[發(fā)明專利]玻璃大芯徑光纖

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200880109040.2
• 申請(qǐng)日: 2008-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN101809475A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董梁;李軍;H·麥凱;傅立斌;A·馬辛科維奇歐斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: IMRA美國(guó)公司
• 主分類號(hào): G02B6/02
• 分類號(hào): G02B6/02
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 王維綺

對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

根據(jù)35U.S.C.§119(e)的規(guī)定，本申請(qǐng)要求申請(qǐng)日為2007年9月26 日的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?0/975,478，名稱為″玻璃大芯徑光纖″，以及申請(qǐng)日為 2008年8月5日的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/086,433，名稱為″玻璃大芯徑光纖″的 優(yōu)先權(quán)，上述兩篇專利文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容在此被結(jié)合入本文引用，并且構(gòu)成本說明 書的一部分。

技術(shù)領(lǐng)域

各種實(shí)施方案涉及光纖，例如，具有大芯徑尺寸的光纖和支持單模傳播 的光纖，以及使用所述光纖的裝置和系統(tǒng)，例如，激光器，放大器，和基于激光 的材料加工系統(tǒng)。

背景技術(shù)

單模光纖為高質(zhì)量光束提供靈活的傳輸媒介。傳統(tǒng)的單模光纖通常的纖 芯直徑在9μm以下。不過，傳統(tǒng)單模光纖的小纖芯直徑不適于傳輸大功率光束。 在這些光纖中傳播的高光強(qiáng)光束可能導(dǎo)致較強(qiáng)的非線性效應(yīng)，如自相位調(diào)制，拉 曼(Raman)散射，布里淵(Brillouin)散射等。自相位調(diào)制可能導(dǎo)致脈沖畸變。拉曼和 布里淵散射可能導(dǎo)致在傳輸期間顯著的功率損耗。

近來，業(yè)已發(fā)現(xiàn)基于稀土離子和拉曼效應(yīng)的光纖激光器在許多應(yīng)用中相 對(duì)于它們的固態(tài)對(duì)應(yīng)物具有優(yōu)勢(shì)，并且改進(jìn)了它們的功率水平。進(jìn)一步縮放單模 光纖激光器或放大器的輸出功率的一個(gè)限制是非線性。不過，通過利用更大纖芯 直徑的設(shè)計(jì)可以提高其上限。

對(duì)單模光纖有需求。還需要光纖能在很大波長(zhǎng)范圍內(nèi)工作。還要考慮易 于使用和制造，這可以導(dǎo)致使用的增加。

發(fā)明內(nèi)容

各種實(shí)施方案包括單模光纖和大芯徑光纖。在某些實(shí)施例中，光纖可以 在大波長(zhǎng)范圍內(nèi)工作。

還披露了包括光纖的各種實(shí)施例，所述光纖包括包層結(jié)構(gòu)，它包括相對(duì) 于在其中設(shè)有包層結(jié)構(gòu)的包層材料能夠產(chǎn)生極低相對(duì)折射率差的材料(例如，摻 氟石英玻璃)。該相對(duì)折射率差可以用(n₁-n₂)/n₁表征，其中，n₁是其中包括包層 結(jié)構(gòu)的包層材料的折射率，而n₂是包層結(jié)構(gòu)的折射率。

在不同的實(shí)施例中，包層結(jié)構(gòu)的設(shè)置，例如，包層結(jié)構(gòu)的尺寸和間距可 以選擇，以便提供對(duì)基本模式的限制，但允許第二模式和更高模式的泄漏，以便 提供模式過濾和單模傳播。

一般已知彎曲損耗性能隨著低相對(duì)折光率差而惡化。該趨勢(shì)通過實(shí)驗(yàn)和 模擬得到證實(shí)。不過，令人吃驚的是，業(yè)已發(fā)現(xiàn)低相對(duì)折光率差可以獲得模式過 濾的顯著改進(jìn)，同時(shí)彎曲損耗性能保持適當(dāng)。具體地講，小的相對(duì)折射率差可以 提供更好的模式過濾并易于使用和制造，同時(shí)提供更高但適當(dāng)?shù)膹澢鷵p耗。

因此，在不同的實(shí)施例中，光纖被設(shè)置成具有至少部分由包層結(jié)構(gòu)環(huán)繞 的芯。所述包層包括具有折射率n₁的第一包層材料和由折射率為n₂的第二包層材 料形成的包層結(jié)構(gòu)，其中n₂＜n₁，并且相對(duì)折射率差(n₁-n₂)/n₁較小。

在某些實(shí)施例中，極小的相對(duì)折射率差(n₁-n₂)/n₁提供了改進(jìn)的模式過 濾和足夠低的彎曲損耗。

在某些實(shí)施例中，相對(duì)折射率差可以小于約4.5×10^-3。在某些實(shí)施例中， 相對(duì)折射率差可以小于約1.0×10^-3。在某些實(shí)施例中，相對(duì)折射率差可以小于約 8×10^-4。

在某些實(shí)施例中，所述結(jié)構(gòu)可以提供的較高階模損耗為至少約1dB/m。 在某些實(shí)施例中，所述結(jié)構(gòu)可以提供的較高階模損耗為至少約5dB/m。在某些實(shí) 施例中，所述結(jié)構(gòu)可以提供的較高階模損耗為至少約10dB/m。

在某些實(shí)施例中，光纖直徑可被設(shè)置成具有低損耗的基模，同時(shí)增大較 高階模損耗。例如，在不同的實(shí)施例中，基模的損耗可以為大約0.1dB/m或以下， 而在某些實(shí)施例中較高階模式的損耗可以為大約1dB/m或以上。在其它實(shí)施例中， 基模的損耗可以為大約1dB/m或以下，而在某些實(shí)施例中較高階模式的損耗可以 為大約10dB/m或以上。

在某些實(shí)施例中，光纖的彎曲半徑為10cm或更大。