[发明专利]一种保偏的空芯光纤

说明书

本发明提供了一种保偏的空芯光纤包括：包层区域和由所述包层区域确定的纤芯区域；所述包层区域包括多个子包层区域；相对于所述纤芯区域对称的任意两个位置上的子包层区域的厚度相同；对于所述任意两个位置所在直线的正交方向，所述正交方向上相对于所述纤芯区域对称的两个位置上的子包层区域的厚度与所述任意两个位置上的子包层区域的厚度不同；所述包层区域的折射率大于所述纤芯区域的折射率。本发明提供的保偏的空芯光纤，通过正交方向上厚度不同的包层区域，实现了具有保偏性能的空芯光纤，可广泛应用于高质量的光纤陀螺仪、精密干涉传感、量子计算、原子光谱和保偏光学放大器中。

技术领域

本发明涉及光学与激光光电子技术领域，更具体地，涉及一种保偏的空芯光纤。

背景技术

目前，由于实芯光纤存在两个固有缺陷，即端面反射损耗和光纤中因结构不均匀性及缺陷形成高的热点损耗，这两个固有损耗限制了实芯光纤的应用。所以，空芯光纤(Hollow-core Fiber，HCF)的研究逐渐成为热点。采用空芯的光纤，而不是传统掺杂高纯度硅的纤芯，其优点是光纤性能不受纤芯材料特性的限制。传统光纤的损伤阈值、衰减、非线性效应和群速度色散等参数都要受到硅材料相应参数的影响。通过合理设计，空芯光纤可以实现超过99％的光在空气中而不是在玻璃中传播，从而大大降低了光纤材料特性对光学性质和光纤性能的影响。

如图1所示，现有技术中公开了一种空芯光纤，由空芯区域11、包层结构12和保护套管14。空芯区域11的截面形状是方形、矩形、多边形或圆形，包层结构12的截面形状是方形、圆形或多边形。在光纤的横截面上，在各个方向上有一对或数对方形排列的直角三角形小孔结构13，两相邻小孔的相邻直角边构成截角的直角棱镜。光主要沿纵向传输，在横向光在包层结构中经两次或多次(近似)全反射，反至空芯区，由此限制光束发散而形成导模。该光纤非线性效应小，损耗小，单模工作的波长范围大，可传输超短脉冲，或制作其它光电器件。

但是，由于很多光电器件性能的实现是基于光纤的保偏性能的实现，即一束偏振光经过光纤传输后，偏振态保持不变。但现有技术中还没有对空芯光纤的保偏性能进行研究，所以急需设计出一种具有保偏性能的空芯光纤，以扩展空芯光纤的应用范围。

发明内容

为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种保偏的空芯光纤，具有保偏的性能。

本发明提供了一种保偏的空芯光纤包括：包层区域和由所述包层区域确定的纤芯区域；所述包层区域包括多个子包层区域；相对于所述纤芯区域对称的任意两个位置上的子包层区域的厚度相同；对于所述任意两个位置所在直线的正交方向，所述正交方向上的两个位置上的子包层区域的厚度与所述任意两个位置上的子包层区域的厚度不同；所述包层区域的折射率大于所述纤芯区域的折射率。

优选地，所述包层区域包括：至少一个微毛细管组；每个所述微毛细管组中的所有微毛细管等距排成一个圆环；所述微毛细管组中每一微毛细管的管壁厚度为100nm～2μm。

优选地，所述包层区域包括第一微毛细管组，所述第一微毛细管组中包括四的倍数个第一微毛细管；相对于所述纤芯区域对称的任意一对第一微毛细管的管壁厚度相同；对于所述任意一对第一微毛细管所在直线的正交方向，所述正交方向上的一对第一微毛细管的管壁厚度与所述任意一对第一微毛细管的管壁厚度不同。

优选地，所述第一微毛细管组中的每个第一微毛细管中均设置有至少一个与所述纤芯区域相对的薄壁；所述薄壁与所述第一微毛细管的材料相同；相对于所述纤芯区域对称的任意一对第一微毛细管中的薄壁厚度相同；对于所述任意一对第一微毛细管所在直线的正交方向，所述正交方向上的一对第一微毛细管中的薄壁厚度与所述任意一对第一微毛细管中的薄壁厚度不同。