[发明专利]大纤芯面积的单模光纤

说明书

技术领域

本发明涉及包括包含由高折射率区域包围的气孔的微结构的大纤芯面积（large core area）的单模光纤及其制造方法，以及这种光纤的多种应用，例如用于光信号的放大。

背景技术

单模光纤及其应用在本领域是公知的。在一种配置中，能够传导泵浦光的包层区域包围单模纤芯，其中泵浦光用于光学地泵浦光纤材料中所包括的有源成分（active element）。

发明内容

从下述几部分来描述本发明的各种实施例。

本发明的目的之一在于提供一种用于传导光信号的单模光纤，所述光纤具有纵向的光轴以及垂直于该光轴的横截面，所述光纤包括纤芯区域和包层区域。纤芯区域能够以有效折射率为n_c的纤芯基模传导光信号波长为λ₁的光信号。包层区域被设置为包围纤芯区域，且包括内包层区域和外包层区域。内包层区域包括折射率为n_b的背景材料以及布置在所述背景材料中的多个内包层部件，其中至少有多个所述多个内包层部件为第一类型的部件。第一类型的部件包括由高折射率区域包围的气孔，其中高折射率区域包括的高折射率材料的折射率n_r大于内包层背景材料的折射率。该多个第一类型的部件支持了有效折射率为n₁的光学模式，其中n₁小于或等于在所述光信号波长上的纤芯基模的有效折射率。

本发明的目的之一在于提供一种单模包层泵浦的光纤，用于放大光信号，所述光纤具有纵向的光轴以及垂直于该光轴的横截面。所述光纤包括纤芯区域和包层区域。纤芯区域包括掺杂有至少一种有源成分的材料，且能够以有效折射率为n_c的纤芯基模传导光信号波长为λ₁的光信号。包层区域包围纤芯区域，且包括能够传导泵浦波长为λ_p的泵浦信号的内包层区域，以及外包层区域。内包层区域包括折射率为n_b的背景材料以及布置在所述背景材料中的多个内包层部件。至少有多个所述多个内包层部件为第一类型的部件，所述第一类型的部件包括由高折射率区域包围的气孔，其中高折射率区域包括的高折射率材料的折射率n_r大于内包层背景材料的折射率n_b。该多个第一类型的部件支持有效折射率为n₁的光学模式，其中n₁小于或等于在所述光信号波长上的纤芯基模的有效折射率。

在本发明的上下文中，与术语“高折射率区域”和“高折射率材料”相关使用的术语“高折射率”指的是大于内包层背景材料折射率的折射率。

在本发明的上下文中，术语“内包层背景材料”指的是一种材料或具有大致相同的折射率的多种材料，若测量由该特定材料制成的内包层区域的横截面面积的各部分,那么内包层背景材料构成内包层的大部分，例如至少占50%的面积，例如至少占60%的面积，例如至少占70%的面积，例如至少占80%的面积，例如至少占90%的面积，例如至少占95%的面积。该内包层背景材料还可包括具有相似折射率的两种材料。

在本发明的上下文中，诸如内包层区域的面积的区域或成分的面积，除另有规定外指的是所述区域或成分的横截面面积。同样地，例如直径或厚度的尺寸是横截面尺寸，除非另有说明。

本发明的目的之一在于提供一种用于制造根据本发明的光纤的方法。该方法包括：提供至少一种纤芯预制元件和多个内包层预制元件，并以预制件的形式设置所述纤芯预制元件和所述内包层预制元件。预制元件被布置为使得所述内包层预制元件包围所述纤芯预制元件。可选地，布置多个外包层预制元件和/或外包层预制筒包围该纤芯预制元件和该内包层预制元件。随后所述预制件被拉丝为光纤。该内包层预制元件包括多个第一类型的预制成分，其包括由高折射率区域包围的气孔。

在本发明方法的一个实施例中，气孔的半径和高折射率材料区域的厚度之间的比值小于1。