[發明專利]一種光信息和光能量共同傳輸的微結構光纖

在審

• 申請號: 202010148972.0
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111323869A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 侯峙云;李佳隆;夏長明;劉建濤;周桂耀;陳海嬌;張傲巖
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;G02B6/25;G02B6/255;C03B37/027
• 代理公司: 廣州容大專利代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 潘素云

本發明公開了一種光信息和光能量同時傳輸的微結構光纖，該微結構光纖光纖的纖芯為實芯，包層由周期性排列的氣孔圍繞而成，氣孔與完美匹配層相嵌。為了證明實芯大芯徑微結構光纖在信能共傳領域的使用前景，本發明實際拉制出了長度超過1.37km，在976nm波段下，2.26dB/km傳輸損耗的微結構光纖。為接入全光纖信能共傳通信系統中，本發明解決了熔接問題，將熔接損耗控制在0.25?0.36dB，較好的解決了光纖接入全光纖通信系統中的熔接點損耗問題。綜上，本發明的工作旨在開發支持能量?信號共傳的長距離光子晶體光纖，并進行通信系統應用驗證。

技術領域

本發明涉及激光能量傳輸和光纖通信技術領域，具體涉及一種光信息和光能量共同傳輸的微結構光纖。

背景技術

移動互聯網和物聯網作為未來移動通信發展的兩大主要驅動力，為第五代移動通信(5G)提供了廣闊的應用前景。面對數據流量的千倍增長、千億設備連接和多樣化的業務需求，5G網絡建設面臨諸多新挑戰。在5G網絡中，由于5G的高頻段和大容量特征，基站覆蓋范圍大大減小，需要布設的基站數量，特別是室內基站大大增加。因此盡管5G網絡可以提供高達1000倍于現網的速率，但也意味著高達1000倍的能耗。5G網絡亟需低功耗的小型化基站。同時，海量基站在大規模布設，供電問題在網絡建設中將變得更加突出，傳統基站就地取電的方式將面臨諸多挑戰，亟需微型基站能夠擺脫就地取電，實現“無源化”。

面對數據流量的千倍增長、千億設備連接和多樣化的業務需求，5G網絡建設面臨諸多新挑戰。光子信號處理方法具有低能耗、大帶寬、抗電磁干擾等優勢，在5G系統的超寬帶信號濾波等關鍵技術方面具有重要作用。因此，利用光纖傳能可以克服電纜供電損耗大、成本高、靈活性差等問題。通過本項目的研究，可為未來5G網絡建設中的關鍵問題提供解決方案。

因此，在實現5G網絡建設的遠端“無源化”時，如何實現信號和能量同時傳輸，與此同時保證較高的功率傳輸效率以及光電轉化效率成為當務之急。

發明內容

有鑒于此，為了解決現有技術中的上述問題，本發明提出一種光信息和光能量共同傳輸的微結構光纖，能夠在保證傳統光纖標準的功率傳輸效率基礎上，實現光信號和光能量同時傳輸。

本發明通過以下技術手段解決上述問題：

一方面，本發明提供一種光信息和光能量共同傳輸的微結構光纖，光纖的纖芯為實芯，包層由周期性排列的氣孔圍繞而成，氣孔與完美匹配層相嵌。

進一步地，所述纖芯直徑尺寸為1/2包層直徑尺寸。

進一步地，包層直徑設置以標準光纖尺寸為基準，包層氣孔直徑為4-8μm，包層氣孔壁厚設置低一個量級處理，完美匹配層尺寸為20μm寬。

進一步地，所述微結構光纖整體由石英玻璃材料制作；所述微結構光纖包層的氣孔采用空氣填充，為空氣孔。

進一步地，所述微結構光纖的包層氣孔排布為每兩氣孔中間隔兩氣孔距離。

進一步地，所述微結構光纖包括實芯單層氣孔包層排布微結構光纖、實芯雙層氣孔包層排布微結構光纖和實芯多層氣孔包層排布微結構光纖。

另一方面，本發明提供一種光信息和光能量共同傳輸的微結構光纖的制備方法，包括如下步驟：

步驟A：將設計的微結構光纖進行物理場仿真分析其損耗和模場分布；

步驟B：將步驟A設計好的光纖結構，按照斷面圖等比例放大，選擇合適的套管和毛細管，排好光纖預制棒；

步驟C：將步驟B得到的光纖預制棒一端熔接內徑稍大、外徑相近尺寸的套管；

步驟D：將步驟C得到的光纖預制棒整體放入拉絲塔進行光纖拉制；

步驟E：將所拉制光纖尾端留足夠長，纏盤；