[发明专利]可以抵抗弯曲的影响的光纤

说明书

本申请为2006年12月25日递交的、申请号200610169953.6、发明名称为“弯曲补偿抛物型折射率分布光纤”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及大模场光纤，更特别的是涉及表现出特别设计(以将弯曲引起的光纤有效区域缩减的效应最小化)的折射率分布的大模式区光纤。

背景技术

本发明在由国家标准和技术学院(NIST)授予的授予号为70NANB4H3035的NIST ATP程序下，以美国政府支持作出。美国政府在本发明中具有特定权利。

在光纤通信领域，由于已知大模场(large mode area)光纤可以克服例如拉曼和布里渊散射的各种非线性损失，越来越多的兴趣集中到大模场光纤的使用，特别是关于基于光纤的光放大器之类的制造。然而，已经发现大模场光纤的使用会增加诸如宏弯损耗的其他光纤相关灵敏度，模间耦合和对于光纤折射率分布中的非均匀性的灵敏度的存在。

现有技术中至少有两种方案来将光纤中的弯曲引起的损耗最小化。在一种方案中(实质上为机械解决方案)，是使用特别抗弯曲的类似棒状光纤。通过迫使光纤基本上保持线性，可以显著减少弯曲引起的损耗。然而，在这种光纤的大部分“场(field)”应用中，存在弯曲，甚至将光纤进行缠绕的需求。因此，认为限制光纤弯曲的物理能力是不切实际的解决方案。另一个解决方案与通过定义要使用的特定“缠绕”来确定先天的(a priori)固定的弯曲损耗，然后总是根据特定的缠绕半径(以及匝数)来使用光纤。再次地，认为这种解决方案限制了大模场光纤的各种应用，以及场应用中的修改和这种光纤的使用中的变型。

尽管这些和其他设计考虑了光纤模式的弯曲引起的损耗，仍然忽略了弯曲引起的失真的问题，特别的，包括弯曲引起的有效区域缩减的失真。在使用更传统的核心尺度的之前的传统应用中，这种模式失真影响最小。然而，在大模式光纤应用中，弯曲引起的模失真的存在导致有效区域的显著减少。

从而，技术中存在提供这样一种大模场光纤的需求，这种光纤在各种应用中经受弯曲的时候有效区域不会严重的失真。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的需求，其涉及大模场光纤，更特别的是涉及表现出特别设计(以将弯曲引起的光纤有效区域缩减的效应最小化)的折射率分布的大模式区光纤。

根据本发明，大模场光纤的折射率分布特征是基于传统的弯曲引起的损耗参数，以及影响光纤的有效区域的弯曲引起的失真这两者。根据本发明的大模场光纤的折射率分布将从根本上对弯曲引起的失真进行补偿，这些失真是随着信号沿着大模场光纤传播所“经历的”。

以类似于信号“预失真”的方式，以“预弯曲”方式特别地定义本发明的大模场光纤的折射率分布，从而在光纤弯曲的时候，等效的折射率分布将具有“平”和“宽”的引导区域。本发明的一个方面是可以以各种不同类型的光纤(包括基于光纤的放大器，光子带隙光纤，双折射光纤之类)使用提供折射率分布“预失真”的能力。

在本发明的一个实施例中，形成表现出基本抛物型折射率分布的大模场光纤，其中光纤的任何弯曲作用仅仅是以保持其抛物型形状的方式偏移折射率分布。结果，光纤的特性变得对于弯曲相关的变化相对不变。

在替代的实施例中，发现突起的锥形折射率分布即使在光纤弯曲时也产生具有平的折射率峰值的相对大的引导区域。

在下面的讨论的过程中以及通过参考附图，本发明其他的和进一步的方面和实施例将变得明显。

附图说明

现在参考附图，

图1示例说明了包括光纤形状中的特定“弯曲”的大模场光纤的典型剖面图；

图2包括示例说明了图1的折射率的一对曲线图，图2(a)示例说明了传统的“直”光纤的折射率，而图2(b)示例说明了如图1所示的弯曲的光纤的等效折射率；

图3示例说明了作为光纤核心直径和弯曲半径的函数的计算的模场；其中图3(a)显示了具有30μm核心区域的“直的”光纤部分的基本模强度，图3(b)显示了具有30μm核心区域的具有7.5cm弯曲半径的光纤部分的基本模强度，图3(c)显示了具有50μm核心区域的“直的”光纤部分的基本模强度，图3(d)显示了具有50μm核心区域的具有7.5cm弯曲半径的光纤部分的基本模强度；

图4包括一对示意性光强和折射率曲线图，其中图4(a)示例说明了对于“直”光纤的光强和折射率分布曲线图，而图4(b)示例说明了对于“弯曲”光纤的光强和折射率分布曲线图；

图5是作为弯曲半径的函数的光纤有效区域的变化的曲线图；