[發明專利]一種多諧振層的空芯反諧振光纖

在審

• 申請號: 201710954172.6
• 申請日: 2017-10-13
• 公開（公告）號: CN107797175A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 汪瀅瑩;顧帥;丁偉;高壽飛;王璞
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;G02B6/036
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 王瑩,吳歡燕

技術領域

本發明涉及光纖通信技術領域，更具體地，涉及一種多諧振層的空芯反諧振光纖。

背景技術

光纖作為寬帶接入一種主流的方式，有著通信容量大、中繼距離長、保密性能好、適應能力強、體積小重量輕、原材料來源廣價格低廉等的優點，未來在寬帶互聯網接入的應用會非常廣泛。

作為光纖光學的一個主要研究方向，空芯光纖因其利用纖芯的空氣導光而具有一些顯著的優點。相比于實芯光纖，空芯光纖利用空氣的超低的瑞利散射和非線性系數(比所有玻璃材料低幾個數量級)，原則上可以實現超低損耗和低非線性的光傳輸，此外，還可以提供更高的傳播速度(即更小的延遲)和激光損傷閾值。

其中，光子帶隙型空芯光子晶體光纖受“光子帶隙”概念啟發，在包層中引入周期性排列的空氣孔結構形成了光子帶隙，結構中心的缺陷為空氣孔時，波長在帶隙內的光可以完全束縛在空氣芯中。實際上，由于石英和空氣界面處粗糙度的影響，纖芯中的基模和包層中的表面模之間產生了強烈的耦合，這不僅導致目前這類光纖實驗上獲得的最低損耗僅為1.2dB/km，還影響了光纖的傳輸性能，尤其限制了高功率激光的傳輸。另一方面，光子帶隙型空芯光子晶體光纖的帶隙生成原理決定了它存在一個本征的缺陷：傳輸帶寬較窄(很難超過70THz)。這意味著光子帶隙型空芯光子晶體光纖的應用被局限在了很窄的一個光譜帶寬范圍內，從而限制了在一些要求寬光譜帶寬傳輸的應用需求。

發明內容

本發明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種多諧振層的空芯反諧振光纖，解決了現有技術中光纖傳輸效率低、傳輸帶寬較窄、彎曲損耗大、傳輸損耗高、損傷閾值低的問題。

根據本發明的一個方面，提供一種空芯反諧振光纖，包括低折射率的纖芯區域和高折射率的包層區域，所述高折射率的包層區域包括內包層區和外包層區域，所述外包層區域包覆內包層區域和纖芯區域，所述內包層區域包括第一反諧振層和第二反諧振層，且所述第一反諧振層和第二反諧振層包圍纖芯區域；所述第一反諧振層包括若干層微毛細管，所述第二反諧振層支撐所述第一反諧振層。

作為優選的，所述高折射率的包層區域為二氧化硅、軟玻璃或塑料。

作為優選的，所述每層微毛細管中的微毛細管形成環形分布結構，且最內側的一圈微毛細管中各微毛細管相互間不接觸。

作為優選的，所述第二反諧振層為環形毛細管或長方體管，所述第二反諧振層設于相鄰兩層第一反諧振層間，且與兩層第一反諧振層中的每個微毛細管相切。

作為優選的，所述第二反諧振層上還設有用于支撐相鄰兩層第一反諧振層的支撐組件，所述支撐組件設于第二反諧振層與微毛細管相切點以外的位置處，最外層第二反諧振層與外包層區域之間設有若干具有支撐作用的微毛細管。

作為優選的，所述第一反諧振層為一層或兩層，所述微毛細管內還設有若干層一字型薄壁，所述若干層一字型薄壁平行設置于所述微毛細管內。

作為優選的，所述最內層微毛細管橫截面為圓形或橢圓形。

作為優選的，所述一字型薄壁為厚度在100nm至5000nm左右的直線結構的石英壁，所述石英壁鑲在最內層毛細管內。

作為優選的，所述第一反諧振層中最內層微毛細管為負曲率形狀。

作為優選的，所述第一反諧振層中相鄰兩個微毛細管圓心間距離不小于10μm。

本申請提出一種多諧振層的空芯反諧振光纖，通過在光纖的內包層區域內設置第一反諧振層和第二反諧振層，采用雙包層結構，通過兩層及以上的反諧振層，理論仿真上損耗能降低至0.1dB/km，具有超低傳輸損耗、光譜帶寬寬、彎曲損耗小、傳輸損耗低、損傷閾值高和保持單模傳輸的特點；同時為非線性頻率轉換、痕量氣體/液體檢測、高功率脈沖壓縮等前沿應用創造了一個高效率高靈敏度的理想平臺。

附圖說明

圖1為根據本發明實施例1的空芯反諧振光纖截面示意圖；

圖2為根據本發明實施例2的空芯反諧振光纖截面示意圖；

圖3為根據本發明實施例4的空芯反諧振光纖截面示意圖；

圖4為根據本發明實施例5的空芯反諧振光纖截面示意圖；

圖5為根據本發明實施例6的空芯反諧振光纖截面示意圖；

圖6為根據本發明實施例8的空芯反諧振光纖截面示意圖；

圖7為根據本發明實施例9的空芯反諧振光纖截面示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。