[发明专利]带有空气盾的光纤结构

说明书

技术领域

本发明涉及光纤技术领域，尤其涉及一种带有空气盾的光纤结构。

背景技术

利用光纤构成小型化器件时，降低光纤的弯曲损耗是波导设计的重要问题。图1为现有技术中一种阶跃形光纤沿半径方向的折射率分布示意图，现有的阶跃型光纤主体结构由两部分组成：折射率较高的纤芯1，以及与纤芯同心且包裹在纤芯外的、折射率较低的包层2。控制光纤弯曲损耗的经典方法是在光纤纤芯和包层之间添加折射率低于包层的阻挡层，在光纤发生弯曲时，阻挡层能够把能量更好地限制在纤芯中。阻挡层的折射率越低，降低弯曲损耗的效果越明显。

在已知用于光纤制作的天然材料中，空气/真空具有最低的折射率，低于光纤制作可用的任何天然固体材料。但以空气制作环形阻挡层实际上意味着纤芯与包层在物理结构上的分离，不具备实践的可操作性。因此目前使用的方法有两种：一种方法是在纤芯与包层之间的石英层中掺氟，以降低该区域的折射率，图2为现有技术中一种使用掺氟阻挡层的抗弯损方案光纤沿半径方向的折射率分布示意图。该方法的缺点为通过这种方式构造的低折射率阻挡层的折射率下陷程度受到掺杂工艺的限制，阻挡层与包层的折射率差一般在0.5％-5％之间，无法提供更大的折射率差。

另一种方法是利用纤芯周围的空气孔提供等效的低折射率环。该结构利用空气孔之间的石英间隔作为支撑，使结构在物理上具备合理性，图3为现有技术中一种使用空气孔阻挡层的抗弯损方案光纤横截面示意图。该方法的缺点为石英间隔同时也提供了能量从纤芯向外泄露的通道，在弯曲半径较小时效果并不理想。

发明内容

本发明的实施例提供了一种带有空气盾的光纤结构，以提高光纤结构的抗弯损特性。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种带有空气盾的光纤结构，包括：

纵向均匀的圆柱形结构，所述圆柱形结构的横截面从内而外依次为空气盾和包层，所述空气盾为不封闭的空环，所述空气盾与所述包层同心。

进一步地，所述光纤结构还包括：纤芯，所述纤芯位于所述圆柱形结构的横截面的最内侧，所述空气盾环绕所述纤芯，所述纤芯与所述空气盾同心。

进一步地，所述空气盾的张角范围为0<α<180°。

进一步地，所述芯区与所述包层使用同种材料。

进一步地，所述芯区与所述包层的材料为纯石英。

进一步地，所述包层的外径为125μm，所述空气盾的内径为23μm、外径为28μm，所述张角α＝170°。

进一步地，所述光纤结构用于弯曲或盘绕器件。

进一步地，所述纤芯的材料为掺锗石英，所述包层的材料为纯石英。

进一步地，所述纤芯的直径为8μm，所述包层的外径为125μm，所述空气盾的内径为15μm、外径为20μm，所述张角α＝160°。

进一步地，所述纤芯的直径为8μm，所述包层的外径为125μm、所述空气盾的内径为8μm、所述外径15μm，所述张角α＝50°。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明能够提供优越的抗弯损特性能够在弯曲条件下提供良好的双折射特性，能够令基模的两个偏振分量良好走离。该结构配合芯区设计还能在弯曲条件下提供优越的大模场面积特性。因此，该结构光纤能够使现有光纤器件的体积大幅缩减，使盘绕型器件的盘绕半径进一步下降，同时提供大模场面积、双折射、选模等优良特性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中一种阶跃形光纤沿半径方向的折射率分布示意图。

图2为现有技术中一种使用掺氟阻挡层的抗弯损方案光纤沿半径方向的折射率分布示意图。

图3为现有技术中一种使用空气孔阻挡层的抗弯损方案光纤横截面示意图。

图4为本发明实施例提供的一种带有空气盾的光纤结构的横截面示意图。

图5为本发明实施例提供的另一种带有空气盾的光纤结构的横截面示意图。

具体实施方式