[发明专利]一种低弯曲损耗光纤

说明书

技术领域

本发明涉及微结构光纤领域，尤其涉及具有低弯曲损耗特性的单模微结构光纤。

背景技术

光纤到户（FTTH）指将光网络单元延伸至普通住宅用户，是 FTTx系列中除 FTTD（光纤到桌面）外最靠近用户的光接入网应用类型。FTTH 能够提供巨大的接入带宽，使数据、语音和视频的三网融合成为可能。而且对于网络运营商来说，FTTH 增强了物理网络对数据格式、速率、波长和协议的透明性，放宽了对环境条件和供电等要求，简化了维护和安装。

在 FTTH 建设中，由于光缆被安放在拥挤的管道中或者经过多次弯曲后被固定在接线盒和插座等具有狭小空间的线路终端设备中，因此弯曲产生的损耗是影响FTTH 性能的主要因素。综合考虑 FTTH 应用的特点，弯曲不敏感单模光纤需要满足以下要求：一、提供全波段（1260~1625 nm）传输；二、优异的抗弯曲性能；三、光纤长期在小弯曲半径下高的机械性能可靠性；四、精准的几何特性以确保低连接损耗以及和当前G.652光纤良好的兼容性。

提高光纤抗弯曲性能的技术途径有以下几种：

(一)小模场直径单模光纤

减小光纤的模场直径(MFD)是减小其弯曲损耗的最简单的实现方法。这类光纤除在预制棒制造过程中的折射率控制不同以外，其它预制棒和光纤拉丝等生产工艺基本和常规单模光纤一样，因此制造工艺简单，而且制造成本也不高，容易规模化生产。其缺点是，光纤的模场直径减小后，其与普通单模光纤的模场匹配性变差，连接损耗也随之增大。同时，其对弯曲性能的提高也比较有限。

（2）包层折射率凹陷光纤

这种光纤采用在包层区域增加一个低折射率凹槽的方法来减小光纤的弯曲损耗，同时保证光纤高阶模被有效地泄露出去。它可以在对光纤的模式场分布干扰较小的前提下，获得低弯曲损耗传输的目的。

（3）孔助光纤

孔助光纤是在常规单模光纤纤芯四周的包层中排布了一圈圆的空气孔而成[Y. Tsuchida, K. Saitoh, and M. Koshiba, Design and characterization of single-mode holey fibers with low bending losses(具有低弯曲损耗的单模多孔光纤的设计与性能分析, Optics Express, 2005, 13(12): 4770-4779.]。由于包层中的空气孔折射率低，使得光纤具有较高的折射率差而显著减小弯曲损耗。但由于空气孔的存在，孔助光纤熔接时需要较精确的控制，以减小其连接损耗。

（4）纳米结构光纤的设计

    纳米结构光纤是在常规单模光纤纤芯四周的包层中安排了一圈纳米结构的空气孔而成。

这些方法中，前两种类型所得到的光纤的弯曲损耗仍然较大。申请号为200810120563.9的中国发明专利 “弯曲损耗不敏感的单模光纤”采用第二种类型的一种改进结构，虽然可以获得低弯曲损耗传输，但模场面积很小，会增大光纤与普通单模光纤的连接损耗。后两种光纤虽然可以获得低弯曲损耗传输，但空气孔的引入，增加了制作的复杂度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于全固态结构的微结构单模、弯曲不敏感光纤。

本发明的技术方案为：一种低弯曲损耗光纤，包括纤芯和包层，所述包层包括基质材料、低折射率环和低折射率介质柱；所述纤芯为高折射率介质柱，其位于所述包层的中心的低折射率环内，6个中心连线呈正六边形的所述低折射率介质柱位于所述低折射率环的外侧；所述纤芯的折射率大于所述基质材料的折射率，所述低折射率环和低折射率介质柱的折射率分别小于所述基质材料的折射率。

进一步，低折射率介质柱的折射率n₃与基质材料的折射率n₄之间满足：；

其中：R为光纤允许的最小弯曲半径，Λ为孔周期，即相邻两个低折射率介质柱的中心间距（或者纤芯中心与低折射率介质柱的中心的间距），d₃为低折射率介质柱的直径。

进一步，高折射率介质柱的折射率n₁与低折射率环的折射率n₂及纤芯的半径a之间满足：，其中a 的单位是微米。

进一步，低折射率介质柱的直径d₃的取值范围为：0.5Λ<d₃<0.85Λ。

本发明的技术效果为：