CN114514454B

CN114514454B - 电磁波导

Info

Publication number: CN114514454B
Application number: CN202080066462.7A
Authority: CN
Inventors: 费塔·贝纳彼德; 卢卡·文切蒂; 法比奥·焦瓦纳尔迪
Original assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Universite de Limoges
Current assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Universite de Limoges
Priority date: 2019-08-02
Filing date: 2020-07-31
Publication date: 2024-08-02
Anticipated expiration: 2040-07-31

Abstract

本发明涉及波导领域。本发明更具体地涉及一种管状电磁波导(1)，所述管状电磁波导包括：中空中心部分(2)，其由围绕该中空中心部分(2)环形分布的第一组至少七个初级中空管(8、9、10、11、12、13、14)限定；和第二组管，其包括至少一个中空次级管(6)；当存在多个中空次级管围绕初级中空管(8、9、10、11、12、13、14)环形定位时，至少一个中空次级管(6)的面积是中空中心部分(2)的面积的0.35至0.50倍。第一组的中空管(8、9、10、11、12、13、14)的尺寸基本相同且彼此相距一定距离。

Description

电磁波导

技术领域

本发明涉及电磁波导的领域，特别是通过抑制耦合机制并且特别是光学、太赫兹和微波域中的波。

本发明提出了一种波导，其允许单模引导，并且在一些情况下，在波导中保持电磁波的偏振。

背景技术

当前使用或研究几种类型的中空光纤。

在这些类型的光纤中，存在通过光子禁带(也称为BIP)引导的具有光子晶体的中空光纤或微结构化中空光纤。这种光纤在非线性光学、光频转换和光谱学领域是有益的。然而，这种类型的光纤具有局限性，特别是在以下方面：

a.线性损耗：对于约为1.5μm的波长，所述线性损耗达到约1dB/km，对于更短的波长(诸如可见光域中的波长)，该值迅速增加，对于这些可见光域中的波长，线性损耗可能达到约为1000dB/km；

b.高功率激光器的延迟：由于光纤芯中的导模与其二氧化硅轮廓显著重叠；呈现的损伤阈值仅略高于相同直径的实芯光纤；

c.带宽：中空BIP光纤的传输带很窄，约为70THz。这些传输带对于诸如非线性光学、频率转换、极短激光脉冲之类的应用来说太窄；

d.色散：尽管在空气中引导，但中空BIP光纤中的色散太高且结构太复杂，这给诸如高分辨率光谱或短激光脉冲之类的应用带来了问题，并且也限制了这种类型的光纤中的单模引导。

通过抑制耦合机制引导的当前中空光纤使得可以在具有相对低色散但具有相对高损耗的宽传输带上引导光。这种类型的光纤的损耗通过使用具有内摆线轮廓的芯来衰减。

当前的研究旨在进一步降低这种类型的光纤的损耗。

此外，由于当前的光纤本质上是多模的，这限制了它们在某些领域(例如电信)中的应用。

发明内容

本发明的主题是一种基于抑制耦合机制的电磁波导，其包括中空中心部分，该中空中心部分的轮廓由围绕中心中空部分环形分布的的第一组至少七个初级中空管至少部分地限定，所述初级中空管的尺寸基本相同、彼此间隔开。根据本发明，所述波导还包括第二组管，所述第二组管包括至少一个中空次级管：当存在多个中空次级管时，所述多个中空次级管围绕初级管环形地定位，所述至少一个中空次级管的面积为中心中空部分的面积的0.35至0.50倍。

