CN104272151B - 弯曲补偿的滤波器光纤 - Google Patents

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Abstract

一种光纤包括具有纵轴的纤芯区域。包层区域围绕纤芯区域。纤芯区域和包层区域被配置为在纤芯区域中在轴的方向上以基横模式支持并引导信号光的传播。光纤在其等效折射率中具有由弯曲引入的梯度，表现出模式传导中的损耗。包层区域的至少一部分具有与由弯曲引入的梯度相反的渐变折射率。包层区域被配置为响应于光纤的弯曲具有大致平坦的等效折射率。

Description

弯曲补偿的滤波器光纤
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年12月14日提交的U.S.临时专利申请No.61/570,389和2011年12月14日提交的U.S.临时专利申请No.61/570,403的优先权，这些文献的公开内容以全文引用的方式合并于此。
背景技术
1.技术领域
本发明一般地涉及光纤。更具体地，本发明涉及大模场面积纤维，其用作光纤并呈现出最小化弯曲引起的对光纤滤波特性的限制的折射率曲线。
2.现有技术
在基于光纤的技术的领域中，越来越关注使用大模场面积纤维，包括基于纤维的光纤，以期望过滤或抑制特定的光波长。已知这种大模场面积滤波器光纤能够克服多种非线性损伤。例如，在一些光纤放大器和激光器中，受激拉曼散射(SRS)会限制功率和效率。抑制与SRS相关的波长被证明能够显著地改善这种放大器和激光器的性能。一些放大器还要求抑制某一波长(例如，1060nm)处放大的自发辐射或杂散激光，从而以有竞争性的增益或本质上更低的增益提供某一波长(例如，940nm)的有效放大。相似地，波长过滤被证明在诸如通信、传感等应用中是显著有利的。
在大模场面积滤波器光纤中，典型地，在滤波程度、有效面积和弯曲损耗之间有一个折衷，例如，随着模场面积增大会更加难以获得期望的滤波程度。其他特性(光束质量、泵浦吸收、双折射等)在整体性能上也发挥重要的作用，并限制滤波程度。
弯曲微扰在确定弯曲损耗和滤波程度上都发挥着重要作用。对于在操作中合理处理和封装传统滤波器光纤典型地需要弯曲半径，弯曲微扰显著恶化了可达到的性能。
在大功率放大器和激光器中使用传统滤波器光纤时，例如，由当滤波器光纤布置为实际线圈尺寸时未获得大的有效面积、低的弯曲损耗和强效的滤波，限制整体系统性能(输出功率、脉冲能量等)。
已采用至少两种方法来最小化滤波器光纤中由弯曲引入的损耗。一种方法中，通过合并非常抗弯的棒状纤维来保持合成光纤大致是直的。通过强迫棒状光纤保持基本直线，可显著地减少由弯曲导致的损耗。这种方法在许多应用中是不可实施的，特别是纤维长度为一米或更长的量级。即，这种方法可实现大面积、低损耗和强滤波，但满足不了一些应用中需要的光纤布置的限制。
第二种方法涉及通过定义待使用的特定“线圈(coil)”(与封装和光纤布置中的其他实际限制一致)然后根据特定的线圈半径(和圈数)使用滤波器光纤，来预先确定固定的弯曲损耗，。这种方法受制于上述由弯曲引入的限制，例如模场面积、弯曲损耗和滤波之间的折衷。类似地，这种方法被认为限制了大面积滤波器光纤的应用，也限制了领域实施中的修改和滤波器光纤使用的多样化。
因此，本领域需要一种大模场面积滤波器光纤，当该光纤布置在实际线圈尺寸中时，能够同时获得大的有效面积、低的弯曲损耗和强效的滤波。
发明内容
通过提供包括具有纵轴的纤芯区域的光纤，在本领域中解决了上述问题并实现了技术方案。包层区域围绕纤芯区域。纤芯区域和包层区域被配置为在纤芯区域中在轴的方向上以基横模式支持并引导信号光的传播。光纤具有由弯曲引入的等效折射率，其在包层区域中的梯度对模式的损耗和滤波特性有较大的影响。包层区域的至少一部分具有与由弯曲引入的梯度相反的渐变折射率。包层区域被配置为具有大致平坦的等效折射率，响应于光纤的弯曲。
