[實(shí)用新型]一種矩形芯子光纖

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720604246.9
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN207067443U
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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: 田衛(wèi)平

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及微結(jié)構(gòu)光纖領(lǐng)域，特別是涉及一種矩形芯子光纖。

背景技術(shù)

隨著光纖激光器和放大器在工業(yè)、國防、科學(xué)研究、醫(yī)療等方面的推廣與發(fā)展，對于大功率激光源的需求越來越多。輸出功率千瓦量級的連續(xù)波光纖激光系統(tǒng)和峰值功率為兆瓦量級的短脈沖光纖激光器將逐漸成為未來工業(yè)、國防、科學(xué)研究、醫(yī)療等行業(yè)的必備工具。這些應(yīng)用領(lǐng)域要求光纖激光源具有更高的輸出功率、緊湊的結(jié)構(gòu)和更低的成本。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的提升的限制因素。而通過模場面積擴(kuò)展和單模操作可以抑制這些不利因素。

近年來，研究人員已經(jīng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了許多大模場面積光纖，但是大部分的大模場面積光纖都有一定的制約因素存在，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)用中受到限制。基于傳統(tǒng)的光纖制造技術(shù)生產(chǎn)的階躍型光纖的數(shù)值孔徑一般大于0.06，為了同時(shí)保證大有效模場面積和單模傳輸，需要通過彎曲抑制纖芯中的高階模式，基于此方法理論上可實(shí)現(xiàn)的模場面積極限約為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，可以實(shí)現(xiàn)750μm²的模場面積，但是這種光纖的制造工藝被少數(shù)國外研究機(jī)構(gòu)所掌握，難以在我國進(jìn)行學(xué)習(xí)推廣。摒棄階躍折射率分布，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(shí)得到單模輸出，例如：光子帶隙光纖(photonic bandgap fiber，簡稱為PBGF)、光子晶體光纖(photonic crystal fiber，簡稱為PCF)、泄漏通道型光纖(leakage channel fiber，簡稱為LCF)、和螺旋芯光纖(chirally-coupled-core fiber，簡稱為CCCF)等。這類光纖具有較大的模場面積和較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)具有易于制造的特點(diǎn)和較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，模場面積較小。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型提供一種矩形芯子光纖，用以解決現(xiàn)有技術(shù)的如下問題：現(xiàn)有大模場面積光纖制造工藝較為復(fù)雜，不利于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，且光纖模場面積有待進(jìn)一步提高，傳輸性能較差。

為解決上述技術(shù)問題，一方面，本實(shí)用新型提供一種矩形芯子光纖，包括：橫截面為矩形的纖芯、橫截面邊界形狀為矩形的溝壑層、橫截面邊界形狀為矩形的折射率緩沖層和外包層；其中，所述溝壑層的數(shù)量大于等于2；所述溝壑層的折射率小于預(yù)設(shè)折射率，其中，所述預(yù)設(shè)折射率為所述纖芯、所述折射率緩沖層和所述外包層中最小的折射率。

可選的，所述外包層的橫截面邊界形狀為矩形。

可選的，所述外包層與所述溝壑層的折射率差值的絕對值大于0.001。

可選的，所述外包層與所述折射率緩沖層的折射率差值的絕對值小于0.001。

可選的，所述外包層與所述折射率緩沖層的折射率相同。

可選的，所述纖芯、所述折射率緩沖層和所述外包層的折射率均相同。

可選的，所述外包層與所述纖芯的折射率差值的絕對值小于0.0005。

可選的，所述纖芯長邊邊長為短邊邊長的2倍。

可選的，各個(gè)所述溝壑層的厚度相等，和/或，各個(gè)所述折射率緩沖層的厚度相等。

本實(shí)用新型矩形芯子光纖的纖芯、溝壑層和折射率緩沖層都是具有矩形的結(jié)構(gòu)，使得光纖在彎曲的情況下具有較大的基模模場面積，溝壑層的折射率是光纖中各個(gè)介質(zhì)中折射率最小的，使得纖芯中的高階模式具有較大的傳輸損耗，基模傳輸性能較好，且制造工藝可以采用現(xiàn)有的簡單光纖工藝制造，制造過程簡單，解決了現(xiàn)有技術(shù)的如下問題：現(xiàn)有大模場面積光纖制造工藝較為復(fù)雜，不利于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，且光纖模場面積有待進(jìn)一步提高，傳輸性能較差。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例中外包層為圓形的矩形芯子光纖的橫截面示意圖；

圖2是圖1中實(shí)施例矩形芯子光纖在彎曲和非彎曲時(shí)橫截面AA’線上的折射率分布曲線；

圖3是圖1中實(shí)施例矩形芯子光纖在彎曲和非彎曲時(shí)橫截面BB’線上的折射率分布曲線。

圖4是外包層為矩形、溝壑層層數(shù)為3時(shí)的矩形芯子光纖的橫截面示意圖。

圖5是外包層為矩形、溝壑層層數(shù)為4時(shí)的矩形芯子光纖的橫截面示意圖。

具體實(shí)施方式