初级管能够固定到次级管或固定到支承次级管的包层的壁。

中心中空部分的面积是指在第一组中空管的环形布置内内切的圆的面积。

有利地，中心中空部分的面积与至少一个中空次级管的面积之间的比率或标度律使得可以限制根据本发明的波导的损耗。

有利地，根据本发明的波导尤其例如通过过滤芯的四个第一高阶模式来执行单模波导，以便仅保留芯的基模。

在一个特别有利的实施例中，至少一个中空次级管定位为与第一中空管相对。

在另一个特别有利的实施例中，至少一个中空次级管定位为与两个初级中空管之间的间隙相对。

有利地，初级管能够呈现具有以下形状之一的横截面：

a.圆；

b.椭圆；

c.带条椭圆；

d.至少两个圆，包括第一圆和内切在第一圆内的至少一个第二圆。

有利地，初级中空管能够呈现由包括至少一个内切圆的第一圆组成的横截面：在多个内切圆的情况下，这些内切圆分布在第一圆的内圆周上，所述内切圆彼此相距一定距离。

有利地，如果初级管呈现椭圆的形状的横截面，则所述椭圆的长轴相对于中空中心部分(也称为中空芯)的中心径向地定位。

有利地，如果初级管呈现出带条椭圆的形状的横截面，则所述椭圆被一段分成两部分。

如果初级管呈现出带条椭圆的形状的横截面，则将椭圆的横截面一分为二的段位于所述椭圆的短轴上。

有利地，所述至少一个次级管能够呈现具有以下形状之一的横截面：

a.圆；

b.六边形；

c.正方形；

d.三角形；

e.轮廓由圆弧和多边形的三边组成的形状，又称花瓣形。

次级管能够彼此相距一定距离。

替代地，次级管能够彼此接触。

次级管的横截面能够形成包括至少一个单一元件的网格。

网格能够包括不同形状的多个单一元件。

单一元件能够是多面体的形状。

次级管的横截面例如能够形成六边形单一元件的网格。

次级管的横截面例如能够形成三角形单一元件的网格。

替代地，次级管的横截面例如能够形成基本正方形单一元件的网格。

替代地，次级管的横截面例如能够形成矩形单一元件的网格。

次级管能够形成具有多于一种类型的单一元件的网格，这些单一元件布置为形成三角形、六边形、正方形网或这些布置的组合。

其轮廓由圆弧和多边形的三个边组成的次级管能够分布以形成围绕初级管的至少一个花冠。构成花冠的形状中的每个都能够与其相邻形状邻近。

在本发明的特定实施例中，波导能够是光纤。

光纤能够是微结构化光纤。

初级管和次级管能够由介电材料制成。

第一管和次级管能够具有相同厚度的壁，例如厚度为100nm至2000nm。

中空中心部分、第一管和次级管能够填充有例如空气的气体。

根据本发明的波导尤其通过抑制耦合来引导波。

波导能够引导以下中的波：

a.从极紫外到红外的波；

b.太赫兹波；

c.微波。

次级管的材料能够是具有低吸收系数的材料，诸如Teflon^TM，其折射率大于空气的折射率的1.2倍。

替代地，次级管的材料能够是高反射材料，诸如像铜这样的金属。

替代地，次级管的材料能够是具有低吸收系数的材料，诸如二氧化硅。

次级管的材料能够是二氧化硅类型的透明材料，其折射率阶跃大于真空的折射率的1.2倍。

在一个特别有利的实施例中，根据本发明的波导还能够包括一组杆，至少一个杆定位在两个初级管之间、与次级管相距一定距离。

在这样的实施例中，波导保持被引导波的偏振。

至少一个第三管能够呈现以下形式之一：

a.圆柱形实芯管；

b.椭圆形实芯管；

c.圆柱形中空管；

d.带条圆柱形中空管，其两半在管的整个长度上被分开；

e.带条椭圆形中空管，其两半在管的整个长度上被分开。

根据本发明，能够在波导的包层中产生次级管，并且能够将初级管固定到所述包层的内壁。

在这种情况下，例如，至少一个次级管与包层的内壁之间的距离δ_rr优选地对于初级管是圆形的情况小于0.2*r_tin，或者对于面积等于Aire_in的初级管小于0.2*√(Aire_in/π)。