在一个实施例中，渐变折射率的斜率(当光纤是非弯曲的)大致是负的。渐变折射率可以是线性的，具有大致恒定的斜率。在一个实施例中，渐变折射率的斜率包括预定数量的阶梯。
在一个实施例中，包层区域包括内包层区域和外包层区域，且光纤进一步包括在纤芯区域和内包层区域之间形成的沟槽区域。包层区域具有与由弯曲引入的梯度相反的渐变折射率的部分在内包层区域的至少一部分上延伸。对于给定模式的任意光纤，关于弯曲的临界半径是滤波特性的重要度量。通过引入具有与由弯曲引入的梯度相反的折射率斜率的区域，所提出的方案允许通过设计来确定临界半径。例如，包层区域具有与由弯曲引入的梯度相反的渐变折射率的部分延伸至区分内包层区域和外包层区域的边界。这种情况下，临界半径也可延伸至该边界。光纤被配置为基本无损耗地引导短波长处的基模式，而在长波长处呈现高损耗。
在一个实施例中，外包层区域和沟槽区域可以具有相同的折射率。内包层区域的预补偿部分中，作为径向位置函数的光纤的材料折射率等于模式有效折射率减去补偿项。
在另一实施例中，外包层区域由至少一个玻璃管或无掺杂的二氧化硅形成。至少一个玻璃管包括市售管，例如，Heraeus F300玻璃。沟槽区域由无掺杂的二氧化硅或至少一个玻璃管形成。
在一个实施例中，纤芯区域包括使其折射率增加到大于包层区域的至少一种掺杂物。至少一种掺杂物为Ge、Al和P中的至少一种。在另一实施例中，纤芯区域包括降低折射率的至少一种掺杂物，可以是F或B。在另一实施例中，纤芯区域包括使光纤产生增益的至少一种掺杂物，可以是稀土元素或Cr。
纤芯区域的横截面可为圆形、环形、椭圆形、多边形或其它多种复杂形状。
通过提供一种制造光纤的方法，在本领域中解决了上述问题并实现了技术方案，其包括下述步骤，形成具有纵轴的纤芯区域；以及形成围绕纤芯区域的包层区域，纤芯区域和包层区域被配置为在纤芯区域中在轴的方向上以基横模式支持并引导信号光的传播，光纤具有由弯曲引入的等效折射率的梯度，表现出模式传导中的损耗，包层区域的至少一部分具有与由弯曲引入的梯度相反的渐变折射率。在一个实施例中，可以使用MVCD沉积方法或堆积方法制造光纤。
附图的简要说明
根据下文介绍的示范实施例的详细描述，并考虑结合附图，能够更容易地理解本发明，其中相似的附图标记表示相似的元件，其中：
图1是根据本发明的实施例的，大模场面积滤波器光纤的渐变折射率纤芯区域的示意图。
图2示出了示例的一段传统大纤芯直径光纤，其已被弯至呈现定义的弯曲半径。
图3A和图3B示出了弯曲对传统非滤波光纤的折射率的影响，图3A示出大致“直”的光纤段的折射率曲线，图3B示出如图2弯曲的光纤的等效折射率曲线。
图4A图示地绘出了对于具有折射率曲线的一个传统滤波器光纤的滤波损耗与波长的对照。
图4B是滤波损耗与数个传统弯曲滤波器光纤的有效面积Aeff对照的图表，每个光纤具有约12cm的弯曲半径。
图5A是传统直的滤波器光纤的折射率曲线。
图5B是当滤波器光纤弯曲时，传统滤波器光纤的等效折射率曲线。
图6A是根据本发明实施例，当滤波器光纤是直的时，预补偿的滤波器光纤的折射率曲线。
图6B是根据本发明实施例，当滤波器光纤弯曲时，预补偿的滤波器光纤的折射率曲线。
图7A和图7B分别绘出了根据本发明实施例，当滤波器光纤是直的和弯曲时，预补偿的滤波器光纤的另外的折射率曲线。
图8示出了绘出的示意性目标折射率曲线和折射率曲线中的不规则，及最终加成的总折射率曲线。
图9A和图9B根据本发明实施例的分别绘出了与距设计为预补偿的滤波器光纤的中心的距离对照的，相对折射率的直的和弯的曲线。
图9C是两个提出的设计与数个传统弯曲滤波器光纤的滤波损耗与有效面积Aeff对照的图表，每个光纤都具有约12cm的弯曲半径。
