CN108732679A - 光纤结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供光纤结构，属于光纤技术领域。该光纤结构包括纤芯、包层和设置于包层内的、矩形孔，纤芯和矩形孔之间形成复合模式，纤芯的光功率耦合至矩形孔时第一预设数量的光功率耦合进入复合模式中，第二预设数量的光功率耦合进入矩形孔中，矩形孔中的光功率耦合至纤芯时，复合模式中的第三预设数量的光功率耦合进入纤芯中，矩形孔中的第四预设数量的光功率耦合进入纤芯中。本发明中的纤芯的功率耦合至矩形孔内时在光纤纤芯和矩形孔之间形成复合模式，矩形孔的光功率从矩形孔耦合至纤芯时，矩形孔的第四预设数量的光功率耦合进入纤芯中，复合模式中的第三预设数量的光功率随之耦合至纤芯，可以将光纤作为模式转换器，结构简单。
Description
技术领域
本发明属于光纤技术领域，涉及光纤结构。
背景技术
光子晶体光纤(Photonic Crystal Fiber)又被称为微结构光纤或多孔光纤，是一种近年来引起广泛关注的新型光纤[J.C.Knight，et al.Opt.Lett.21 (1996)p.1547.；Errata，Opt.Lett.22(1997)p.484]，它的横截面上有较复杂的折射率分布，通常这类光纤的包层区含有不同排列形式的贯穿整根光纤的气孔，这些孔的尺度与光纤波长大致在同一数量级，光波可以被限制在其芯区传播。根据导光机制的不同，光子晶体光纤可以分为两大类[J.C.Knight，et al. Science，2002，296(5566)，p276]：全反射导光型(Total InternalReflection，TIR) 和带隙导光型(Photonic Band Gap，PBG)。最近的研究[F.Luan etal.Opt.Lett. 29(2004)p.2369；A.Argyros et al.Opt.Express 13(2005)p.309]发现在全固体光纤中也能实现带隙型导光的机制，被称为全固体带隙光纤(All-solid BandGapFiber)，它的横截面用孤立的高掺杂材料取代气孔排列在低折射率的背景材料上，芯区缺失高掺杂材料。文献[A. Argyros et al.Opt.Express 13(2005)p.309]报道了掺杂材料相对折射率仅 1％、背景材料为石英的全固体带隙光纤。这种光纤的出现表明可以利用通常的光纤拉丝技术制造带隙材料。相对空芯带隙光纤而言，这种全固体带隙光纤更有利于实现那些广泛应用于光子技术领域的光器件，如芯区进行稀土掺杂的光纤放大器和光纤激光器、光纤光栅写入等。此外，相对带有空气孔的光纤而言，它们在优化熔接损耗和提高光纤机械可靠性等方面应该更有优势。
然而，目前对于该类型光纤，即使利用损耗相对较低的高阶带隙进行导光，其传输损耗相对常规固体光纤也高很多，如文献[G.Bouwmans et al.Opt. Express 13(2005)p.8452]报道的利用第三阶带隙在1550纳米的损耗约 20dB/km。此外，这类型光纤经常表现出很差的抗弯曲性能，即使是利用限制损耗(Confinement Loss)相对较低的高阶带隙进行导光，这类型光纤的损耗也很容易受到光纤变形的影响。从前面提到的文献，也可以发现，当希望损耗相对较低的高阶带隙工作在常规通信波长，一般要求光纤中基本单元的直径(Pitch Λ)显著大于带气孔的光纤的单元直径，相应地，对多层结构而言光纤的几何尺寸必然显著大于常规光纤。
发明内容
本发明针对现有的技术存在的上述问题，提供光纤结构，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种用作模式转换器的光纤。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
光纤结构，包括具有第一折射率的纤芯、包裹在纤芯外周的、具有第二折射率的包层和设置于包层内的、具有第三折射率的矩形孔，所述纤芯和矩形孔之间形成复合模式，所述纤芯的光功率从纤芯耦合至矩形孔时第一预设数量的光功率耦合进入复合模式中，第二预设数量的光功率耦合进入矩形孔中，所述矩形孔中的光功率从矩形孔耦合至纤芯时，复合模式中的第三预设数量的光功率耦合进入纤芯中，矩形孔中的第四预设数量的光功率耦合进入纤芯中。