根据本发明，每个初级管能够固定到次级管的壁。

因此，本发明提供了以下情况，即初级管在真空中制造但固定到能够部分或全部在包层中制造或在真空中制造但固定到例如护套的壁上的次级管。

附图说明

通过阅读非限制性的实施方式和实施例的详细描述以及以下附图，本发明的其他优点和特征将变得显而易见：

[图1a]图1a示出了根据本发明的波导的第一示例，其包括中空芯和两个同心的环形结构，其中，第一环形结构包括七个管并且第二环形结构包括一个管；

[图1b]图1b示出了构成根据本发明的波导的第一环形结构的管的不同可能形状；

[图1c]图1c示出了构成根据本发明的波导的第二环形结构的管的不同可能形状；

[图2]图2示出了根据本发明的波导的第二示例，其包括在第二环形结构中的两个管，该第二环形结构中的两个管定位成面向包括八个管的第一环形结构的两个管之间的间隙；

[图3]图3示出了根据本发明的波导的第三示例，其包括在第二环形结构中的四个管，该第二环形结构中的四个管定位成面向包括八个管的第一环形结构的两个管之间的间隙；

[图4]图4示出了根据本发明的波导的第四示例，其包括在第二环形结构中的两个管，该第二环形结构中的两个管定位成面向包括八个管的第一环形结构的管；

[图5]图5示出了根据本发明的波导的第五示例，其包括在第二环形结构中的四个管，该第二环形结构中的四个管定位成面向包括八个管的第一环形结构的管；

[图6]图6示出了根据本发明的波导的第六示例，其根据本发明包括在第一环形结构中的八个管并且包括在第二环形结构中的八个管；

[图7]图7示出了根据本发明的具有偏振保持的波导的第七示例；

[图8]图8示出了根据本发明的具有单模引导和偏振保持的波导的第八示例；

[图9]图9示出了在第一环形结构中呈现的杆的几种可能形状；

[图10]图10示出了根据本发明的波导的第九示例，其包括在第一环形结构中的九个管和包括花瓣形状的管的第二环形结构；

[图11]图11示出了根据本发明的波导的第十示例，其包括在第一环形结构中的九个管并且包括特别是由具有正方形单一图案的网格组成的第二环形结构；

[图12]图12示出了根据本发明的波导的第十一示例，其包括在第一环形结构中的七个管并且包括特别是由具有六边形单一图案的网格组成的第二环形结构；

[图13a]图13a示出了根据本发明的波导的第一环的第一替代方案，其包括具有圆形横截面的九个管，所述九个管中的每个包括具有圆形横截面的另一个管；

[图13b]图13b示出了根据本发明的波导的第一环的第二替代方案，其包括具有圆形横截面的九个管，所述九个管中的每个包括具有圆形横截面的另三个管；

[图13c]图13c示出了根据本发明的波导的第一环的第三替代方案，其包括具有椭圆形横截面的十个管；

[图13d]图13d示出了根据本发明的波导的第一环的结构的第四替代方案，其包括具有带条椭圆形横截面的十个管。

本发明的一个目的尤其是减少给定阶的传播模式的损耗，并且增加高阶传播模式的损耗。

具体实施方式

本发明的目的尤其是提出一种具有中空中心部分的电磁波导，该中空中心部分由彼此隔离的、由第一管状结构承载的、并且有序以形成环的第一组管(例如称为内环或第一环)以及第二环形结构或外环来界定。第二环形结构能够有利地包括围绕由内环的管形成的环来定位的第二组管。

本发明能够应用在不同的领域，特别是用于在光学、太赫兹和微波域中引导波。

图1a示出了根据本发明的电磁波导1的第一示例。第一电磁波导1能够是通过抑制耦合来引导的中空光纤。

波导1包括能够填充有空气或者填充有惰性气体或甚至能够是真空的中空中心部分或中空芯2。中空芯2能够具有最小直径2R_c，R_c对应于中空芯2的半径。围绕中空芯2定位第一环4或圆柱形内环4或者甚至第一环形结构4，其与中空芯2一样包含在真空中并延伸到波导的整个长度上。内环4具有内半径R_c和外半径R_st。

