效果最好，模式间通过一个光栅周期可实现更强的耦合度，调整纤芯折射率实现错位的光纤中模式间相位匹配效果优于调整纤芯半径实现错位的光纤。
[0114]
另外，对纤芯折射率、纤芯半径的调整，与现有的调整纤芯的纤芯间距以使纤芯间模式的有效折射率不同相比，对光纤横截面复杂度的增加幅度相对较小，易于实现。
[0115]
其中，在本技术实施例中，光栅周期通过λ＝λ/δn
eff
计算得到的λ为355.19μm。
[0116]
如在另一种可能的实施方式中，不同类型的纤芯的折射率分布指数不同，以使不同类型的纤芯中同一模组的有效折射率不同。其中，纤芯的折射率分布指数描述的是纤芯到包层的折射率分布特性。仍以图6所示的7纤芯光纤和图7所示的19纤芯光纤为例，光纤内纤芯的类型数为n，3≤n≤m，为保证相邻的纤芯的类型不同，纤芯的类型最少为三种。
[0117]
以下以三种纤芯为例，利用有限元计算软件的模式求解器，可以对第一纤芯121、第二纤芯122和第三纤芯123的折射率分布指数α进行调整，具体的，参见表7所示，三种纤芯中纤芯的纤芯折射率n
co
，纤芯半径r
co
，包层折射率n
cl
，沟壑折射率n
trench
，包层半径r
cl
，相邻纤芯间距d，波长λ等均相等，而折射率分布指数α不等。
[0118]
表7三种不同类型纤芯基本参数表
[0119][0120]
表8示出了三种纤芯中各模组的有效折射率，由表8可知，当纤芯的折射率分布指数α不等时，使三个纤芯中同一模组的有效折射率也并不相等，如第一纤芯121、第二纤芯122和第三纤芯123中第一模组的有效折射率分别为1.467191、1.466068、1.465142。
[0121]
表8不同类型纤芯中各模组的有效折射率表
[0122][0123]
另外，由表8可知，当纤芯折射率分布指数α大于2且更接近3时，同一类型纤芯内相邻两个模组(如第一模组和第二模组)的折射率差值达到了10-3
量级，不能满足纤芯中相邻两个模组间的有效折射率差值近似相等，因此，在本技术实施例中，纤芯的折射率分布指数α的范围为1.5～2.5。
[0124]
其中，光栅周期通过λ＝λ/δn
eff
计算得到的λ为415.92μm。
[0125]
如在另一种可能的实施方式中，如图11所示，包层11包括贴近设置在纤芯12外周面上的调整区域111，不同类型的纤芯12的纤芯折射率以及调整区域111的包层折射率均不相同，以使不同类型的纤芯12中同一模组的有效折射率不同。其中，调整区域111的形状可以是如图11中所示的六边形，或者调整区域111的形状也可以是五边形、三角形或者圆形等其他任意形状。
[0126]
以图11中的7纤芯光纤为例，光纤内纤芯的类型数为n，3≤n≤m，m为光纤内纤芯的总数，为保证相邻的纤芯的类型不同，纤芯的类型最少为三种。以下以三种纤芯为例，利用有限元计算软件的模式求解器，可以调整第一纤芯121、第二纤芯122和第三纤芯123的纤芯折射率n
co
以及调整区域111的包层折射率n
cl
，具体的，参见表9所示，三种纤芯中纤芯半径r
co
，纤芯沟壑折射率n
trench
，包层半径r
cl
，折射率分布指数α，相邻纤芯间距d，波长λ等均相等，而纤芯折射率n
co
以及调整区域的包层折射率n
cl
不等。
[0127]
表9三种不同类型纤芯基本参数表
[0128][0129]
表10示出了三种纤芯中各模组的有效折射率，由表10可知，当纤芯的纤芯折射率以及调整区域的包层折射率不等时，使三个纤芯中同一模组的有效折射率也不相等，如第一纤芯121、第二纤芯122和第三纤芯123中第一模组的有效折射率分别为1.460817、1.458996、1.457182。
[0130]
表10不同类型纤芯中各模组的有效折射率表
[0131]
[0132][0133]
其中，在本技术实施例中，光栅周期通过λ＝λ/δn
eff
计算得到的λ为310.17μm。
[0134]
