[發(fā)明專(zhuān)利]一種大模場(chǎng)微結(jié)構(gòu)光纖

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010590795.8
• 申請(qǐng)日: 2010-12-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102023335A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳明陽(yáng);張永康;祝遠(yuǎn)鋒;孫兵;付曉霞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G02B6/036
• 分類(lèi)號(hào): G02B6/036
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖通信領(lǐng)域，尤其涉及大模場(chǎng)、低彎曲損耗的單模微結(jié)構(gòu)光纖。

背景技術(shù)

大模場(chǎng)光纖在高功率光纖激光器、放大器，以及強(qiáng)激光傳輸中有著重要的應(yīng)用。采用傳統(tǒng)光纖結(jié)構(gòu)很難獲得工作在1064nm附近且纖芯直徑大于20?μm的單模光纖。由光纖理論，對(duì)于階躍折射率光纖來(lái)說(shuō)，要保證光纖是單模傳輸，要求光纖的歸一化頻率V小于2.405。這里????????????????????????????????????????????????，a為纖芯半徑，λ為光波長(zhǎng)，n_c，n_b分別為纖芯與包層的折射率。因此，對(duì)于階躍光纖而言，在增大纖芯半徑以增大光纖模場(chǎng)面積的同時(shí)，必須減小纖芯和包層的折射率差以保證光纖單模傳輸。由于工藝的限制，纖芯與包層的折射率差很難做得很小。同時(shí)，纖芯與包層折射率差的降低，也使得光纖的彎曲損耗增大，從而使得光纖的適用性變差。因此傳統(tǒng)光纖很難實(shí)現(xiàn)大模場(chǎng)面積、低彎曲損耗傳輸。

由于光子晶體光纖可以實(shí)現(xiàn)無(wú)休止單模傳輸，因此，采用光子晶體光纖結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)大模場(chǎng)單模傳輸。單模光子晶體光纖的纖芯直徑已經(jīng)可達(dá)100?μm。但它是以降低纖芯與包層的折射率差為代價(jià)的。因此，輕微的彎曲或擾動(dòng)就可能導(dǎo)致光無(wú)法在光纖中傳輸。人們還提出了采用具有高折射率差的多模光纖實(shí)現(xiàn)大模場(chǎng)傳輸[S.?Ramachandran,?et?al.,?“Light?propagation?with?ultralarge?modal?areas?in?optical?fibers,”?Opt.?Lett.,?2006,?31(12):?1797]，其方法是將輸入光通過(guò)光纖光柵轉(zhuǎn)換為某一高階模，再利用高階模模場(chǎng)面積較大的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)等效的單模傳輸。但這種方法需要在光纖兩端刻制光纖光柵，工藝復(fù)雜；同時(shí)由于光柵轉(zhuǎn)換效率的限制，光纖并非是完全單模傳輸?shù)摹＿€有人提出了基于六個(gè)空氣孔環(huán)繞纖芯的大模場(chǎng)光纖[W.?S.?Wong,?et?al.,?"Breaking?the?limit?of?maximum?effective?area?for?robust?single-mode?propagation?in?optical?fibers,"?Opt.?Lett.,?2005,?30(21):?2855]，這種結(jié)構(gòu)利用光纖中高階模損耗較高而光纖基模損耗較低的特點(diǎn)，再通過(guò)將光纖彎曲的方法，可以進(jìn)一步增大光纖基模與高階模的損耗差，從而有效地去除高階模。但這種光纖的基模損耗一般也比較大，而高階模損耗又很難提高，因此，其使用還存在局限性。

專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?00610119574.6的“大模場(chǎng)雙包層單模光纖”公開(kāi)了一種單模大模場(chǎng)光纖，纖芯直徑可達(dá)72?μm，但未解決光纖的彎曲損耗問(wèn)題，且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不利于制作。

近期有人提出一種新型微結(jié)構(gòu)光纖[M.?Napiera??a?et?al.,?"Extremely?large-mode-area?photonic?crystal?fibre?with?low?bending?loss,"?Opt.?Express,?2010,?18(15):?15408]，采用周期相同但大小不同的空氣孔，實(shí)現(xiàn)了大模場(chǎng)面積、在一定的彎曲角度范圍內(nèi)的單模、低彎曲損耗傳輸。其缺點(diǎn)是要求嚴(yán)格控制彎曲方向，彎曲角度必須控制在幾度的極小范圍內(nèi)，否則會(huì)導(dǎo)致基模彎曲損耗的迅速增大而無(wú)法使用。因此，這種光纖很難實(shí)用化。另外，彎曲會(huì)導(dǎo)致基模模場(chǎng)面積的減小，而且彎曲半徑越小，模場(chǎng)面積減少得越多。因此，雖然光纖可以允許較小的彎曲半徑，但實(shí)際使用時(shí)對(duì)彎曲方向和角度的控制要求很?chē)?yán)格，影響其實(shí)際使用；另外，光纖彎曲時(shí)模場(chǎng)面積會(huì)減小，這就使得大模場(chǎng)光纖的模場(chǎng)面積大的優(yōu)勢(shì)大為降低。例如，論文中提出的一種大模場(chǎng)光纖，在直光纖狀態(tài)時(shí)的模場(chǎng)面積為2524?μm²，而在彎曲半徑為10?cm時(shí)的模場(chǎng)面積下降為1065?μm²。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種有效地濾除高階模，在很寬的彎曲角度范圍內(nèi)且彎曲半徑很小時(shí)仍然具有極低的彎曲損耗的大模場(chǎng)微結(jié)構(gòu)光纖。