[發明專利]一種偏芯結構的空芯反諧振光纖

在審

• 申請號: 202110069741.5
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112859233A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 王璞;孫盈盈;汪瀅瑩
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種偏芯結構的空芯反諧振光纖，屬于光學與激光光電子技術領域。該偏芯光纖包括偏離中心的低折射率的纖芯區域(1)和不對稱的高折射率的包層區域，高折射率的包層區域又分為內包層區(2)和外包層區(3)兩部分，內包層區由環繞纖芯的大小不同的微毛細管組成，外包層區是能夠標識偏芯方向的特殊結構包層。本發明相比于普通對稱結構的空芯反諧振光纖，其能夠消除光纖彎曲引起的光纖性能的下降。它為基于空芯反諧振光纖的高功率激光傳輸和加工等應用創造了一個可彎曲、小型化的柔性平臺。

技術領域

本發明屬于光學與激光光電子技術領域，具體涉及一種能夠改善彎曲性能的偏芯結構的空芯反諧振光纖。本發明還涉及制造偏芯結構空芯反諧振光纖的方法。

背景技術

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。

目前的空芯反諧振光纖的結構設計主要是在直光纖情況下進行優化改進，而光纖彎曲時會產生較高的彎曲損耗，同時傳輸帶寬也會變窄，影響了光纖作為柔性波導的應用優勢，因此，保證光纖在彎曲時仍具有優良特性將會利于這種新型光纖的實用化。

發明內容

本發明的目的在于提供一種包層不對稱的偏芯結構的空芯反諧振光纖，相比于普通的對稱結構的空芯反諧振光纖，其具有在光纖彎曲時仍保持寬傳輸光譜、低損耗和單模傳輸的特點。它為基于空芯反諧振光纖的高功率激光傳輸和加工等應用創造了一個可彎曲、小型化的柔性平臺。

本發明的技術解決方案如下：

一種偏芯結構的空芯反諧振光纖，該偏芯光纖包括偏離中心的相對較低折射率的纖芯區域和不對稱的相對較高折射率的包層區域，高折射率的包層區域又分為內包層區和外包層區兩部分，沿徑向自內而外依次為纖芯區域、內包層區、外包層區；內包層區由環繞纖芯外的大小不同的微毛細管組成一環，外包層區在內包層區外，做成能夠標識偏芯方向的結構包層。

所述偏離中心的低折射率的纖芯區域為一種或多種氣體或真空，所述的氣體可以為空氣等中的一種或幾種。

所述不對稱的相對較高折射率的包層區域材料為二氧化硅、軟玻璃或塑料。

外包層區的中心為空腔結構，外包層區空腔結構的內壁沿周向排列的多個不同直徑的微毛細管組成一環，微毛細管組成的環為內包層區，微毛細管組成的環的中心為纖芯區域；

所述內包層區由環繞纖芯的直徑大小不同的微毛細管組成；

所述相鄰的微微毛細管之前相互接觸或無接觸，分別形成有節點或無節點的環形結構。

所述微毛細管具有負曲率形狀。

所述微毛細管具有和工作波長在同一數量級的厚度。

所述微毛細管直徑大小不同但厚度相同。

外包層區空腔結構中心指向纖芯區域中心的方向為偏芯方向；

內包層區的微毛細管以偏芯方向的連線為對稱軸對稱分布，并沿偏芯方向微毛細管直徑尺寸逐漸減小(可以有部分相鄰的毛細管直徑大小相同)。

所述外包層區外表面為不對稱結構，用以標識偏芯方向。

一種偏芯結構的空芯反諧振光纖的制作方法，主要包括以下步驟：

(a)將不同芯徑比的毛細管拉制成相同厚度不同直徑大小的內包層區用的中間毛細管。

(b)在外包層區用的的外層毛細管內堆積中間毛細管或棒狀物，形成一個毛細管或棒狀物的堆層，該堆層包括支撐整個結構的截斷的毛細管或棒狀物；