[发明专利]一种弯曲不敏感光纤

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，尤其涉及具有低弯曲损耗特性的光纤。

背景技术

在光纤到户等短距离光通信系统中，要求光纤能够在小弯曲半径下仍能够正常使用，这种光纤称为弯曲不敏感光纤。弯曲不敏感光纤可以通过减小标准单模光纤的纤芯尺寸、引入带凹槽的包层结构、以及采用孔助结构光纤等来实现[ K. Himeno, S. Matsuo, N. Guan, and A. Wada, Low-Bending-Loss Single-Mode Fibers for Fiber-to-the-Home, Journal of Lightwave Technology,2005, 23(11): 3494-3499.]。例如，采用带凹槽的包层结构，可以使弯曲半径为10 mm时的弯曲损耗小于0.01 dB/匝，且与普通光纤的连接损耗小于0.16 dB。

弯曲不敏感光纤实现的困难在于，光纤必须同时满足单模传输（即光纤一般为单模光纤）、具有低弯曲损耗和与普通单模光纤具有低连接损耗的要求。如果允许光纤为非单模光纤，同时通过一定的方法去除其中的高阶模，则光纤仍可实现单模传输，由于弯曲不敏感光纤的纤芯与包层可以具有更高的折射率差，因此，其弯曲损耗可以更低。为了实现低弯曲损耗的光传输，同时保证光纤具有与普通单模光纤匹配的模场面积，可以采用双模光纤[ M.-Y. Chen, Y.-R. Li, Y. Zhang, Y.-F. Zhu, Y.-K. Zhang, and J. Zhou, Design of dual-mode optical fibres for the FTTH applications, Journal of Optics,2011, 13(1): 015402.陈明阳，佟艳群，张银,李裕蓉,孙兵，付晓霞，张永康，一种双模光纤及其通信系统，中国专利，201010589018.1， 2010.12]，允许光纤传输高阶模，从而增大纤芯与包层折射率差，实现低弯曲损耗和与单模光纤低损耗连接的目的。由这种光纤组成的通信系统，在双模光纤两侧均连接单模光纤，利用模式间的正交性，抑制双模光纤中的高阶模的产生和对传输信号的影响，实现等效的单模传输。但采用阶跃结构的双模光纤由于光纤纤芯与包层的折射率差较大，其模场分布与单模光纤匹配性差，这样光纤与普通单模光纤连接时，其基模连接损耗无法降低。事实上，即使两种光纤的模场直径相等，如果两种光纤中的模式的模场分布不同，也会导致连接损耗。因此，要降低连接损耗，还需要考虑模式的模场分布。

发明内容

针对以上不足，本发明的目的是提出一种新型弯曲不敏感光纤，其模场面积与模场分布均与标准单模光纤相似，从而可以有效地降低其与标准单模光纤之间的连接损耗，同时，还可以实现超低弯曲损耗的光传输。

本发明的技术方案是：一种弯曲不敏感光纤，由内纤芯、外纤芯和包层共三部分组成，且其折射率之间满足：n_core1> n_core2>n_clad，其中，n_core1，n_core2，n_clad分别表示内纤芯、外纤芯和包层的折射率;所述内纤芯半径a 满足：3μm≤a≤6.5 μm，内纤芯与外纤芯折射率差满足：0.003≤n _core1-n_core2≤0.0065；外纤芯宽度h满足：1μm≤h≤10 μm，外纤芯与包层折射率差满足：0.002≤n_core2-n_clad≤0.015。波长为1.31 μm时，光纤基模的模场直径为8.6~9.5 μm；其中，外纤芯宽度指环形的外纤芯的环宽，即外纤芯的外半径与内纤芯的半径之差。

     作为一种优化方案，要求弯曲不敏感光纤的外纤芯宽度h满足3μm≤h≤6.5 μm，外纤芯与包层折射率差满足0.003≤n_core2-n_clad≤0.006。在1.55 μm波长处，所述光纤的弯曲半径为5 mm时的弯曲损耗小于0.1 dB/m。