[发明专利]一种月牙形状包层的嵌套型空芯反谐振光纤

说明书

本发明公开了一种月牙形状包层的嵌套型空芯反谐振光纤，由外至内依次为光纤外套管、圆形内嵌套包层管、月牙形外包层管和空气纤芯；其中，圆形内嵌套包层管与月牙形外包层管在设计上满足反谐振反射波导(ARROW)原理，具体由二氧化硅制成且厚度为t；在包层区域，由多个带圆形内嵌套管的月牙形状的包层管以一定间隔围绕排列而成，由月牙包层管边界所围成的中心区域即为空气纤芯区域。

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，更为具体地讲，涉及一种月牙形状包层的嵌套型空芯反谐振光纤。

背景技术

空芯光纤种类繁多，其中空芯反谐振光纤因其结构简单，设计灵活，工作波长范围广且损耗、色散、非线性性能优越而引起科研人员的广泛研究。

空芯反谐振光纤的包层一般由一圈相互保持一定间隔的圆形薄管构成，称为包层管，包层管固定在光纤的外套管上，从而使结构稳定。空芯反谐振光纤采用反谐振反射的原理，因此根据包层管管壁厚度的不同而具有不同的传输波段，由不同阶数的谐振波长所确定。

嵌套型空芯反谐振光纤是指在光纤的每一个包层管内嵌套安装一个尺寸更小的包层管，从而形成双重包层管的嵌套型结构。根据反谐振反射的原理，嵌套型结构由于加入了额外的反谐振玻璃壁层数，可以进一步有效地降低光纤的泄漏损耗。

目前的空芯反谐振光纤一般具有负曲率和无节点的结构特征。负曲率是指包层玻璃壁中围绕成纤芯边界的那一部分，其弯曲方向不朝向纤芯。而无节点是指包层的一圈包层管相互不接触，以一定间隔排列开。然而，具有这两种结构特征的圆形包层管空芯反谐振光纤，其包层管内存在管模，且这些管模与纤芯中基模发生模式耦合，使得光纤损耗仍然较高。

在常见的嵌套型空芯反谐振光纤采用圆形包层管，在靠近空气纤芯的一面是负曲率，但远离空气纤芯的一面仍然是正曲率，并未充分发挥负曲率反谐振面的优势。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种月牙形状包层的嵌套型空芯反谐振光纤，采用类似于月牙形状包层管来解决现有结构中只有纤芯边界的管壁为负曲率而其他管壁为正曲率，圆形包层管受模式耦合严重而限制损耗较高的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明一种月牙形状包层的嵌套型空芯反谐振光纤，其特征在于，包括：由外至内依次为光纤外套管、包层管、空气纤芯；

所述光纤外套管为空芯反谐振光纤的最外层，将包层管和空气纤芯包裹在其内部；

所述包层管包括圆形内嵌套包层管与月牙形外包层管，圆形内嵌套包层管悬置在月牙形外包层管的月牙位置处，且存在一定间隙，互不接触；

其中，圆形内嵌套包层管的厚度为t、半径为r₁，其一侧管壁与光纤外套管固定连接；

月牙形外包层管由厚度为t的圆形状包层管挤压而成，制成后整个月牙形外包层管呈现月牙形状，具体由前弧段和后弧段组成，其中，前弧段与后弧段相对于空气纤芯均是负曲率，即朝空气纤芯外侧方向弯曲；月牙形包层管的前弧段与后弧段的衔接处与光纤外套管固定连接；

所述空气纤芯由多个旋转对称的包层管包围而成，其包围轮廓的内接圆半径为空气纤芯半径r_core。

本发明的发明目的是这样实现的：

本发明一种月牙形状包层的嵌套型空芯反谐振光纤，由外至内依次为光纤外套管、圆形内嵌套包层管、月牙形外包层管和空气纤芯；其中，圆形内嵌套包层管与月牙形外包层管在设计上满足反谐振反射波导(ARROW)原理，具体由二氧化硅制成且厚度为t；在包层区域，由多个带圆形内嵌套管的月牙形状的包层管以一定间隔围绕排列而成，由月牙包层管边界所围成的中心区域即为空气纤芯区域。

同时，本发明一种月牙形状包层的嵌套型空芯反谐振光纤还具有以下有益效果：