图10A示出了根据本发明实施例，没有限制的弯曲补偿的折射率曲线的一个例子。
图10B示出了根据本发明实施，其中nout-ntrench被限制为匹配用于可用优选材料A和B的nA-nB的弯曲补偿的曲线。
图11示出设计为折射率受限的预补偿的滤波器光纤，其中沟槽折射率等于外包层折射率。以及
图12A和图12B示出了根据本发明实施例，用于在γn/Rbend的内包层区域中设计具有设想的线性梯度的弯曲补偿曲线的简略技术。
可以理解的是，附图仅是为了示意出本发明的概念，可不是成比例的。
具体实施例
图1是根据本发明实施例的大模场面积滤波器光纤100的纤芯区域的示意图。滤波器光纤100可包括具有纵轴104的纤芯区域和围绕纤芯区域的包层区域106。纤芯区域102和包层区域106可被配置为支持和引导信号光在纤芯区域102中在轴104的方向上传播。为此，纤芯区域102的折射率(ncore＝nc)大于包层区域106的折射率(nclad)。优选地，纤芯区域102和包层区域106被配置为优选地以基横模式传播信号光中心波长上的信号光。
术语“信号光中心波长”旨在认可已知的谱线展宽现象，即，没有光源能够发射出精确地在单一波长上的光。相反，典型地，所有光源在中心波长上发射的光强最大，在中心波长两侧延伸的一个波长区间内光强较低。该区间已知为线宽。下文中，信号波长被理解为指固有地具有非零线宽特征的信号光。
滤波器光纤100可以是在包括诸如传输系统、接入系统、传感器设备、机动车等多种应用中使用的标准的、不产生增益的光纤。可选地，滤波器光纤100可以是产生增益的滤波器光纤，其应用在诸如光纤光学放大器和光纤光学激光器中。
纤芯区域102可以是一个单一区域，或是两个或更多个不同区域的组合。一个或多个纤芯区域可具有折射率的梯度(gradient)，例如不同的掺杂物，不同的折射率，和/或，在产生增益的滤波器光纤的情况下，纤芯区域可具有不同的光学增益。包层区域106可以是两个或更多个区域的组合。与纤芯区域相同，包层区域例如可具有不同的掺杂物和域不同的折射率。因此，包层区域106可包括一个内包层区域和径向地设置在内包层区域外侧的一个或多个外包层区域(未示出)。外包层区域例如可包括下掺杂区域(或沟槽(trench))，其具有小于内包层区域的折射率。内包层区域的折射率(nclad)构成了用于测量其它折射率与其的差的参考框架；Δnc＝ncore-nclad，常被称为对比度。
滤波器光纤100可由二氧化硅和特定区域中的一个或多个合适的掺杂物制成。例如，纤芯区域102可包括一个或多个掺杂物，使其折射率大于大体包括纯的或无掺杂的二氧化硅的包层区域106的折射率。示意性的折射率增大掺杂物包括Ge、Al和P。然而，因本领域技术人员熟知的理由，纤芯区域102还可包括一个或多个折射率减小掺杂物，诸如F或B。同样地，内包层区域的特定部分可包括一个或多个折射率减少掺杂物以形成沟槽。一些区域可同时包括折射率增大和折射率减小掺杂物。
如果滤波器光纤100是产生增益的光纤，则纤芯区域102可包括至少一个产生增益的掺杂物(例如，稀土元素或Cr)。产生增益的掺杂物可分布贯穿整个纤芯区域102中，或可仅被限制在一部分纤芯区域中。
虽然在上文中使用术语“半径”暗示了纤芯区域102的横截面为圆形和/或环形，但在实践中，纤芯区域102可以是非圆形的，例如，它们可以是椭圆形、多边形或其它多种复杂形状。尽管如此，为简化和清晰的目的使用术语“半径”是本领域常用的。
图2示出示例的一段已被弯曲至定义的弯曲半径的光纤200。如图所示，弯曲光纤200被定义为具有弯曲半径Rbend，x-y方向如图所示。如上所述，光纤的弯曲已被发现导致模场特性(包括损耗、滤波和有效面积)的改变，。特别地，可确定弯曲光纤200的等效折射率模型，然后分析说明当光学信号在半径Rbend的弯曲附近传输时，在不同横向位置x处通过传播光学信号“可见”的不同的光路长度，如下：