内环4包括彼此相距一定距离的多个初级中空管8、9、10、11、12、13、14。例如，如图1a所示，第一波导1能够包括具有圆形横截面的七个初级管。两个初级管之间的距离能够为δ_tt。距离δ_tt优选地大于零。对于具有半径为r_tin的圆形形状的第一环的管，距离δ_tt优选但非限制性地等于或小于0.1r_tin，或者对于具有面积为Aire_in的非圆形管，距离δ_tt优选但非限制性地等于或小于距离δ_tt能够为800nm至2μm。

R_c、r_tin和δ_tt能够通过以下关系联系起来：

其中，N表示内环4的初级管的数量。

对于非圆形管，通过将R_c、r_tin分别替换为和该关系保持有效。

根据本发明的波导有利地包括至少七个初级管。然而，波导能够包括多于七个初级管。

例如，包括六个初级管的波导具有比包括七个初级管的波导更小的芯尺寸。使用至少七个初级管使得可以使损耗最小化，特别是由于芯的尺寸比使用七个初级管更大。

初级管能够由包层3的内壁5来承载。

图1a示出了具有如图1b所示的圆形横截面16的第一形状的初级管8、9、10、11、12、13、14。

图1b示出了初级管16、17、19、103、104的其他可能的形状。第二形状能够具有圆形横截面17并且包括具有圆形横截面18、100、101、102的至少一个其他管。例如，如图1b所示，第二形状能够包括具有圆形横截面18的管。第三形状能够替代地包括包含在第一管19中的具有圆形形状的两个或三个管100、101、102。

例如，包括在初级管19中的管100、101、102能够彼此相距一定距离，并且与初级管19的内表面接触。

初级管的第四横截面形状能够是如图1b所示的椭圆形形状103、104。椭圆的长轴能够径向定向，即在第一波导1的中心的方向上定向。在一个特定实施例中，椭圆104能够是带条椭圆，例如沿着其短直径。条105能够在具有椭圆形横截面104的第一管的整个长度上延伸。

初级管也可以具有彼此不同的横截面形状。

如图1a所示，根据本发明的第一波导1还包括构成第二环的包层3(也称为外环3)，该包层包括直径为2R_tout的至少一个圆柱形中空次级管6。半径R_tout能够在区间[0.6×R_c；0.7×R_c]中。优选地，R_tout＝0.66×R_c。

外环3的内部由实芯材料形成，至少一个中空次级管6插入所述实芯材料中。

至少一个次级管6与内环4的外表面之间的距离为δ_rr。δ_rr能够为负数。优选地，对于圆形管的情况，δ_rr<0.2r_tin，或对于面积等于Aire_in的管，

在图1a中，作为示例，次级管6定位为与两个连续的初级管8与14之间的间隙相对。次级管6能够替代地定位为与第一管8、9、10、11、12、13、14相对。

图1c示出了至少一个次级管的横截面的可能形状的多个示例。第一形状能够是圆形横截面106，第二形状能够是多边形(例如正方形107或三角形)的横截面形状；第三形状能够是六边形横截面108。第四形状109能够是由被六边形或多边形的一部分(例如具有三个分支)来封闭的一部分圆形组成的横截面。第四形状109能够称为花瓣形。

有利地，可以有具有如图1c中所示形状的至少一个次级管和具有不同形状(例如图1c中所示的其他形状、图1b中所示的形状)的其他次级管。

具有圆形横截面的次级管能够彼此相距一定距离。

次级管的横截面能够形成网格，该网格包括具有图1c中所示的横截面形状之一的至少一个单一元件。例如，次级管的横截面能够形成六边形单一元件的网格。替代地，次级管的横截面能够形成三角形单一元件的网格。在另一个可能的实施例中，次级管的横截面能够形成基本为正方形单一元件的网格。

