[发明专利]光子光纤具有坚固的有效表面

说明书

本发明涉及用光学光纤(光纤)传输的领域，尤其涉及用光子光纤传输的领域。

根据与光纤折射系数(折射率)的半径相结合的函数图形的状态人们通常为光纤鉴定系数分布图。人们用传统方式在横坐标上表示到光纤的中心距离r，而在纵坐标上表示在包层折射系数和光纤折射系数之间的差别。对于具有梯级、梯形或三角形的各自形状的图形人们同样用“梯级”、“梯形”或“三角形”的系数分布图这个词。这些曲线通常代表光纤理论分布图或光纤规则，光纤生产的约束能够导致明显地不同的分布图。根据该分布图，这些系数的变动允许沿着光纤控制光线的传播。

最近，叫做“光子的”的光纤出现了，英文也称做“光子晶体光纤”(PCF)：这些光纤不象传统的光纤完全由象被掺杂的硅那样的透明的固体材料组成；在截面上，一根光子光纤具有多个气孔。这些气孔与光纤轴平行，并且沿着光纤纵向地伸展。实际上，这些气孔可以通过装配毛细管或硅柱体生产预制件获得，通过在光纤内保持气孔的图案获得。拉制一根这样的预制件将生产一根具有与毛细管相对应的光纤。

在该光纤材料中存在这些气孔将引起材料的平均系数的变动；这些系数的变动象在传统的光纤中那样能够用于被适合的波长的发光信号的制导。这种光子光纤的说明在WOA-00 49 435号文件中被提供：该文件除了光子光纤的功能原理外，还描述了允许装配这种光纤的方法。在右截面图中，在该文件中所建议的气孔图案使用一种三角形的气孔矩阵，就是说，这些可能的气孔将按照它们彼此之间倾斜60°的三个方向形成线条。在该矩阵中删除某些气孔将允许对光线进行制导；尤其在一种实施方式中，光线中心的气孔被删除，以致在截面上，该光纤由按照三角形矩阵形成的气孔所围绕的固体核心组成。在第2实施方式中，在光纤中心预先准备了形成规则的六角形的顶点和中心的七个气孔；在该中心六角形周围，这些气孔被安排在形成该光纤截面的路面的六角形的顶点上；尽管如此，它不在其它的六角形中心而是在中心六角形中心准备气孔。该文件还建议使用不同直径的气孔，以便在它的中心周围通过旋转60°角取消该光纤的对称性；这旨在修改光纤的双折射。

在1999年11月的光波技术期刊17卷11号中，由R.F.Cregan等人发表的题为“从一种掺杂了Er³的光子晶体光纤自发发射的分布”一文研究了在一种光子光纤中的自发的发射。按照一种三角形矩阵气孔被分配给具有六角形的形状的光纤；在六角形的中心，该光纤不具有气孔，并且硅用铒掺杂。该文件研究在光纤的轴向泵送时自发发射的空间分布；它表明该分布是在光纤中的气孔的分配函数，与模拟一致。在被掺杂的光纤的使用中没有使用任何参考。

Thomas Sondergaard和Gratings在2000年四月光波技术期刊(Journal of Lightwave Technology)中18卷4号发表了题为“光子晶体分布的反馈光纤激光器”一文讨论了用来实现光纤激光器的光子光纤的利用；它明确了用于信号或泵的方式表面比相应于传统系数跳动的光纤的方式表面更加缩小或者更加重要。因此，光子光纤的利用允许实现小的泵送阈值的光纤激光器—在脆弱的方式表面的情况下—或实现强功率的激光器—在坚固的方式表面的情况下。该文件仅仅完成数字模拟，不包括全部实际的实施。

W.J.Wadsworth等人在2000年8月电子书信(Electronics Letters)期刊上发表题为“掺杂Yb³⁺的光子光纤激光器”一文从实验上阐明在一种光子光纤中的激光效应；该光纤通过一种掺杂Yb、并共同掺杂AI的硅管围绕纯硅毛细管而被组成；然后该部件被拉伸以便形成一种光纤，在该光纤周围，放置一种纯硅连接管。在被掺杂的光纤核心中围绕被掺杂的核心和光线的两排气孔非常接近。

EP-A-1 043 816描述了一种双包层光纤；信号在被掺杂的光纤核心中被传输，并且一个泵在第1包层中被注入。为了将该泵的光线向被掺杂的核心引导，建议在第1包层中准备被更改的系数区。这些被更改的系数区尤其可以用气孔组成。在一种实施方式中，准备三个被更改的系数区，它们被分布在第1包层的周边。在另一种实施方式中，准备六个被更改的系数区，形成等边三角形的顶点和各边的中心。有人提出，被更改的系数区同样应尽可能被分布在离光纤核心远的地方，以便在光纤核心中避免更改偏振(极化)。