[发明专利]一种单偏振低损耗空芯负曲率光纤

说明书

本发明提供一种单偏振低损耗空芯负曲率光纤，包括外层结构、包层区、空芯纤芯区；其中：所述包层区包括多个壁厚相同的圆形包层管，所述多个圆形包层管紧贴所述外层结构内表面设置且相邻两个圆形包层管的夹角为44.6～45.4度；所述包层区还包括：至少一个U型嵌套环，分别设置于所述圆形包层管内，且U型嵌套环与所述圆形包层管为一体式结构；所述U型嵌套环壁厚大于所述圆形包层管壁厚，设有所述U型嵌套环的圆形包层管的直径不同于其它圆形包层管的直径；所述空芯纤芯区为所述多个圆形包层管围成的区域。本发明能够实现单偏振传输并降低损耗。

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，具体而言，涉及一种单偏振低损耗空芯负曲率光纤。

背景技术

随着通信系统的发展，光纤作为新一代的传输介质，已经被广泛用于信息传输领域。目前主要的通信光纤分为实芯光纤和空芯光纤，另外，由于实芯光纤的材料特性，不免会引入较高的色散和非线性效应，除此之外，实芯光纤还具备抗损伤阈值较低，有效模场面积较小等不足。相对于实芯光纤，空芯光纤的低色散和低非线性特性越来越吸引人们的注意。其中，现有的空芯光纤主要为光子带隙型光纤和空芯负曲率光纤，空芯负曲率光纤的传输机理为反谐振效应，其导模在空气介质中传播。单偏振传输的空芯负曲率光纤仅容许基模的某一个偏振方向的光传输，可以避免信号传输过程中的模间串扰等问题，因此更适合光纤通信系统。目前，人们设计的通用的单偏振传输光纤的方式主要有：

纤芯中引入双折射结构：通过在纤芯或者包层中引入双折射结构，纤芯中基模2个偏振模式解除简并，使得某一个方向的偏振模式转化为高损耗的泄露模，进而实现单偏振传输。

借助表面等离子体谐振(SPR)效应：在光纤中填充或者镀金、银等金属，借助SPR效应，使得纤芯基模的某一个偏振模式和表面等离子体极化(SPP)模耦合，形成高损耗模式，只剩下另一个偏振方向的模式传输。

借助具有高双折射液体填充：通过在纤芯中填充液晶等材料，使得芯模的具有很高的双折射特性，实现单偏振输出。对于空芯负曲率光纤而言，其材料只有二氧化硅和空气2种，其基模在空气中传输，传输机理为反谐振效应。目前人们基于空芯负曲率光纤实现低损耗单偏振传输的策略还有：

基于不同包层管环壁厚度的空芯负曲率光纤。空芯负曲率光纤的传输机理为反谐振效应，因此可以通过在负曲率光纤中引入多种不同的管环壁厚度使得纤芯基模的一个偏振模式为谐振状态，另一个偏振模式为反谐振状态来实现单偏振传输。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单偏振低损耗空芯负曲率光纤，能够解决上述提到的至少一个技术问题。具体方案如下：

本发明提供一种单偏振低损耗空芯负曲率光纤，从光纤的外部向内部的径向方向上，所述光纤依次包括外层结构、和位于该外层结构内表面所包围的内部空间中的：包层区、和除包层区之外的空芯纤芯区；其中：所述外层结构内表面的径向截面为圆形；所述包层区包括多个壁厚相同的圆形包层管，所述多个圆形包层管紧贴所述外层结构内表面设置且相邻两个圆形包层管的夹角为44.6°～45.4°；其中，所述包层区还包括：至少一个U型嵌套环，该至少一个U型嵌套环分别设置于所述圆形包层管内，且所述U型嵌套环与所述圆形包层管为一体式结构；所述U型嵌套环壁厚大于所述圆形包层管壁厚，设有所述U型嵌套环的圆形包层管的直径不同于其它圆形包层管的直径；所述空芯纤芯区为所述多个圆形包层管围成的区域。

可选的，所述圆形包层管的壁厚范围为1.116μm～1.118μm。

可选的，所述U型嵌套环的壁厚范围为1.506μm～1.508μm。

可选的，所述U型嵌套环包括半圆形端面、第一端面及第二端面，第一端面与第二端面平行设置，所述第一端面和第二端面的一端分别与所述半圆形端面连接，相对末端分别与所述圆形包层管内壁一体形成。

可选的，所述半圆形端面的底部到所述U型嵌套环开口朝向的圆形包层管内壁的最大距离为所述半圆形端面的直径。