通常，次级管的横截面能够形成包括多于一个的单一元件的网格，所述单一元件布置为形成三角形、六边形、正方形网或这些布置的组合。

在图1a中，第二管状结构7能够形成根据本发明的波导的护套。次级管6能够由第二管状结构7来承载。

有利地，这样的波导使得可以为待传播的模式保持相当低的能量损耗并增加高阶模式的损耗。事实上，当高阶模式没有与次级管相对放置时，该高阶模式能够经由两个连续的初级管之间的间隙泄漏。替代地，当次级管与初级管接触时，高阶模式能够经由次级管泄漏。

图2示出了根据本发明的波导20的第二示例。

与第一波导1类似的第二波导20包括由第一环24围绕的芯29，该第一环由八个初级管200、201、202、203、204、205、206、207构成。所述八个初级管200、201、202、203、204、205、206、207由形成外环的包层25的内壁27支撑。

第二波导20还包括形成外环25的一部分的两个次级管21、22。两个次级管21、22定位成与芯2相对并且与两个连续的初级管200与201之间和204与205之间的两个间隙相对。

当两个连续的初级管之间的距离相对较大时，与两个初级管之间的间隙相对的次级管的构造特别适合。

第二管状结构26能够形成根据本发明的波导的护套。次级管21、22能够由第二管状结构26来承载。

图3示出了根据本发明的单模波传播波导30的第三示例。

与第一波导1类似的第二波导30包括由第一环39围绕的芯38，该第一环由八个初级管300、301、302、303、304、305、306、307构成。八个初级管300、301、302、303、304、305、306、307由形成外环的包层35的内壁37支撑。

第二波导30还包括形成第二环35的一部分的四个次级管31、32、33、34。四个次级管31、32、33、34定位为与第一环39的初级管中的两个之间的间隙相对。在图3中，四个次级管31、32、33、34分别定位为与初级管304与305之间、306与307之间、300与301之间、302与303之间的间隙相对。

第二管状结构36能够形成根据本发明的波导的护套。次级管31、32、33、34能够由第二管状结构36来承载。

图4示出了根据本发明的单模波传播波导40的第四示例。

与第三波导30类似的第四波导40包括由第一环42围绕的芯41，该第一环由八个初级管400、401、402、403、404、405、406、407构成。八个初级管400、401、402、403、404、405、406、407由形成外环的包层43的内壁44支撑。八个初级管400、401、402、403、404、405、406、407例如但并非必须地规则地分布在第一环42内。第四波导40还包括形成第二环43的一部分的两个次级管47、48。两个次级管47、48定位为与第一环42的初级管中之一相对。

第二管状结构45能够形成根据本发明的波导的护套。次级管47、48能够由第二管状结构45来承载。

有利地，初级管47、48与次级管402、406的对准使得可以允许不想要的传播模式泄漏。当初级管之间的空间相对较小时，这种类型的波导结构特别适用。

图5示出了根据本发明的单模波传播波导50的第五示例。

第五波导50包括分布在围绕芯56的第一环57上的八个初级管501、502、503、504、505、506、507、508。初级管501、502、503、504、505、506、507、508能够由形成外环的包层55的内壁59承载。

第五波导50还包括第二环55，该第二环包括次级管51、53、52、54。次级管分别定位为与初级管502、504、506、508相对。次级管502、504、506、508能够彼此相距一定距离。

第二管状结构58能够形成根据本发明的波导的护套。次级管51、53、52、54能够由第二管状结构58来承载。

图6示出了根据本发明的单模传播波导80的第六示例。

第六波导80包括分布在围绕芯81的第一环82上的八个初级管84、85、86、87、88、89、800、801。第六波导80还包括第二环83，该第二环包括八个次级管802、803、804、805、806、807、808、809。次级管802、803、804、805、806、807、808、809分别定位为与初级管84、85、86、87、88、89、800、801相对。在图6中，作为示例，每个初级管84、85、86、87、88、89、800、801分别与相对的次级管802、803、804、805、806、807、808、809直接接触。因此，初级管和次级管两两固定并悬在真空中。每个次级管固定到壁810，该壁能够是例如包层或其他护套的内壁。

