[發(fā)明專利]一種光纖

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710500308.6
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107300738A
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 藺博;孫將
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司電子科學(xué)研究院
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02
• 代理公司: 工業(yè)和信息化部電子專利中心11010
• 代理人: 于金平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微結(jié)構(gòu)光纖領(lǐng)域，特別涉及一種光纖。

背景技術(shù)

近年來，由于大功率單模光纖激光器和放大器具有光束質(zhì)量好、體積小、運(yùn)行成本低等優(yōu)勢，已開始應(yīng)用于工業(yè)、國防、科學(xué)研究、醫(yī)療等方面，并對其的需求越來越迫切。千瓦量級的連續(xù)波光纖激光系統(tǒng)和峰值功率為GW量級的短脈沖光纖激光器將會是未來工業(yè)、國防、科學(xué)研究、醫(yī)療等行業(yè)的基本工具。為了加快光纖激光器在這些領(lǐng)域的應(yīng)用推廣，要求光纖激光源進(jìn)一步提高輸出功率、提高光束質(zhì)量和降低產(chǎn)品成本。但是，非線性現(xiàn)象和模式不穩(wěn)定現(xiàn)象成為了制約光纖激光源功率提升和光束質(zhì)量優(yōu)化的限制因素。通過模場面積擴(kuò)展和單模操作可以抑制這些不利因素。

為此，研究人員已經(jīng)設(shè)計和實(shí)現(xiàn)了多種大模場面積光纖，但是大部分的大模場面積光纖或多或少都有一定的缺點(diǎn)，比如結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造難度大、彎曲特性差等，使得這些光纖在實(shí)際應(yīng)用推廣中受到限制。例如：基于傳統(tǒng)的光纖制造技術(shù)生產(chǎn)的階躍型折射率分布光纖的數(shù)值孔徑難以實(shí)現(xiàn)小于0.06，在保證高階模式抑制能力可滿足應(yīng)用要求的前提下，其彎曲時最大的模場面積約為370μm²；利用改進(jìn)的光纖制造技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)超低數(shù)值孔徑的光纖，其數(shù)值孔徑可低至0.038，彎曲時可以實(shí)現(xiàn)750μm²的模場面積，但是制造工藝掌握在國外少數(shù)研究機(jī)構(gòu)，難以學(xué)習(xí)推廣。摒棄階躍型折射率分布，采用全新的導(dǎo)光機(jī)制，可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大模場面積的同時得到單模輸出，例如：光子帶隙光纖(photonic bandgap fiber,PBGF)、光子晶體光纖(photonic crystal fiber,PCF)、泄漏通道型光纖(leakage channel fiber,LCF)、和螺旋芯光纖(chirally-coupled-core fiber,CCCF)等。這類光纖具有很大的模場面積和很好的高階模式抑制能力，但是此類光纖制造工藝復(fù)雜，需要精確的堆棒和拉絲工藝。近年來提出的低折射率多層溝壑型光纖(MTF)具有易于制造和很好的高階模式抑制能力，但在彎曲的情況下模場面積小于800μm²。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中大模場面積光纖難以在彎曲條件下仍然保持大模場面積和單模傳輸狀態(tài)，本發(fā)明提供了一種光纖。

本發(fā)明提供的光纖，包括：橢圓纖芯及環(huán)繞所述橢圓纖芯的、設(shè)有泄漏通道的若干個溝壑層，其中最內(nèi)側(cè)的溝壑層包覆于所述橢圓纖芯上，在任意的兩個溝壑層之間設(shè)有環(huán)層，在最外側(cè)的溝壑層上還包覆有外包層。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述橢圓纖芯、所述環(huán)層、所述泄漏通道、及所述外包層的折射率均大于所述溝壑層的折射率。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述溝壑層的個數(shù)為大于等于2的整數(shù)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述外包層與所述溝壑層的折射率的差值大于0.001，優(yōu)選為0.001～0.007。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述環(huán)層與所述外包層的折射率的差值為-0.001～0.001。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述橢圓纖芯與所述外包層的折射率的差值為-0.0005～0.0005。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述泄漏通道的個數(shù)為兩個，分別位于所述橢圓纖芯的長邊方向上。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述泄漏通道與所述外包層的折射率相同。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還可以通過調(diào)整以下光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的光纖特性，包括：橢圓纖芯相互垂直的兩個方向的長度、低折射率溝壑層的寬度、低折射率溝壑層的層數(shù)、低折射率溝壑層之間的高折射率環(huán)層的寬度、泄漏通道的寬度、橢圓纖芯與外包層的折射率的差值、低折射率溝壑層與外包層的折射率的差值、高折射率環(huán)層與外包層的折射率的差值。

一方面，類似于MTF(multi-trench fiber)實(shí)現(xiàn)抑制高階模式的原理，本發(fā)明的光纖利用多層低折射率溝壑之間形成的諧振效應(yīng)，或者理解為利用橢圓纖芯高階模式和與其折射率相匹配的包層泄漏模式的耦合，使得橢圓纖芯中的高階模式具有較大的傳輸損耗，實(shí)現(xiàn)了對纖芯中高階模式的抑制；另一方面，本發(fā)明的光纖利用泄漏通道對高階模式的泄漏效果要大于對基模的泄漏，使得纖芯中的高階模式具有較大的傳輸損耗，實(shí)現(xiàn)了對纖芯中高階模式的抑制。

本發(fā)明提供的光纖，相比目前技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)保證此光纖設(shè)計在彎曲時具有很好的高階模式抑制能力；

2)具有較大的基模模場面積；

3)結(jié)構(gòu)簡單，便于制造。

附圖說明