[發明專利]一種基于隔離反諧振層的空芯光子帶隙光纖

有效

• 申請號: 201810831581.1
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN108919417B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 徐小斌;朱云浩;高福宇;宋凝芳;金靖;張春熹
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02
• 代理公司: 11121 北京永創新實專利事務所
• 代理人: 姜榮麗

本發明公開了一種基于隔離反諧振層的空芯光子帶隙光纖，屬于微結構光纖技術領域。所述空芯光子帶隙光纖的制備方法具體為通過毛細管堆積形成完整堆積結構，去除完整堆積結構中心位置的毛細管后插入纖芯玻璃管，在外圍套上石英套管形成光纖預制棒，再利用現有的空芯光子帶隙光纖拉制法對所述光纖預制棒進行拉制，在纖芯周圍形成具有獨立的隔離反諧振層的結構，實現基于隔離反諧振層的空芯光子帶隙光纖。本發明所提供的基于隔離反諧振層的空芯光子帶隙光纖，纖芯處的纖芯壁由隔離反諧振層構成，增強了對光的限制并減小散射損耗，且有利于與普通單模光纖之間的耦合。

技術領域

本發明屬于微結構光纖技術領域，具體涉及一種基于隔離反諧振層的空芯光子帶隙光纖。

背景技術

空芯光子帶隙光纖是一種基于光子帶隙效應的新型微結構光纖，通過SiO₂和空氣孔的周期性排列形成二維光子晶體結構，產生光子帶隙效應，從而限制光波在中心空氣孔缺陷(纖芯)中傳播。這種結構和導光機理上的獨特性使得空芯光子帶隙光纖具有眾多不同于傳統光纖的特性，如對溫度、電磁場、空間輻射等環境因素的敏感度低，對彎曲不敏感等。因此，空芯光子帶隙光纖被廣泛應用于光纖傳感器、光纖通訊、高能激光傳輸、粒子導引等領域。從二十世紀九十年代空芯光子帶隙光纖研制出現至今，對其科學研究逐漸深入，尤其是對其模式、損耗的研究，其單模傳輸、損耗特性對光纖傳感領域，尤其是對光纖陀螺意義重大。

雖然空芯光子帶隙光纖有以上眾多的優點，但其光纖損耗遠遠大于普通單模光纖，主要原因是受制作工藝的限制，其芯壁表面較為粗糙，部分的光會在表面發生散射而被損耗掉。目前有兩種設計方法來減小這種損耗，一是擴大纖芯尺寸，例如19芯低損耗空芯光子帶隙光纖，但擴大纖芯直徑會導致模場直徑增大，不利于其與普通光纖的連接耦合，并且易產生高階模；二是增加纖芯壁厚，使得基模與表面模的模式錯配，但這樣只能抑制表面模與基模的耦合，損耗降低有限，并不能滿足陀螺用低損耗光纖的要求。

發明內容

為了解決上述技術問題，降低空芯光子帶隙光纖傳輸損耗，提高空芯光子帶隙光纖的傳光效率，在不增加光纖制作難度的基礎上，本發明提出一種基于隔離反諧振層的空芯光子帶隙光纖，所述空芯光子帶隙光纖利用以下方法進行制備，首先通過去除毛細管堆積結構中心位置的毛細管后，在所述中心位置插入纖芯玻璃管形成光纖預制棒，再利用空芯光子帶隙光纖拉制法對所述光纖預制棒進行拉制，改變所述光纖預制棒的堆積結構和纖芯形狀，在纖芯周圍形成具有獨立的反諧振層的結構，從反共振抑制擴散和光子帶隙效應出發，實現基于隔離反諧振層的空芯光子帶隙光纖，制備方法具體包括以下步驟：

步驟一、利用毛細管堆積形成均勻緊密的完整堆積結構；

步驟二、首先去掉所述完整堆積結構中心位置的一根毛細管，然后去掉與所述中心位置的一根毛細管四周相鄰的六根毛細管，形成六邊形缺陷，然后將六邊形缺陷的六條邊中心位置的毛細管去除，形成具有纖芯缺陷的毛細管堆積結構；

步驟三、在具有纖芯缺陷的毛細管堆積結構的纖芯缺陷中插入纖芯玻璃管，所述纖芯玻璃管的外徑等于所述纖芯缺陷的內切圓直徑；

步驟四、將步驟三中插入纖芯玻璃管的毛細管堆積結構整體插入石英套管中形成光纖預制棒；

步驟五、采用空芯光子帶隙光纖拉制法，經過兩次拉制，得到具有隔離反諧振層的空芯光子帶隙光纖。