其中，通过定义等效折射率曲线neq 2可调节光路长度，
其被认为是光纤材料的名义折射率曲线(n2)的修正版本。图3A和图3B示出了弯曲对传统非滤波光纤的折射率的影响，图3A示出大致“直”的光纤段的折射率曲线，图3B示出如图2弯曲的光纤的折射率曲线。如图所示，等效折射率沿着斜坡向上偏移，由下式定义：
上述定义的等效折射率模型可得到下述结论，光纤(特别是大面积光纤)中弯曲的效果可被比作在光纤材料自身的曲线上增加恒定的折射率梯度(假定低的对比度)。先前技术中光纤设计集中在控制滤波特性，受制于等效折射率曲线在包层中具有与弯曲所导致的梯度相等的斜率(即，包层具有恒定的材料折射率)的限制。这种限制对模场面积、滤波器性能和弯曲损耗之间施加了重要折衷。然而根据本发明，我们考虑等效折射率曲线具有的斜率在幅度上远小于由弯曲引入的梯度的设计。这种情况下，制造的折射率曲线中的斜率至少部分地消除了由弯曲引入的梯度。在许多大功率应用中，避免在信号光中发生有害的非线性效应是重要的。为此，常使用具有大模场面积(LMA)的纤维。LMA纤维具有相对大的模场直径(MFD)或相对大的模场面积(Aeff)。本领域技术人员了解，仅当模场形状大致为高斯形状时，MFD和Aeff才是相等的参数。然而，当模场形状偏离严格的高斯形状时，MFD通常就不能最佳地描述与非线性有关的传导模场的尺寸的方式。这种情况下，替代地，行业上依赖Aeff，其由下式给出：
其中，E是模式电场的横向空间包络，积分被理解为在光纤的整个横截面积上执行。当模场形状接近于轴对称(即，关于光纤的旋转纵轴对称)的高斯函数时，MFD是用于模式直径的合适的度量，其可被表示为：
其中r为径向坐标。当模场形状精确地等于轴对称高斯函数时，Aeff＝π×MFD2/4。
虽然LMA光纤有利地减少了非线性效应，但它们不利地对弯曲畸变更加敏感，减小了Aeff并对光学模式进行了径向偏移和畸变。模式尺寸会影响其他重要的系统方面，诸如熔接损耗。
对于传统滤波器光纤，在模场面积和滤波器敏感度或锐度之间存在固有的折衷。图4A图示地绘出了对于具有如插图(下文中将详细描述)所示的折射率曲线的一个传统滤波器光纤的滤波损耗与波长的对照。图4B是滤波损耗与数个传统弯曲滤波器光纤的有效面积Aeff对照的图表，每个光纤具有约12cm的弯曲半径。如图4A和图4B所示，对所能实现多大程度的滤波(或噪音波长的抑制)有一个限制(如黑色虚线所示)。该限制随有效面积减小。
图5A是传统直的滤波器光纤的折射率曲线700。图5B是当滤波器光纤弯曲时，传统滤波器光纤的折射率曲线700’。在图5A的直的光纤曲线(profile)中，典型地，曲线700在靠近光纤中心的纤芯区域702中具有高的折射率，在区域704中折射率迅速降低，而后进入已知为沟槽706的大致低折射率区域中，随后在区域708中折射率迅速增大并在包层区域710达到稳定。
理想地，若无扰动，图5A的传统滤波器光纤被配置为无损耗地严格地引导低波长信号光的模式，如虚线714所示(即，绘出了短波长处的有效折射率neff)。同时，如虚线712所示(即，绘出了长波长处的有效折射率neff)，图5A的传统滤光器光纤被配置为在长波长处具有高损耗。
传统滤光器光纤，当被弯曲时如图5B所示，在包层区域710中发生漏光(leaky)，即，滤波器光纤等效折射率曲线700’随半径增大呈现“向上倾斜”或由弯曲引入的梯度。在包层区域710中的临界弯曲半径716处，如虚线714和倾斜的曲线700’的交点所示，由于不再传导较短波长，因而选择性被降低了。
弯曲越紧，临界半径距纤芯区域702的中心越近，从而对于日益增多的较低波长选择性减低了。这迫使这种设计具有小于期望的有效模场面积。因此，原理上传统滤波器光纤可实现的理想性能在盘绕的滤波器光纤的实践中是无法获得的。
