CN105445853A - 一种少模光纤 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种少模光纤，该光纤包括：纤芯与包层；所述纤芯包括：内纤芯与包围所述内纤芯的外纤芯；所述包层包括：包围所述外纤芯的邻芯低折射率层；包围所述邻芯低折射率层的微结构缺陷区；所述微结构缺陷区由间隔排列的高折射率滤模层和低折射率滤模层组成；包围所述微结构缺陷区的邻包低折射率层；包围所述邻包低折射率层的外包层。其中，所述光纤在直波导状态下为非单模光纤，通过适当的弯曲以后，所述光纤的高阶模与所述微结构缺陷区的缺陷模发生强耦合，进而实现滤除所述光纤高阶模的目的，实现单模传输。

Description

一种少模光纤

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，更具体地说，涉及可在小弯曲半径下保持低损耗传输且能够实现单模工作的少模光纤。

背景技术

随着科学技术的光纤通信技术被广泛的应用到人们的日常生活以及工作中，为人们的日常生活以及工作带来了巨大的便利，成为人们日常生活与工作中不可或缺的技术。

常规的单模光纤具有一定的抗弯曲能力，但是在目前生活中，城域网、局域网以及光纤到户、短距离通信等技术已经普遍的运用到人们的日常生活以及工作中，为了方便铺设或者为了减少光纤所占的空间，光纤就需要在小弯曲半径下工作。然而常规的G.652光纤，可以在最小弯曲半径30mm下工作，但是在城域网、局域网以及光纤到户、短距离通信中需要更小的弯曲半径，G.652光纤已经不能满足要求。在国际上提出的G.657光纤解决了G.652光纤所存在的问题，可以在7.5mm甚至5mm的弯曲半径下工作，但是G.657光纤在小弯曲半径下工作的情况下弯曲损耗较大，难以实现长期稳定的在小弯曲半径下工作。

因此，如何提供一种可以实现单模传输且在小弯曲半径下保持低损耗传输的光纤是现阶段亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种少模光纤，该光纤可以实现单模传输且在小弯曲半径下保持低损耗传输。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种少模光纤，该光纤包括：纤芯与包层；

所述纤芯包括：内纤芯与包围所述内纤芯的外纤芯；所述内纤芯的折射率为n₁；所述外纤芯的折射率为n₂；

所述包层包括：包围所述外纤芯的邻芯低折射率层，折射率为n₃；包围所述邻芯低折射率层的微结构缺陷区；所述微结构缺陷区由交替排列的高折射率滤模层和低折射率滤模层组成；所述高折射率滤模层的折射率为n₅；所述低折射率滤模层的折射率为n₆；包围所述微结构缺陷区的邻包低折射率层，折射率为n₄；包围所述邻包低折射率层的外包层，折射率为n₇；其中，所述高折射率滤模层的数量不少于两个；

所述内纤芯与所述外纤芯之间满足：2.0<V<2.65，其中V表示归一化频率，λ₀＝1310nm，a₁表示所述内纤芯的半径；所述光纤各层之间的材料折射率满足：n₁＞n₂＞n₃，n₅＞n₃且有n₃＝n₄＝n₆，n₇≥n₂；

定义在1550nm波长处，所述微结构缺陷区的平均折射率为n_e且满足：0.003＞n₁₁-n_e＞0，n₁₁为纤芯LP₁₁模的有效折射率；其中，n_e＝(n₅S₁+n₆S₂)/S，S₁为所有所述高折射率滤模层的面积之和，S₂为所有所述低折射率滤模层的面积之和；S＝S₁+S₂，为所述微结构缺陷区面积之和。

优选的，在上述光纤中，所述光纤的截止波长大于1.625μm。

优选的，在上述光纤中，所述高折射率滤模层有两层以及所述低折射率滤模层有一层。

优选的，在上述光纤中，所述高折射率滤模层有三层以及所述低折射率滤模层有两层。

优选的，在上述光纤中，所述光纤的内纤芯采用抛物线型结构，所述内纤芯沿所述光纤径向r的折射率分布满足：其中，a₁≥r≥0。

优选的，在上述光纤中，在1550nm波长处，所述光纤能实现有效滤模的弯曲半径R_b应满足：|(n₁₁-n_e)-0.78d_c/R_b|≤0.002；d_c＝(d_X+d_B)/2定义d_c＝(d_X+d_B)/2，这里d_X为所述邻芯低折射率层的半径，d_B为所述邻包低折射率层的半径。