图7示出了波导90的第七示例。第七波导90是具有偏振保持的波导。通过杆(例如四个杆)的存在来确保偏振保持，杆分布在形成围绕中空芯91的第一环的一部分的初级管之间的两个间隙中的一个内。杆能够具有其面积<0.2×Aire_in(第一组管的面积)的横截面。

第七波导90能够包括第一环92，该第一环包括例如围绕中空芯91的八个初级管95、96、97、98、99、900、901、902。此外，第七波导90能够包括定位在第一环92中的四个杆904、905、906、907。例如，第一杆904能够插入在第一环92上的初级管95与沿顺时针方向转动的下一个初级管96之间。第二杆905能够插入在初级管97与初级管98之间。第三杆906能够插入在初级管99与初级管900之间。初级管902与95之间、96与97之间、98与99之间、900与901之间的间隙不包括杆。

与第一管95、96、97、98、99、900、901、902类似的杆904、905、906、907由围绕第一环92的包层93的内壁来承载。

有利地，将杆904、905、906、907定位在分隔初级管的两个间隙中的一个中使得可以保持在第七波导中传播的波的偏振。

图8示出了根据本发明的具有单模传播和偏振保持的第八波导110的示例。

如图10中所示的第八波导110结合了具有偏振保持的第七波导90和具有单模传播的第三波导30的优点和功能。

第八波导110包括被第一环112包围的中空芯111。第一环112包括八个初级管1120、1121、1122、1123、1124、1125、1126、1127。杆1128、1129、1130、1131插入在两个连续的初级管之间的两个间隙中的一个中。例如，第一杆1128能够插入在两个初级管1120、1121之间，第二杆1129能够插入在两个初级管1122与1123之间，第三杆1130能够插入在两个初级管1124与1125之间，第四杆1131能够插入在两个初级管1126与1127之间。

此外，第八波导110包括第二环113，该第二环包括四个次级管116、117、118、119。次级管能够例如定位为与期间没有插入杆的初级管1121与1122之间、1123与1123之间、1125与1126之间、1127与1120之间的间隙相对。

有利地，将杆1128、1129、1130、1131定位在分隔初级管1120、1121、1122、1123、1124、1125、1126、1127的两个间隙中的一个中使得可以保持在根据本发明的波导中传播的波的偏振。将次级管116、117、118、119定位为面向两个分离初级管的第二间隙(所述第二间隙不包括杆)，使得可以增加高阶模式的损耗，所述高阶模式大于在根据本发明的波导的芯中优选引导的模式。

图9示出了能够在本发明的框架内使用的杆的不同横截面。第一类杆能够是实芯圆柱形管150。第二类杆能够是具有椭圆形横截面的实芯管151，也称为椭圆形杆151。第三类杆能够是中空圆柱153。第四类杆154能够是具有纵向分隔的中空圆柱形管，该纵向分隔将所述圆柱体分成圆柱体的两个部分；第四类杆能够称为带条管154。第五类杆152能够是具有椭圆形横截面的中空管，其具有沿椭圆形横截面的长轴在杆152的整个长度上的分隔；第五类引导能够称为带条椭圆形管152。

图10示出了根据本发明的波导120的第九示例。

在图10中，第九波导120包括被第一环122包围的中空芯121。

第一环112能够包括九个初级管123。初级管123能够具有图1b中所示的形状之一。初级管123能够由第一环状结构124来承载。

第一环122被第二环125围绕。第二环125能够包括如图1c所示的花瓣109形状的次级管126。

在图10中，作为示例，第二环125包括均匀分布在该第二环125上的呈花瓣形状的十一个初级管126。例如在图10中，花瓣是连续的并且形成第一花冠。在替代实施例中，可以围绕该第一花冠布置至少一个第二花冠。