图6A是根据本发明实施例，当滤波器光纤是直的时，预补偿的滤波器光纤801的折射率曲线800。图6B是根据本发明实施例，当滤波器光纤弯曲时，预补偿的滤波器光纤801’的折射率曲线800’。预补偿滤波器光纤801、801’包括靠近光纤中心的纤芯区域802和绕纤芯区域802形成的包层区域806。包层区域806被配置为引导由纤芯区域802支持的模式。在操作中，包层区域806具有被设计为在引导特定波长处的模式中减少损耗的折射率。在一个实施例中，包层区域806的至少一部分808具有与由弯曲引入的有效梯度相反的渐变型折射率。
在一个实施例中，包层区域806可包括内包层区域812和外包层区域814。沟槽区域816可形成在纤芯802和内包层区域812之间。图6A绘出了内包层区域812具有子区域808，其折射率的倾斜预补偿了预期在内包层区域812的整个范围上的由弯曲引入的梯度。
在光纤的等效折射率接近模式的有效折射率的区域中，弯曲损耗对折射率曲线最敏感。因此，如图7A和图7B所示，即使仅是光纤曲线的该部分具有预补偿的倾斜，弯曲补偿也是有效的。参见图7A，在一个实施例中，滤波器光纤901的折射率曲线900中预补偿倾斜仅在内包层区域912的一部分908上延伸(优选地，包括内包层外侧的区域)。图7A示出大致连续的预补偿倾斜902。参见图7B，在可选实施例中，滤波器光纤901’可被制造为具有几个下降式阶梯918。在图6A、图7A、图7B中，内包层区域812、912的渐变折射率部分808、908具有与由弯曲引入的梯度相反的梯度。
再参见图6A，折射率曲线800在靠近光纤中心的纤芯区域802中具有高的折射率，在区域803中折射率迅速降低，而后进入大致低折射率的沟槽区域816中，随后在区域807中折射率迅速增大。与在包层区域中呈现大致平台的图5A的滤波器光纤不同，图6A的内包层区域812的折射率呈现下降式斜率或渐变以预补偿滤波器光纤801中期望的弯曲。
若无扰动，图6A的预补偿滤波器光纤801被配置为无损耗地严格地引导低波长信号光的模式，并且在长波长处呈现出高损耗。如图6B所示被弯曲时，滤波器光纤801没有漏光，即，随着半径增大至折射率曲线与外包层区域814交点处的临界半径820，滤波器光纤的等效折射率曲线800’呈现大致平坦的等效折射率。因而在内包层区域812的至少一部分中保持了选择性。现通过设计来确定用于短波长漏光的临界半径820。
在图6A绘出的实施例中，滤波器光纤801的预补偿部分808具有折射率梯度
dn/dr＝-nsubstrate/Req
其中，nsubstrate是滤波器光纤801的名义折射率(例如，二氧化硅的折射率＝1.45)，Req是马库塞(Marcuse)模型中的等效弯曲半径。如图6B所示，当滤波器光纤801弯曲时，等效折射率决定光学性能，其具有大致平坦的区域822因而更益于大的有效模场面积。
在一个实施例中，Req简单地为滤波器光纤线圈的物理半径。在另一实施例中，为应变或其它效应，调整物理线圈半径(Rcoil)以提供等效半径(例如，Req＝Rcoil/0.8)。此外，实际光纤中的曲率半径从不是完美一致的，滤波器光纤801具有较小曲率半径的某些部分可能导致大部分损耗，因而Req可以依赖于以更加复杂的方式的光纤的具体处理和放置，或根据经验来确定。在另一实施例中，滤波器光纤可设计用于预期的布置或用在不同的布置中。预补偿可以在一个布置范围(例如，线圈尺寸)内提供了显著的优势，但预期曲率和实际曲率之间大的失配会导致性能的退化(例如，高的弯曲损耗、不充分的滤波、多模式等)。
在另一实施例中，在内包层区域812、912的预补偿部分中作为径向位置r函数的滤波器光纤的材料折射率近似等于模式有效折射率neff减去补偿项，或：
nportion～neff(1-r/Req)