优选的，在上述光纤中，所述光纤能实现有效滤模的弯曲半径R_b应满足：|(n₁₁-n_e)-0.78d_c/R_b|≤0.001。

优选的，在上述光纤中，所述光纤能实现有效滤模的弯曲半径R_b满足10mm≥R_b≥5mm。

优选的，在上述光纤中，所述外纤芯的径向宽度满足：10μm≥a₂≥3μm且有a₂＞a₁；其中，a₂表示所述外纤芯的径向宽度。

优选的，在上述光纤中，所述邻芯低折射率层、所述邻包低折射率层、所述高折射率滤模层以及所述低折射率滤模层的径向宽度的取值范围均为1μm～5μm。

从上述技术方案可以看出，本发明所提供了一种少模光纤，该光纤包括：纤芯与包层；所述纤芯包括：内纤芯与包围所述内纤芯的外纤芯；所述包层包括：包围所述外纤芯的邻芯低折射率层；包围所述邻芯低折射率层的微结构缺陷区；所述微结构缺陷区由间隔排列的高折射率滤模层和低折射率滤模层组成；包围所述微结构缺陷区的邻包低折射率层；包围所述邻包低折射率层的外包层。其中，所述光纤在直波导状态下为非单模光纤，通过适当的弯曲以后，所述光纤的高阶模与所述微结构缺陷区中的滤模层的模式发生强耦合，进而实现滤除所述光纤高阶模的目的，实现单模传输。所述光纤中所述微结构缺陷区形成缺陷模群，使缺陷模与所述光纤高阶模的耦合更强，在更宽的波长和弯曲半径范围内均可实现强的滤模作用。所述微结构缺陷区在直波导状态下的有效折射率较低，因此对所述光纤基模的影响较小，保证了所述光纤基模的低弯曲损耗传输，可在小弯曲半径下保持低损耗传输且能够实现单模工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为一种阶跃光纤在直波导和弯曲情况下的等效折射率分布图；

图2(a)为本申请实施例提供的一种光纤的径向折射率分布图；

图2(b)为本申请实施例提供的一种光纤的结构示意图；

图3(a)为本申请实施例提供的一种光纤在弯曲时，其LP_11a模的模场分布图；

图3(b)为本申请实施例提供的一种光纤在弯曲时，其LP_11b模的模场分布图；

图4(a)为本申请实施例提供的一种光纤的基模的弯曲损耗随弯曲半径的变化曲线图；

图4(b)为本申请实施例提供的一种光纤的LP₁₁模的弯曲损耗随弯曲半径的变化曲线图；

图5为本申请实施例提供的一种光纤的弯曲方向示意图；

图6(a)为本申请实施例提供的一种光纤的基模的弯曲损耗随光波长的变化曲线图；

图6(b)为本申请实施例提供的一种光纤的LP₁₁模的弯曲损耗随光波长的变化曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为一种阶跃光纤在直波导和弯曲情况下的等效折射率分布图。其中，X轴指光纤的弯曲轴，n为折射率。根据光纤的弯曲损耗理论可知，当所述光纤弯曲时，所述光纤的结构可以等效为一直波导，所述光纤的折射率是在原光纤折射率分布的基础上产生一个扰动。即等效的直波导的折射率分布可表示为：其中，n₀(x,y)是未弯曲时光纤的横截面折射率分布，n(x,y)是等效的直波导的折射率分布，χ为材料的弹光系数，对于石英光纤来说，χ值为-0.22，R为所述光纤的弯曲半径。对于阶跃型光纤，当发生弯曲时，所述光纤X轴方向的纤芯与包层折射率均增大。如图1所述，当弯曲到一定程度时，所述包层的折射率将大于所述纤芯折射率，且与所述纤芯距离很近，从而发生泄漏损耗。