次级管126由围绕第二环125的包层或护套127承载。

图11示出了根据本发明的波导130的第十示例。

在图11中，第十波导130包括被第一环132包围的中空芯131。

第一环132包括作为示例的九个初级管133。初级管133能够具有图1b中所示的形状之一。

第一管133能够由网格134支撑。

第十波导130还包括第二环135，该第二环包括次级管136，该次级管形成具有正方形单一图案的网格134。网格被切割为使得围绕第一环132形成第二环135并使得具有呈圆形形状的外轮廓137。

图11示出了护套138，所述护套138围绕第二环135。

图12示出了根据本发明的波导140的第十一示例。

在图12中，第十一波导140包括中空芯141。

中空芯141被包括初级中空管143的第一环142包围。作为示例，图12示出了七个初级中空管143。

初级中空管143能够具有图1b中所示的形状之一。

第一中空管143能够由第一管状结构145承载。

第十一波导140还包括第二环146。例如，第二环146的次级管布置成形成例如具有六边形单一图案(诸如Kagome结构)的网格。具有六边形单一图案的网格被切割以具有圆形内部和外部轮廓。

通常，形成第二环的次级管能够形成包括至少一个单一元件的网格。单一元件能够呈现具有图1b、1c中所示的形状之一或甚至三角形的横截面。

替代地，网格能够由图1b、1c中所示的形状中的多个不同的单一图案、三角形组成。

因此，次级管能够形成三角形或基本正方形或矩形的单一元件的网格。

在图12中，还示出了第十一波导的护套147，其围绕第二环146。

图13a示出了根据本发明的波导的第一环150的第一替代结构的一个示例。图13a示出了根据本发明的初级管151的示例布置。图13a中所示的初级管151具有图1b中所示的初级管16的第二形状。每个第一管151因此包括具有如图1b所示的圆形横截面的其他管152。

作为示例，图13a示出了九个初级管151。该九个其他管例如布置在第一环150的内直径的圆周上，以使其与第一环150的中心的距离最大化。

图13b示出了根据本发明的包括中空芯162的波导的第一环160的第二替代结构的一个示例。对于第二替代方案，第一环包括初级管163，该初级管本身包括其他管，例如三个其他管161，诸如图1b中所示的其他管100、101、102。

作为示例，图13b示出了包括九个初级管161的第一环160。九个初级管161中的每个都包括三个其他管163。其他管163例如由初级管161的内圆周承载。有利地，其他管163布置成使得两个其他管163之间的间隙定位成与第一环160的中心相对。

图13c示出了根据本发明的波导的第一环170的结构的第三替代方案。第一环170围绕中空芯171。图13c中所示的初级管172具有如图1b中所示的椭圆形类型103的横截面。

作为示例，图13c示出了具有椭圆形横截面的十个初级管172。例如，具有椭圆形横截面的初级管172能够布置成使得形成每个第一管172的横截面的椭圆的长轴指向芯171的中心。

图13d示出了根据本发明的波导的第一环180的结构的第四替代方案。第一环180围绕中空芯181。图13d中所示的初级管182具有如图1b中所示的带条椭圆形类型104、105的横截面。作为示例，图13d示出了具有椭圆形横截面的十个初级管182。例如，具有椭圆形横截面的初级管能够布置成使得形成每个第一管182的横截面的椭圆的长轴指向芯181的中心。

椭圆182的条183能够例如沿着其短直径布置在椭圆182中。

当然，本发明的不同特征、形式、变体和实施例能够以各种的组合形式来彼此组合，只要他们并非不兼容或相互排斥。特别地，以上描述的所有变体和实施例能够彼此结合。

Claims

1.一种基于抑制耦合机制的电磁波导，所述电磁波导包括中空中心部分，所述中空中心部分的轮廓由围绕中空中心部分环形分布的第一组至少七个初级中空管至少部分地限定，所述初级中空管的尺寸基本相同、彼此间隔开，所述波导的特征在于其还包括第二组管，所述第二组管包括至少一个中空次级管，所述至少一个中空次级管中的每个的面积为中空中心部分的面积的0.35至0.50倍，当存在多个中空次级管时，这些中空次级管围绕所述第一组至少七个初级中空管的整体环形地定位，其中，所述中空中心部分的面积是指在所述第一组至少七个初级中空管的环形布置内内切的圆的面积，并且其中，波导包括包层。