其中，Req小于50cm，且预补偿部分的范围较大，示例地大于20微米。
纤芯区域802的折射率、纤芯区域802的半径和沟槽部分816的折射率一起大致确定出单个波长(在该波长处期望低损耗)处和噪音波长(在该波长处期望较大的抑制)处基模式的有效面积Aeff和有效折射率neff。相对于基模式有效折射率的包层区域806的等效折射率(包括补偿倾斜和弯曲扰动)分别确定了在信号和噪音波长处的损耗。在优选实施例中，包层区域806的等效折射率在包层区域806可能的最大部分上应落入信号波长折射率neff(λsignal)下方，但仍在噪音折射率neff(λnoise)上方。如图6B所示，这在弯曲扰动被预补偿时得到了最佳的实现(并且，即使弯曲扰动未被完美地补偿时，也能一定程度地实现)。在一些优选实施例中，预补偿滤波器光纤801包括具有大径向范围的包层区域806，其具有显著的负折射率梯度。
实际制造的曲线可具有明显的不规则，这可以被本领域普通技术人员理解为本发明的益处。图8示出了绘出的示意性目标折射率曲线1000和折射率曲线中的不规则1002，及最终加成的总折射率曲线1004。总折射率曲线1004的梯度明显偏离目标折射率曲线1000的梯度，但计算的加成的总折射率曲线1004的性能仍然非常好。了解本发明益处的本领域普通人员可以理解，梯度的趋势或平滑化的梯度在大的包层区域上匹配目标梯度。
在一个实施例中，如图8所示，目标折射率曲线的梯度可具有径向范围＞40微米的预补偿区域。
图9A和图9B分别绘出了与距根据本发明实施例设计为预补偿的滤波器光纤的中心的距离对照的相对折射率的直的和弯的曲线。在示出的实施例中，Aeff被选择为约150μm2，比传统W-光纤的敏感度大10倍以上，如图9C所示。有效折射率差被选择为约neff(1060nm)-neff(1135nm)～0.6×10-4。光纤被选择为径向对称。图8A-图8C的例子示出可采用不同的信号损耗阈值，例如0.1dB/m。最终，阈值应选择为适合期望的光纤长度和可接受的信号损耗。
类似地，噪音波长的抑制程度依赖于应用和系统参数。典型地，用于增益光纤的光纤长度可为几米(例如，用于具有强泵浦吸收的纤芯泵浦的Yb光纤)，或可为几十米(例如，用于包层泵浦的掺Er光纤)。对于非增益掺杂的光纤，长度可在宽很多的区间上变化，包括比1m小很多的长度。噪音损耗的总量(等于噪音损坏速率乘以长度)至少应为几dB，但优选地大于20dB。例如，因此优选地对于短光纤长度(例如2m)，噪音损耗速率大于10dB/m，以实现20dB的产品。对于较长的长度(例如20m)，1dB/m损耗足以引起大的总损耗。对于增益光纤，可相对于泵浦吸收来规定合适的信号损耗和噪音损坏速率(都以dB/m为单位)：噪音损耗应至少为泵浦吸收的20％，且优选地为应至少为泵浦吸收的100％。信号损耗应小于泵浦吸收的5％，且优选地小于泵浦吸收的1％。
本发明主要地旨在用于有效面积太大而不能通过更多的传统方法获得。因此，其主要地旨在用于有效面积大于50平方微米，特别地大于100平方微米。
非常精确地定义的折射率曲线是期望的，以获得最佳的性能。优选的制造方法可提高折射率曲线的精确度，简化制造，或降低成本。在一个实施例中，通过传统沉积法(例如MVCD)或通过“微结构化”制造方法(堆积)可制造弯曲补偿的滤波器光纤。这种考虑和制造方法会对设计产生限制。图10A示出了没有限制的弯曲补偿折射率曲线的一个例子，图10B示出了nout-ntrench被限制为匹配用于可用优选材料A和B的nA-nB的弯曲补偿曲线。可调整其它参数(例如，沟槽宽度)以满足具有限制的设计需求。
在另一实施例中，外包层可部分地由纯二氧化硅形成或由市售的玻璃管形成。优选地，可使用具有纯二氧化硅的折射率或略大(0-5e-4)的管，因其成本低廉且易于预期的折射率。其它区域可由纯二氧化硅或市售管形成。例如，沟槽区域可为纯二氧化硅。