参考图1，增大所述纤芯与所述包层折射率差即可使所述包层折射率区域与所述纤芯之间距离增加，从而减少所述光纤的弯曲损耗。然而，根据阶跃光纤的模式理论，归一化频率V>2.405时所述光纤中将出现高阶模。为了保证所述光纤为单模传输，就需要去除所述光纤中的高阶模。

因此，为了实现一种单模且低弯曲损耗传输，本申请提供一种光纤可以实现，参考图2(a)以及图2(b)，图2(a)为本申请实施例提供的一种光纤的径向折射率分布图；图2(b)为本申请实施例提供的一种光纤的结构示意图。该光纤包括：纤芯与包层；所述纤芯包括：内纤芯11与包围所述内纤芯11的外纤芯12；所述内纤芯11的折射率为n₁；所述外纤芯12的折射率为n₂；所述包层包括：包围所述外纤芯12的邻芯低折射率层13，折射率为n₃；包围所述邻芯低折射率层13的微结构缺陷区；所述微结构缺陷区由交替排列的高折射率滤模层15和低折射率滤模层16组成；所述高折射率滤模层15的折射率为n₅；所述低折射率滤模层16的折射率为n₆；包围所述微结构缺陷区的邻包低折射率层14，折射率为n₄；包围所述邻包低折射率层14的外包层17，折射率为n₇；其中，所述高折射率滤模层15的数量不少于两个。所述光纤各层之间的材料折射率满足：n₁＞n₂＞n₃，n₅＞n₃且有n₃＝n₄＝n₆，n₇≥n₂。

定义在1550nm波长处，所述微结构缺陷区的平均折射率为n_e且满足：0.003＞n₁₁-n_e＞0，n₁₁为纤芯LP₁₁模的有效折射率；其中，n_e＝(n₅S₁+n₆S₂)/S，S₁为所有所述高折射率滤模层15的面积之和，S₂为所有所述低折射率滤模层16的面积之和；S＝S₁+S₂，为所述微结构缺陷区的面积。

所述纤芯中的高阶模应具有与所述外纤芯12折射率相近的有效折射率，从而更容易在弯曲时与所述包层中的缺陷模发生耦合，因而，其归一化频率参数应与单模光纤相近。同时，纤芯基模应与普通单模光纤相匹配。为此取所述内纤芯11与所述外纤芯12之间满足：2.0<V<2.65，其中V表示归一化频率，λ₀＝1310nm，a₁表示所述内纤芯11的半径；即当所述外纤芯12径向宽度很宽时，其结构与阶跃结构普通单模光纤相同。即使所述外纤芯12的径向宽度较小，由于基模模场在所述内纤芯11外呈指数衰减，其基模模场也具有类似单模光纤的模场。同时，所述外纤芯12与所述内纤芯11形成整体的纤芯结构，由于所述外纤芯12面积远大于所述内纤芯11，成为大纤芯光纤，从而使形成的LP₁₁模的有效折射率将与所述外纤芯12相近。为此，要求所述外纤芯12的径向宽度a₂大于所述内纤芯11的半径a₁，a₂＞a₁。从而所述外纤芯12的面积至少为所述内纤芯11的三倍以上。

常规通信光纤是单模光纤，即其截止波长小于其通信波长。所述光纤的截止波长大于1.625μm，即其在直波导状态下，在1.55μm波长等常规通信窗口均为非单模传输，是一种少模光纤。其目的是保证所述光纤的所述纤芯与所述包层具有足够的折射率差，使其基模具有低弯曲损耗。为此，需要设计合适的包层结构使其高阶模能够被滤除，从而实现等效的单模传输。