优选的，所述第一预设数量等于所述第三预设数量。
优选的，所述第二预设数量等于所述第四预设数量。
优选的，所述第一预设数量与第二预设数量之和等于第三预设数量与第四预设数量之和。
优选的，所述纤芯的半径长度为2.2~2.8um。
优选的，所述矩形孔的宽边的长度为2.5~3.5um，所述矩形孔的长边的长度为4.5~5.5um。
优选的，所述第二折射率为1.4466~1.4470。
优选的，所述第三折射率为1.4543~1.4547。
优选的，所述第三折射率大于第一折射率。
优选的，所述第三折射率大于第二折射率。
本发明中的纤芯和矩形孔之间是包层材料，当纤芯中的功率耦合至矩形孔内时，在两者之间的这个区域内会产生一种复合模式，携带能量向前传输，矩形孔中的光功率从矩形孔耦合至纤芯时，矩形孔中的第四预设数量的光功率耦合进入纤芯中，复合模式中的第三预设数量的光功率随之耦合进入纤芯中，这样就可以将光纤作为模式转换器，将光纤结构中的光纤模式、矩形模式以及复合模式在内的三类模式进行转换，结构简单。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1-纤芯，2-包层，3-矩形孔，4-复合模式。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
请参阅图1，本实施例中的光纤结构，包括具有第一折射率的纤芯1、包裹在纤芯1外周的、具有第二折射率的包层2和设置于包层2内的、具有第三折射率的矩形孔3，纤芯1和矩形孔3之间形成复合模式4，纤芯1的光功率从纤芯1耦合至矩形孔3时第一预设数量的光功率耦合进入复合模式4中，第二预设数量的光功率耦合进入矩形孔3中，矩形孔3中的光功率从矩形孔3耦合至纤芯1时，复合模式4中的第三预设数量的光功率耦合进入纤芯1中，矩形孔3中的第四预设数量的光功率耦合进入纤芯1中。
此处，纤芯1和矩形孔3之间是包层材料，当纤芯1中的功率耦合至矩形孔3内时，在两者之间的这个区域内会产生一种复合模式4，携带能量向前传输，纤芯1的光功率从纤芯1耦合至矩形孔3时第一预设数量的光功率耦合进入复合模式4中，第二预设数量的光功率耦合进入矩形孔3中，当矩形孔3中的光功率从矩形孔3耦合至纤芯1时，矩形孔3中的第四预设数量的光功率耦合进入纤芯1中，复合模式4中的第三预设数量的光功率随之耦合进入纤芯1中，这样就可以将光纤作为模式转换器，结构简单。复合模式4也就是脊型模式，它是分布于光纤纤芯1和矩形孔3中间区域的一种模式。这种模式只有当功率从纤芯1耦合到矩形孔3的过程中才会存在，而当功率从矩形孔3耦合到纤芯1的过程中，该模式的功率也会随之耦合到纤芯1中。复合模式4的光功率稳定的存在于纤芯1和矩形孔3的中间区域内，它以一种独立的模式存在，它不与矩形模式相互耦合，而是与光纤模式相互耦合。
第一预设数量可以等于第三预设数量，则从纤芯1耦合到矩形孔3时，分别50%的光功率耦合到复合模式4内和耦合到矩形孔3中，方便检测过程的进行，在复合模式4和矩形孔3中各有相同数量的光功率分析它们的耦合光强，矩形孔3中的耦合光较强，所以可以将本光纤作为高折射率环境的检测，可以实现高折射率的传感。
第二预设数量可以等于第四预设数量，则矩形孔3中的光功率从矩形孔3耦合至纤芯1时，复合模式4和矩形孔3中的光功率各占总共纤芯1处光功率的50%，方便检测过程的进行。
第一预设数量可以与第二预设数量之和等于第三预设数量与第四预设数量之和，这样就可以保证总共的光功率数量不变，提高检测的精度。
纤芯1的半径长度可以为2.2~2.8um，提高光纤光功率耦合的精度。纤芯1的折射率可以为多个值，方便多个检测的进行。
矩形孔3的宽边的长度可以为2.5~3.5um，矩形孔3的长边的长度可以为4.5~5.5um，提高光纤光功率耦合的精度。纤芯1的圆心到矩形孔3中心的距离可以变化，提高检测的多功能性，可以更好地应用在多个场合。
第二折射率可以为1.4466~1.4470，提高矩形孔3中的耦合光强度。
第三折射率可以为1.4543~1.4547，使矩形孔3中的耦合光强度大于包层2内的耦合光强度，可以将本光纤作为高折射率环境的检测，可以实现高折射率的传感。
第三折射率可以大于第一折射率，这样矩形孔3中的耦合光强度大于复合模式4中的耦合光强度，可以将本光纤作为高折射率环境的检测，可以实现高折射率的传感。