通过可用优选材料可限制两个区域之间的折射率差。例如，两个区域可由相同的材料形成，从而折射率差为零，例如nout-ntrench≈0。在另一实施例中，通过使用一个贺利氏(Heraeus)F300玻璃管形成外包层的一部分，并由诸如真空相位沉积的其它源得到的无掺杂二氧化硅形成沟槽，以利用已知的事实，即，由于杂质和缺陷的原因，名义上纯的和无掺杂的二氧化硅的折射率依赖于制造条件和方法而发生变化。这会导致折射率差，例如，nout-ntrench≈5×10-4。
在另一实施例中，可设计预补偿滤波器光纤具有如图11所示的折射率限制，其中沟槽折射率等于外包层折射率。
在一个实施例中，如图11所示，目标折射率曲线的梯度可具有径向范围＞30微米的预补偿区域。
图12A和图12B示出了用于在γn/Rbend的内包层区域中设计具有设想的线性梯度的弯曲补偿曲线的简略技术。在内包层区域中预补偿弯曲所需的渐变折射率被选择为使得Δn/Δr～γn/Rbend和γ～1(γ～0.8)。在一个实施例中，Rbend＝12cm，γ～0.8，梯度～0.1/cm～10-5/μm。简化的结构能够估算出所能实现的两个波长(λsignal和λnoise)之间的相对漏光程度。如图11B所示，粗略估算相对漏光比为：
κ＝(2π/λ)(2nΔneff)1/2
场～exp(-Δκr)
相对漏光～exp(-2(2π/λ)(2nΔneff)1/2Δr)
相对漏光～exp(-2κΔr)
例如，如果Δr～50微米、且Δneff～0.6×10-4，则相对漏光为～4×10-4。
可以理解的是，具体实施例仅是本发明的示例，在不背离本发明范围的情况下，本领域技术人员可得到上述实施例的多种变型。因而，所有这些变型都旨在包括在下述权利要求及其等同物的范围内。

Claims (13)

1.一种光纤，包括：
具有纵轴的纤芯区域；以及
围绕纤芯区域的包层区域，纤芯区域和包层区域被配置为在纤芯区域中在所述轴的方向上以基损模式支持并引导信号光的传播，光纤在该光纤的等效折射率中具有由弯曲引入的梯度，包层区域的至少一部分具有与基横模式的在等效折射率中的由弯曲引入的梯度相反的渐变折射率，
其中，包层区域包括内包层区域和外包层区域，且光纤进一步包括在纤芯区域和内包层区域之间形成的沟槽区域，并且
其中，在内包层区域的预补偿部分中，作为径向位置的函数的光纤的等效折射率等于模式有效折射率减去补偿项。
2.根据权利要求1的光纤，其中包层区域被配置为响应于光纤的弯曲具有大致平坦的等效折射率。
3.根据权利要求1的光纤，其中渐变折射率的斜率大致是负的。
4.根据权利要求3的光纤，其中渐变折射率的斜率是恒定的。
5.根据权利要求3的光纤，其中渐变折射率的斜率包括预定数量的阶梯。
6.根据权利更求1的光纤，其中包层区域具有与由弯曲引入的梯度相反的渐变折射率的部分在内包层区域的至少一部分上延伸。
7.根据权利更求1的光纤，其中包层区域具有与由弯曲引入的梯度相反的渐变折射率的部分延伸至区分内包层区域和外包层区域的边界。
8.根据权利要求1的光纤，其中光纤被配置为在短波长处基本无损耗地引导基横模式，而在长波长处呈现高损耗。
9.根据权利要求1的光纤，其中外包层区域和沟槽区域具有相同的折射率。
10.根据权利要求1的光纤，其中纤芯区域包括使其等效折射率增加到大于包层区域的至少一种掺杂物。
11.根据权利要求1的光纤，其中纤芯区域包括使其等效折射率降低到大于包层区域的至少一种掺杂物。
12.根据权利要求1的光纤，其中纤芯区域包括使光纤产生增益的至少一种掺杂物。
13.根据权利要求1的光纤，其中纤芯区域的横截面为圆形、环形、椭圆形或多边形中的一种。
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