参见图8所示，在一种可能的实施方式中，纤芯呈方形排布，由于位于对角线上的两个相邻纤芯间的距离相较于位于边长线上的两个相邻纤芯的距离远，可使位于对角线上的两个相邻纤芯的类型相同，位于边长线上的两个相邻纤芯的类型不同，即纤芯类型的数量2≤n≤m。
[0135]
利用有限元计算软件的模式求解器，可以调整第一纤芯121和第二纤芯122的参数使第一纤芯121和第二纤芯122中同一模组的有效折射率不同，如以调整第一纤芯121和第二纤芯122的纤芯半径为例，具体的，参见表11所示，两种纤芯中纤芯的纤芯折射率n
co
，包层折射率n
cl
，沟壑折射率n
trench
，包层半径r
cl
，折射率分布指数α，相邻纤芯间距d，波长λ等均相等，而纤芯半径r
co
不等。
[0136]
表11两种不同类型纤芯基本参数表
[0137][0138]
表12示出了两种纤芯中各模组的有效折射率，由表12可知，调整纤芯的纤芯半径不同，可以使两种纤芯中同一模组的有效折射率也不同。
[0139]
表12不同类型纤芯中各模组有效折射率表
[0140][0141]
其中，光栅周期通过λ＝λ/δn
eff
计算得到的λ为366.56μm。
[0142]
为使不同类型纤芯中同一模组的有效折射率不等，除可对上述参数进行调整外，还可以对纤芯的其他参数进行调整。在本技术实施例中，纤芯的纤芯半径r
co
的范围可以为4～15μm，包层半径r
cl
的范围可以为62.5～125μm，相邻纤芯间距d范围可以为10～100μm，纤芯与包层的折射率差范围可以为0.01％～5％，沟壑深度范围可以为0～0.1。
[0143]
在本技术实施例中，多个纤芯12在光纤10内的排列方式至少包括：三角形、方格形、多边形或其他中心对称图形。例如，多个纤芯12在光纤10内可以呈如图5所示的三角形，或者多个纤芯12也可以呈如图8所示的方形，或者多个纤芯12也可以呈如图9所示的五边形，或者多个纤芯12也可以呈如图6所示的中心对称图形。
[0144]
其中，纤芯12的纤芯折射率大于包层11的折射率，这样有助于在纤芯12内传输的光发生全反射，使光信号可以更好的传输。
[0145]
如图1所示，包层11的材料可以为二氧化硅，纤芯的材料可以为掺杂的二氧化硅，如掺锗的二氧化硅。或者，如图12所示，纤芯12的材料可以为二氧化硅，包层11的材料为掺杂的二氧化硅，如掺氟的二氧化硅。或者，如图13所示，包层11或包层11的部分区域的材料可以为掺杂的二氧化硅，纤芯12的材料也可以为掺杂的二氧化硅，能够保证纤芯折射率大于包层折射率即可。
[0146]
本技术实施例还提供一种光缆，至少包括保护套和上述任一的光纤，光纤设置在保护套内，具体的，保护套包覆在光纤的外周面上，光缆内的光纤可以是一根，或者也可以是多根。
[0147]
本技术实施例提供的光缆通过包括光纤，该光纤包括多个纤芯，每个纤芯可以支持多个不同模组的传输，纤芯包括有不同类型，且不同类型的纤芯中同一模组的有效折射率不同，能够实现同一模组有效折射率的错位，降低纤芯间模式的耦合，而同一类型纤芯中任意相邻的两模组的有效折射率差近似相等，通过一个光栅周期就能够实现纤芯内各模式的强耦合。即可以降低纤芯间模式的耦合，增加纤芯内不同模式的耦合强度，在保证光缆最大化通信容量的同时，有效的缓解传输系统的dsp复杂度压力。
[0148]
在本技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的相连或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
[0149]
本技术实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
[0150]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术实施例各实施例技术方案的范围。