第三折射率可以大于第二折射率，这样矩形孔3中的耦合光强度大于复合模式4中的耦合光强度，可以将本光纤作为高折射率环境的检测，可以实现高折射率的传感。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.光纤结构，其特征在于：包括具有第一折射率的纤芯（1）、包裹在纤芯（1）外周的、具有第二折射率的包层（2）和设置于包层（2）内的、具有第三折射率的矩形孔（3），所述纤芯（1）和矩形孔（3）之间形成复合模式（4），所述纤芯（1）的光功率从纤芯（1）耦合至矩形孔（3）时第一预设数量的光功率耦合进入复合模式（4）中，第二预设数量的光功率耦合进入矩形孔（3）中，所述矩形孔（3）中的光功率从矩形孔（3）耦合至纤芯（1）时，复合模式（4）中的第三预设数量的光功率耦合进入纤芯（1）中，矩形孔（3）中的第四预设数量的光功率耦合进入纤芯（1）中。
2.如权利要求1所述的光纤结构，其特征在于：所述第一预设数量等于所述第三预设数量。
3.如权利要求1或2所述的光纤结构，其特征在于：所述第二预设数量等于所述第四预设数量。
4.如权利要求1或2所述的光纤结构，其特征在于：所述第一预设数量与第二预设数量之和等于第三预设数量与第四预设数量之和。
5.如权利要求1或2所述的光纤结构，其特征在于：所述纤芯（1）的半径长度为2.2~2.8um。
6.如权利要求5所述的光纤结构，其特征在于：所述矩形孔（3）的宽边的长度为2.5~3.5um，所述矩形孔（3）的长边的长度为4.5~5.5um。
7.如权利要求1或2所述的光纤结构，其特征在于：所述第二折射率为1.4466~1.4470。
8.如权利要求1或2所述的光纤结构，其特征在于：所述第三折射率为1.4543~1.4547。
9.如权利要求1或2所述的光纤结构，其特征在于：所述第三折射率大于第一折射率。
10.如权利要求1或2所述的光纤结构，其特征在于：所述第三折射率大于第二折射率。
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| WO2006006604A1 (ja) * | 2004-07-13 | 2006-01-19 | Fujikura Ltd. | 孔アシスト型ホーリーファイバおよび低曲げ損失マルチモードホーリーファイバ |
| CN103080796A (zh) * | 2010-06-25 | 2013-05-01 | Nkt光子学有限公司 | 大纤芯面积的单模光纤 |
| CN103676006A (zh) * | 2013-12-13 | 2014-03-26 | 北京航天时代光电科技有限公司 | 一种可调谐的两用光子晶体光纤耦合器 |
| CN105571750A (zh) * | 2016-03-08 | 2016-05-11 | 武汉理工大学 | 一种分布式压力传感系统 |
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Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| WO2006006604A1 (ja) * | 2004-07-13 | 2006-01-19 | Fujikura Ltd. | 孔アシスト型ホーリーファイバおよび低曲げ損失マルチモードホーリーファイバ |
| CN103080796A (zh) * | 2010-06-25 | 2013-05-01 | Nkt光子学有限公司 | 大纤芯面积的单模光纤 |
| CN103676006A (zh) * | 2013-12-13 | 2014-03-26 | 北京航天时代光电科技有限公司 | 一种可调谐的两用光子晶体光纤耦合器 |
| CN105571750A (zh) * | 2016-03-08 | 2016-05-11 | 武汉理工大学 | 一种分布式压力传感系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘建霞 等: "矩形孔光纤的模场特性", 《激光杂志》 * |
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