[發明專利]雙包層光子光纖

有效

• 申請號: 02106790.2
• 申請日: 2002-03-08
• 公開（公告）號: CN1375712A
• 公開（公告）日: 2002-10-23
• 發明（設計）人: 多米尼克·巴亞特;勞倫特·貝特勞特
• 申請（專利權）人: 阿爾卡塔爾公司
• 主分類號: G02B6/16
• 分類號: G02B6/16
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 李德山

技術領域

本發明涉及到光纖傳輸領域，而特別涉及的是用于信號的光學放大的雙包層光子光纖。

背景技術

對于光纖，通常用折射率曲線，即折射率隨折射率光纖半徑變化的函數圖形來定量描述。按照傳統的方法，用橫坐標表示距光纖中心的半徑r，用縱坐標表示該處折射率與光纖包層折射率之差。于是，將圖形分別為階梯狀、梯形、或三角形的折射率曲線稱為“階梯形”、“梯形”、或“三角形”。這些曲線通常是光纖的理論曲線表示或標準表示。光纖制造上的限制會導致曲線形狀有明顯的不同，根據曲線折射率的變化能夠控制光沿光纖的傳播。

最近出現了稱之為“光子”光纖，亦由英語叫做“photonic?crystalfibres”(PCS)。這種光纖不同于傳統的光纖那樣完全是由透明的固體材料—例如摻雜石英構成的，從橫截面看，光子光纖有多個氣孔，這些孔都和光纖的軸線平行且沿光纖縱向伸展。在實際上，這些孔是在制造時按照光纖中要獲得的孔的圖案，用毛細管或石英柱的組裝成預制棒而得到。將這樣的預制棒拉伸便提供了帶有相應的毛細管孔的光纖。

在光纖材料中有孔，引起了材料的平均折射率變化，和在傳統的光纖中是一樣的，折射率的變化可用來傳導適當波長的光信號。在WO-A-0049?435中提供了這樣的光子光纖的描述。在這個文獻中除了描述光子光纖的運行原理之外，還描述了一種這種光纖的構成方法—使孔的直徑縱向變化。光纖折射率曲線并非是嚴格的，在上面的專利申請書中表明由孔的直徑的縱向變化所生成的模直徑的變化可以用于光學放大器。

在R.F.Cregan及其同事的文章：Distribution?of?SpontanrousEmission?from?an?Er³-Doped?photonic?crystal?Fiber，Journal?of?lightwaveTechnology，Vol.17No.11，November1999研究了光子光纖中的自發輻射，其中的氣孔是按照三角陣分布的，光纖呈六角形，在六角形的中心，光纖上沒有孔，石英中摻有鉺，這份文獻還研究了光纖在軸向泵浦時的自發輻射的空間分布，指出其分布是光纖中孔的分布的函數，和模擬結果相符。這份文獻對于摻雜光纖的使用未作任何評述。

在Thomas?Sondergaard的文章Crystal?Distributed?FeedbackFiber?Lasers?with?Bragg?Gratings，Journal?of?LightwaveTechnology，Vol.18，No4，April?2000，描述了將光子光纖用于光纖激光的使用，指出信號光模面積的或泵浦光模面積可以小于亦可大于傳統的突變折射率光纖的相應的模面積。因此，可以使光子纖在小的模截面的情況下實現低的泵浦閾的光纖激光器，亦可在大的模截面的情況下實現高功率的激光器。這篇文獻只給出了數值模擬情況，而沒有實際實施的情況。

在W.J.Wadsworth及其同事的文章：Yb³⁺-doped?photoniccrystal?fibre?laser，Electronics.Letters，Vol.36?No.17?2000年8月，明確地在實驗上給出了光子光纖中的激光效應。這種光纖是用純石英管圍著摻有Yb再摻Al的石英管構成的，然后再拉伸形成光纖，在這條光纖的外面裝上純石英的筒，在摻雜的纖芯外周圍有兩層孔，而光則很好地約束在摻雜的纖芯中。

EP-A-1?043?816描述了一種雙包層光纖，信號在摻雜的纖芯中傳輸，而泵浦光注入第一包層，第二包層起到將泵浦光約束在第一包層中的作用。為了將泵浦光引向纖芯，文章建議在第一包層提供一些折射率變化區，這些折射率變化區特別是由氣孔構成的。在一種實施方式中，有三個折射率變化區分布于第一包層的周邊。在另一種實施方式中有六個折射率變化區，構成了等邊三角形的頂點和邊的中點，文章還建議所有的折射率變化區都應該盡可能遠離纖芯，以避免改變纖芯中的偏振狀態。

發明內容

本發明的問題在于改善雙包層光纖相對于EP-A-1?043?816的方案的光學放大器的效率。因此，本發明在一種實施方式中提出雙包層光子光纖中的氣孔的分布不只在第一包層中，還可以在纖芯中。

更詳細地說，本發明提出一種雙包層光子光纖，其中有：

—纖芯，包圍纖芯的第一包層及包圍第一包層的第二包層，

—在纖芯中至少有一個孔，以及

—至少在纖芯中用稀土離子摻雜。