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单模光纤传输系统容量始终无法突破它固有的香农极限。为了使通信系统容量能进一步提高，基于少模光纤的模分复用技术(modedivisionmul-tiplexing，MDM)应运而生。利用少模光纤中有限的正交模式作为独立信道进行信息传送，以成倍地提升系统传输容量。由于少模光纤的模式具有比较大的模场面积，因此其非线性容限也很高，这样既提高了光传输系统的容量，又避免了非线性效应对系统的干扰。理论上，利用MDM技术，少模光纤可以实现个独立的导模的传输。适合应用于模分复用系统的高性能的少模光纤的研究与设计目前已成为光纤通信领域的又一研究热点。
差分模式时延(differentialmodedelay，DMD)是评判少模光纤传输性能的重要参数。少模光纤中，不同的模式具有不同的有效折射率，导致模式间存在时延。DMD需要利用多输入多输出均衡来补偿，从而增加均衡复杂性。为减小均衡复杂性，方法有两个：使用具有小DMD的少模光纤和使用具有正负DMD的光纤来补偿DMD。2012年，Grüner-Nielsen等设计了带有外下陷的渐变式两模光纤，DMD为0.076psm?1。2013年，文献设计了一种带有外下陷的渐变式四模光纤，波长在1530nm处三个高阶模的DMD为，文中还分析了多阶两模光纤，DMD低至2.49psm。
本文设计了两种少模光纤，即带有外下陷的渐变式光纤和多阶(multi-step-index，MSI)少模光纤。综合考虑光纤损耗和DMD的大小，通过合理改变光纤的结构和参数，降低DMD，控制光纤模式数量，使设计出的少模光纤具有更优越的差分模式时延特性。在1530-1570nm的波长范围内，带有外下陷的渐变式光纤支持四模传输，LP11，LP21，LP02模式的DMD的绝对值均小于0。015psmMSI光纤支持两模传输，LP11的差分模式时延低于0.185psm。与文献所设计的光纤相比，本文设计的光纤的DMD及其斜率更�。涣街止庀私峁咕冉霞虻�，易于拉制。
本文利用了Comsol有限元分析软件进行少模光纤的特性分析。Comsol软件可通过有限元方法精确地计算导模的传输特性，可靠地估算模场特性，如有效折射率、场分布、截止波长。在有限元方法中，由标量波动方程来分析导模的性质。其中，0是真空中的波数，eff是有效折射率，是光纤横截面的折射率分布。给定光纤结构和折射率参数，根据方程就能惟一确定，从而计算出eff。把研究区域划分成三角形网格，因为三角形子区间的计算格式是最为简单的，三角形元素越小，场域的分割就越细，计算的精度就会越高。因而在实际应用中是按精度的要求来决定场域内各处三角形元素的大小，把求解连续的变分方程问题离散化为求解线性方程组，再利用给定的边界条件就可以解出本征值。本文采用有限元方法研究分析了少模光纤的模式特性，如电场分布、有效折射率及DMD等。
由于少模光纤中支持的各个导模在光纤中的传输速度不同，传输一段距离后各个模式信道间的光信号会出现时延，即产生DMD。LPuv模式的其中，是折射率指标数，1是纤芯半径，2是纤芯到包层下陷的距离，3是下陷的宽度的，下陷与包层的折射率差。与文献中的设计不同，本文选择了较小的，较大的芯径。下陷部分的设计主要为减小光纤损耗，不作为控制DMD的主要参数变量。
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