[发明专利]一种异质螺旋包层结构的大模场单模光纤

说明书

本发明涉及一种异质螺旋包层结构的大模场单模光纤，采用内包层与外包层结构设计，以最小折射率的外包层对内包层和纤芯（1）进行包裹实现保护，并设计内包层由两种不同折射率的材料组成，一种内包层材料折射率小于纤芯材料折射率，纤芯中的光在遇到该段包层时受到全反射作用，不会泄露；另一种内包层材料折射率大于纤芯材料折射率，纤芯中的光遇到该段包层时不发生全反射，纤芯中的光会泄漏到包层中去；所设计大模场单模光纤，通过相关参数的设计，实现芯径在30‑200微米之间灵活调节，并保持光纤的大模场单模传输；该光纤可以实现的单模模场直径大于现有商业化的单模光纤，且结构简单，制备相对容易，能够很好的应用于大模场单模光纤技术领域。

技术领域

本发明涉及一种异质螺旋包层结构的大模场单模光纤，属于特种光纤技术领域。

背景技术

传统的增益光纤或者通信光纤由于受到非线性效应、热损伤等物理机制的存在，传输的光的功率容量受到严重限制。然而，光线的非线性效应与光纤的模场面积成反比，模场面积越大非线性效应越弱，非线性阈值越高。因此，增加光纤的模场直径是提高光纤光传输容量的最直接有效的途径。然而，为保证输出激光的光束质量，要求在增加模场面积的同时，必须使光纤能够单模运转，因此大模场单模光纤的研究备受关注。目前大模场光纤的主要类型包括：光子晶体光纤、增益导引-折射率反导引光纤、泄漏通道光纤、螺旋芯光纤等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够有效解决单模光纤模场面积受限问题的异质螺旋包层结构的大模场单模光纤。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种异质螺旋包层结构的大模场单模光纤，包括纤芯，以及至少一个第一包层和至少一个第二包层；第一包层与第二包层均为条状包层；第一包层的两端、第二包层的两端均分别与纤芯的两端相对应，且第一包层的两端、第二包层的两端分别与纤芯的对应端面相共面，第一包层与第二包层以其端面彼此相间隔、环绕于纤芯一周，且第一包层、第二包层分别以纤芯中心线为轴，螺旋绕设于纤芯表面，并均与纤芯表面相接触，第一包层与第二包层以其邻边相对接；第一包层折射率n₂≤纤芯折射率n₁＜第二包层折射率n₃。

作为本发明的一种优选技术方案：还包括第三包层，第三包层设置于第一包层和第二包层所构整体的外表面上，且第三包层两端的端面分别与纤芯两端的端面相共面，第三包层折射率n₄＜第一包层折射率n₂。

作为本发明的一种优选技术方案：所述纤芯、各个第一包层、各个第二包层和第三包层均由制作光纤的材料制成。

作为本发明的一种优选技术方案：第一包层和第二包层采用光子晶体光纤有效折射率设计原则进行设计，其中，第二包层中规则排列一系列贯穿其两端的空气孔，且各个第二包层上的空气孔中均填充折射率大于第二包层自身折射率的玻璃材料，第一包层中规则排列一系列贯穿其两端的空气孔。

作为本发明的一种优选技术方案：第一包层和第二包层的个数不加限制，当第一包层和第二包层的个数大于1时，各个第一包层与各个第二包层以其端面彼此相间隔、环绕于纤芯一周。

本发明所述一种异质螺旋包层结构的大模场单模光纤采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明设计的异质螺旋包层结构的大模场单模光纤，是一种全新的大模场单模光纤，采用内包层与外包层结构设计，以最小折射率的外包层对内包层和纤芯进行包裹实现保护，并设计内包层由两种不同折射率材料组成，一种内包层材料折射率小于纤芯材料折射率，纤芯中的光在遇到该段包层时受到全反射作用，不会泄露；另一种内包层材料折射率大于纤芯材料折射率，纤芯中的光遇到该段包层时不发生全反射，纤芯中的光会泄漏到包层中去；所设计大模场单模光纤，通过相关参数的设计，实现芯径可在30-200微米之间灵活调节，并保持光纤的大模场单模传输；该光纤可以实现的单模模场直径远大于现有商业化的单模光纤，且结构简单，制备相对容易，能够很好的应用于大模场单模光纤技术领域。