2.根据权利要求1所述的波导，其特征在于，所述波导执行单模波导，以便仅保留基模。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的波导，其特征在于，所述至少一个中空次级管定位成与初级中空管中的任一个相对。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的波导，其特征在于，所述至少一个中空次级管定位成与两个初级中空管之间的间隙相对。

5.根据权利要求1至2中任一项所述的波导，其特征在于，所述初级中空管呈现具有以下形状中的形状的横截面：

a.圆；

b.椭圆；

c.带条椭圆；

6.根据权利要求1至2中任一项所述的波导，其特征在于，所述至少一个中空次级管呈现具有以下形状中的形状的横截面：

a.圆；

b.六边形；

c.正方形；

d.三角形；

e.轮廓由圆弧和多边形的三边构成的形状。

7.根据前一权利要求所述的波导，其特征在于，所述中空次级管的横截面形成包括至少一个单一元件或具有不同形状的多个单一元件的网格。

8.根据权利要求1至2中任一项所述的波导，其特征在于，所述波导是微结构化的光纤。

9.根据权利要求1至2中任一项所述的波导，其特征在于，所述初级中空管和中空次级管由介电材料制成。

10.根据权利要求1至2中任一项所述的波导，其特征在于，所述初级中空管和中空次级管具有相同厚度的壁。

11.根据权利要求1至2中任一项所述的波导，其特征在于，所述中空中心部分、初级中空管和中空次级管填充有气体或空气。

12.根据权利要求1至2中任一项所述的波导，其特征在于，所述波导通过抑制耦合来引导波。

13.根据权利要求1至2中任一项所述的波导，其特征在于，所述波导引导以下中的波：

a.从极紫外到红外的波；

b.太赫兹波；

c.微波。

14.根据权利要求1至2中任一项所述的波导，其特征在于，所述中空次级管的材料是具有低吸收系数的材料。

15.根据权利要求1至2中任一项所述的波导，其特征在于，所述中空次级管的材料是高反射材料。

16.根据权利要求1至2中任一项所述的波导，其特征在于，所述波导还包括一组杆，至少一个杆定位在两个初级中空管之间、与中空次级管相距一定距离。

17.根据权利要求16所述的波导，其特征在于，所述至少一个杆呈现以下形式之一：

a.圆柱形实芯管；

b.椭圆形实芯管；

c.圆柱形中空管；

d.带条圆柱形中空管，其两半在管的整个长度上被分开；

e.带条椭圆形中空管，其两半在管的整个长度上被分开。

18.根据权利要求1至2中任一项所述的波导，其特征在于，所述中空次级管产生在所述波导的包层中，并且在于，所述初级中空管固定到所述包层的内壁。

19.根据权利要求1至2中任一项所述的波导，其特征在于，每个初级中空管固定到中空次级管的壁。

20.根据权利要求1至2中任一项所述的波导，其特征在于，所述至少一个中空次级管与包层的内壁之间的距离δ_rr对于初级中空管是圆形的情况小于0.2*r_tin，或者对于面积等于Aire_in的初级中空管小于其中，r_tin是圆形的初级中空管的半径。

21.根据权利要求14所述的波导，其特征在于，所述具有低吸收系数的材料是折射率阶跃大于真空的折射率的1.2倍的石英或二氧化硅，或折射率大于空气的折射率的1.2倍的Teflon^TM。

22.根据权利要求15所述的波导，其特征在于，所述高反射材料是金属。

23.根据权利要求22所述的波导，其特征在于，所述金属是铜。