优化分级索引的几模光纤,用于空间分割的多重复合

科学领域:

• 光学通信是指光学通信.
• 光子学 是一个光子学.
• 光纤光学是指光纤的使用.

背景情况:

• 模式分割复杂化 (MDM) 对于增加光纤通信容量至关重要.
• 少数模式纤维 (FMF) 对MDM至关重要,但控制模式属性,如差分模式延迟 (DMD) 是一个挑战.
• 分级指数FMFs (GI-FMFs) 提供了一个有前途的方法来管理多个空间模式.

研究的目的:

• 优化GI-FMF参数,以实现适合MDM的4LP模式纤维.
• 研究GI-FMF中有效指数差 (Δn_eff) 和DMD之间的权衡.
• 为了证明GI-FMF对弱合 (WC-FMF) 和强合 (SC-FMF) 制度的可行性.

主要方法:

• 使用数值模拟来优化GI-FMF参数,包括配置参数 (α),核心半径 (a) 和折射率差 (n_co-n_clad).
• 分析了有效指数差异 (Δn_eff),差分模式延迟 (DMD),有效模式面积 (A_eff) 和曲损失 (BL).
• 研究了狭窄空气沟辅助的GI-FMF结构,以进一步减少DMD.

主要成果:

• 优化的WC-GI-FMF实现了Δn_eff = 0.6 × 10^-3,低的DMD损耗 = 5.4 ns/km,以及最小的曲损失.
• 优化的SC-GI-FMF实现了Δn_eff = 0.1 × 10^-3,最低的DMD损耗=0.9 ns/km,并且可以接受的曲损失.
• 报告的最低报告的DMD为5.4ns/km,用于弱合的4LP模式FMF.
• 在使用狭窄空气沟辅助设计的4LP模式GI-FMF中实现了创纪录的低DMD16 ps/km.

结论:

• 通过调整设计参数,GI-FMF非常适合用于4LP模式的MDM传输.
• 该研究为WC和SC-FMF模式提供了创纪录的低DMD值,从而使更高容量的光网络成为可能.
• 空气沟辅助的GI-FMF提供了一条进一步减少DMD的途径,推动光纤通信的边界.