所述微结构缺陷区能支持一定数量的模式，其有效折射率分布在较宽的折射率区间，从而使所述光纤高阶模更容易与其发生耦合。采用多层所述高折射率滤模层15组成缺陷层，可以使各个滤模层形成的缺陷模发生耦合，形成超模群。同时，由于这种微结构缺陷层的等效折射率是所述高折射率滤模层15和所述低折射率滤模层16折射率的平均值，因此，与仅由单层高折射率滤模层15组成缺陷层相比，微结构缺陷层可以保证缺陷模的有效折射率符合要求的前提下，所述高折射率滤模层15与所述低折射率滤模层16的折射率差更大，从而使制作更加容易。所述高折射率滤模层15和所述低折射率滤模层16交替排列。其中，所述高折射率滤模层15由2层到3层组成。

为了使得在相应的弯曲半径下，光纤LP₁₁模与缺陷模发生耦合，则要求在直波导下的缺陷模的有效折射率与光纤LP₁₁模的有效折射率之差处于光纤弯曲引起的微结构缺陷区的折射率的变化范围内。由于微结构缺陷区面积较大，其缺陷模的有效折射率与微结构缺陷区的平均折射率相近。另一方面，LP₁₁模的有效折射率与所述外纤芯12相近。因此，此问题也简化为设计合适的光纤参数，使微结构缺陷区的平均折射率与所述外纤芯12的折射率满足一定的差值。因而，若要求光纤通过弯曲以实现滤除高阶模的目的，则对光纤的弯曲半径有一定的要求。即光纤在使用时，需有意地以一定的弯曲半径范围内进行弯曲，并达到足够的弯曲长度。即需要确定能够实现有效滤模的光纤弯曲半径范围R_b。

所述高折射率滤模层15和所述低折射率滤模层16组成的微结构缺陷区的平均折射率n_e可近似表示n_e＝(n₅S₁+n₆S₂)/S，S₁为所有所述高折射率滤模层15的面积之和，S₂为所有所述低折射率滤模层的面积之和。S＝S₁+S₂，为所有所述高折射率滤模层15和所有所述低折射率滤模层16的总面积之和。

根据光纤的等效弯曲折射率公式可知，当光纤沿X轴正方向弯曲时，在X轴正方向上，处于微结构缺陷区中心位置的折射率的增加量为0.78d_c/R_b，这里d_c＝(d_X+d_B)/2，d_X为所述邻芯低折射率层的半径，d_B为所述邻包低折射率层的半径。由此，要求0.002≥n₁₁-n_e-0.78d_c/R_b≥-0.002。即光纤能实现有效滤模的弯曲半径R_b应满足：|(n₁₁-n_e)-0.78d_c/R_b|≤0.002。

对于更为理想的情况下，微结构缺陷区中在弯曲状态下的折射率应与所述纤芯LP₁₁模的折射率尽量相近，从而增大缺陷模与光纤高阶模的耦合，同时也有效抑制缺陷模对纤芯基模的损耗的影响，因而可进一步要求：|(n₁₁-n_e)-0.78d_c/R_b|≤0.001。

作为实现低弯曲损耗传输的光纤，所述光纤能实现有效滤模的弯曲半径R_b的理想范围为：5mm～10mm，以保证微结构缺陷区的缺陷模的弯曲损耗足够大。

采用的纤芯及周围结构参数可以保证微结构缺陷区对光纤基模影响较小，因此，根据阶跃光纤的模场直径计算公式，可以得到对本申请光纤的另一限制条件，即：F＝8.6μm～9.5μm，这里有F＝2(0.65+1.619V^-3/2+2.879V^-6)a₁。

所述光纤的内纤芯11可以采用抛物线结构，其沿光纤径向r的折射率分布满足：这里a₁≥r≥0。其目的是减小光纤高阶模的有效折射率，并使其高阶模的模场向所述外纤芯12扩展，使其弯曲损耗增大，同时使其与所述光纤基模的折射率差增大。

参考图3(a)以及图3(b)，图3(a)为本申请实施例提供的一种光纤在弯曲时，其LP_11a模的模场分布图；图3(b)为本申请实施例提供的一种光纤在弯曲时，其LP_11b模的模场分布图。当光纤发生弯曲时，其LP₁₁模根据其模场分布的不同，分为LP_11a和LP_11b模，其中LP_11b模具有更高的弯曲损耗。原因是，光纤弯曲后，其模场更容易扩展至包层。

参考图4(a)以及图4(b)，图4(a)为本申请实施例提供的一种光纤的基模的弯曲损耗随弯曲半径的变化曲线图；图4(b)为本申请实施例提供的一种光纤的LP₁₁模的弯曲损耗随弯曲半径的变化曲线图。当光波长为1550nm时，光纤的基模具有较低的弯曲损耗。而两种LP₁₁模的弯曲损耗相差可达一个数量级。对于LP_11b模，其弯曲损耗可达100dB/m以上，因此，在小弯曲半径下缠绕几圈即可去除。而LP_11a模的弯曲损耗相对较小。根据光纤模式理论，LP_11a模和LP_11b模具有互易性，即若弯曲方向调整为沿Y轴方向，则LP_11a模将具有高弯曲损耗。因此，若要更有效地去除LP_11a模和LP_11b模，只须以小弯曲半径，分别沿X轴和Y轴缠绕光纤几圈即可。如图5所示，图5为本申请实施例提供的一种光纤的弯曲方向示意图。即实际使用时，可通过沿相互垂直的两个光纤横截面轴线方向分别缠绕光纤至少两圈，从而达到去除LP_11a模和LP_11b模的目的。

参考图6(a)以及图6(b)，图6(a)为本申请实施例提供的一种光纤的基模的弯曲损耗随光波长的变化曲线图；图6(b)为本申请实施例提供的一种光纤的LP₁₁模的弯曲损耗随光波长的变化曲线图。当光波长越短，光纤的弯曲损耗也就越小。因而，只要光纤基模在1550nm波长时的弯曲损耗满足要求，则其在更短波长时的弯曲损耗也能满足要求。同样，光纤的LP₁₁模的弯曲损耗在1310nm满足要求时，其在更长波长时的弯曲损耗更大，更容易满足要求。

实施例一：

内纤芯11的半径a₁＝4.1μm，外纤芯12的径向宽度a₂＝6μm。邻芯低折射率层13径向宽度为3μm、邻包低折射率层14径向宽度为3μm、高折射率滤模层15径向宽度为3μm、低折射率滤模层16径向宽度为2μm。高折射率滤模层15和低折射率滤模层16分别为三层和两层，光纤结构如图2所示。内纤芯11，外纤芯12，邻芯低折射率层13，邻包低折射率层14，高折射率滤模层15、低折射率滤模层16和外包层17的折射率n₁,n₂,n₃,n₄,n₅,n₆,n₇之间满足：n₁-n₂＝0.005，n₂-n₃＝0.004，n₂-n₅＝0.002，n₃＝n₄＝n₆，n₂＝n₇。

光波长为1550nm时，光纤的基模和LP₁₁模的弯曲损耗如图4所示。光纤的弯曲半径为10、7.5和6mm时，其基模弯曲损耗分别小于0.01和0.05、0.2dB/m。光波长为1310nm时，光纤的弯曲半径为10、7.5和6mm时，其LP_11a模的弯曲损耗分别大于2、20和500dB/m。如图5所示，当波长更短时，其基模的弯曲损耗也越小，而对于LP₁₁模，其波长更长时，其弯曲损耗更大。因此，以6mm弯曲半径沿X轴方向缠绕光纤1圈，再沿Y轴方向以同样弯曲半径缠绕光纤1圈，即可使LP₁₁模的损耗增大15dB以上，从而实现单模传输。光纤在1310nm的模场直径为9μm。

实施例二：

内纤芯11的半径a₁＝4μm，外纤芯12的径向宽度a₂＝6μm。邻芯低折射率层13径向宽度为3μm、邻包低折射率层14径向宽度为3μm、高折射率滤模层15径向宽度为3μm、低折射率滤模层16径向宽度为2μm。高折射率滤模层15和低折射率滤模层16分别为两层和一层。内纤芯11，外纤芯12，邻芯低折射率层13，邻包低折射率层14，高折射率滤模层15、低折射率滤模层16和外包层17的折射率n₁,n₂,n₃,n₄,n₅,n₆,n₇之间满足：n₁-n₂＝0.005，n₂-n₃＝0.007，n₂-n₅＝-0.001，n₃＝n₄＝n₆，n₂＝n₇。

光波长为1550nm时，光纤的弯曲半径为10、7.5和5mm时，其基模弯曲损耗分别小于0.0019、0.015和0.67dB/m，且波长更短时，其弯曲损耗更小。光波长为1310nm时，光纤的弯曲半径为15、10、7.5和5mm时，其LP11模的弯曲损耗分别大于0.6、37和62、191dB/m。因此，以5mm弯曲半径从互相垂直的两个方向分别缠绕光纤2圈，即可实现单模传输。光纤在1310nm的模场直径为8.8μm。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种少模光纤，其特征在于，包括：纤芯与包层；

所述纤芯包括：内纤芯与包围所述内纤芯的外纤芯；所述内纤芯的折射率为n₁；所述外纤芯的折射率为n₂；

所述包层包括：包围所述外纤芯的邻芯低折射率层，折射率为n₃；包围所述邻芯低折射率层的微结构缺陷区；所述微结构缺陷区由交替排列的高折射率滤模层和低折射率滤模层组成；所述高折射率滤模层的折射率为n₅；所述低折射率滤模层的折射率为n₆；包围所述微结构缺陷区的邻包低折射率层，折射率为n₄；包围所述邻包低折射率层的外包层，折射率为n₇；其中，所述高折射率滤模层的数量不少于两个；

所述内纤芯与所述外纤芯之间满足：2.0<V<2.65，其中V表示归一化频率，λ₀＝1310nm，a₁表示所述内纤芯的半径；所述光纤各层之间的材料折射率满足：n₁＞n₂＞n₃，n₅＞n₃且有n₃＝n₄＝n₆，n₇≥n₂；

定义在1550nm波长处，所述微结构缺陷区的平均折射率为n_e且满足：0.003＞n₁₁-n_e＞0，n₁₁为纤芯LP₁₁模的有效折射率；其中，n_e＝(n₅S₁+n₆S₂)/S，S₁为所有所述高折射率滤模层的面积之和，S₂为所有所述低折射率滤模层的面积之和；S＝S₁+S₂，为所述微结构缺陷区的面积。

2.根据权利要求1所述的少模光纤，其特征在于，所述光纤的截止波长大于1.625μm。

3.根据权利要求1所述的少模光纤，其特征在于，所述高折射率滤模层有两层以及所述低折射率滤模层有一层。

4.根据权利要求1所述的少模光纤，其特征在于，所述高折射率滤模层有三层以及所述低折射率滤模层有两层。

5.根据权利要求1所述的少模光纤，其特征在于，所述光纤的内纤芯采用抛物线型结构，所述内纤芯沿所述光纤径向r的折射率分布满足： $n\left(r\right)=\sqrt{n_1^2-(n_1^2-n_2^2){(r/a_1)}^2},$ 其中，a₁≥r≥0。

6.根据权利要求1所述的少模光纤，其特征在于，在1550nm波长处，所述光纤能实现有效滤模的弯曲半径R_b应满足：|(n₁₁-n_e)-0.78d_c/R_b|≤0.002；定义d_c＝(d_X+d_B)/2，这里d_X为所述邻芯低折射率层的半径，d_B为所述邻包低折射率层的半径。

7.根据权利要求6所述的少模光纤，其特征在于，在1550nm波长处，所述光纤能实现有效滤模的弯曲半径R_b应满足：|(n₁₁-n_e)-0.78d_c/R_b|≤0.001。

8.根据权利要求6所述的少模光纤，其特征在于，所述光纤能实现有效滤模的弯曲半径R_b满足10mm≥R_b≥5mm。

9.根据权利要求1所述的少模光纤，其特征在于，所述外纤芯的径向宽度满足：10μm≥a₂≥3μm且有a₂＞a₁；其中，a₂表示所述外纤芯的径向宽度。

10.根据权利要求1所述的少模光纤，其特征在于，所述邻芯低折射率层、所述邻包低折射率层、所述高折射率滤模层以及所述低折射率滤模层的径向宽度的取值范围均为1μm～5μm。