[实用新型]一种矩形芯子光纤

说明书

技术领域

本实用新型涉及微结构光纤领域，特别是涉及一种矩形芯子光纤。

背景技术

随着光纤激光器和放大器在工业、国防、科学研究、医疗等方面的推广与发展，对于大功率激光源的需求越来越多。输出功率千瓦量级的连续波光纤激光系统和峰值功率为兆瓦量级的短脉冲光纤激光器将逐渐成为未来工业、国防、科学研究、医疗等行业的必备工具。这些应用领域要求光纤激光源具有更高的输出功率、紧凑的结构和更低的成本。但是，非线性现象和模式不稳定现象成为了制约光纤激光源功率的提升的限制因素。而通过模场面积扩展和单模操作可以抑制这些不利因素。

近年来，研究人员已经设计实现了许多大模场面积光纤，但是大部分的大模场面积光纤都有一定的制约因素存在，比如结构复杂、制造难度大、弯曲特性差等，使得这些光纤在实际应用中受到限制。基于传统的光纤制造技术生产的阶跃型光纤的数值孔径一般大于0.06，为了同时保证大有效模场面积和单模传输，需要通过弯曲抑制纤芯中的高阶模式，基于此方法理论上可实现的模场面积极限约为370μm²；利用改进的光纤制造技术可以实现超低数值孔径的光纤，其数值孔径可低至0.038，可以实现750μm²的模场面积，但是这种光纤的制造工艺被少数国外研究机构所掌握，难以在我国进行学习推广。摒弃阶跃折射率分布，采用全新的导光机制，可实现扩大模场面积的同时得到单模输出，例如：光子带隙光纤(photonic bandgap fiber，简称为PBGF)、光子晶体光纤(photonic crystal fiber，简称为PCF)、泄漏通道型光纤(leakage channel fiber，简称为LCF)、和螺旋芯光纤(chirally-coupled-core fiber，简称为CCCF)等。这类光纤具有较大的模场面积和较好的高阶模式抑制能力，但是此类光纤制造工艺复杂，需要精确的堆棒和拉丝工艺。近年来提出的低折射率多层沟壑型光纤(MTF)具有易于制造的特点和较好的高阶模式抑制能力，但在弯曲的情况下模场面积小于800μm²，模场面积较小。

实用新型内容

本实用新型提供一种矩形芯子光纤，用以解决现有技术的如下问题：现有大模场面积光纤制造工艺较为复杂，不利于大规模工业生产，且光纤模场面积有待进一步提高，传输性能较差。

为解决上述技术问题，一方面，本实用新型提供一种矩形芯子光纤，包括：横截面为矩形的纤芯、横截面边界形状为矩形的沟壑层、横截面边界形状为矩形的折射率缓冲层和外包层；其中，所述沟壑层的数量大于等于2；所述沟壑层的折射率小于预设折射率，其中，所述预设折射率为所述纤芯、所述折射率缓冲层和所述外包层中最小的折射率。

可选的，所述外包层的横截面边界形状为矩形。

可选的，所述外包层与所述沟壑层的折射率差值的绝对值大于0.001。

可选的，所述外包层与所述折射率缓冲层的折射率差值的绝对值小于0.001。

可选的，所述外包层与所述折射率缓冲层的折射率相同。

可选的，所述纤芯、所述折射率缓冲层和所述外包层的折射率均相同。

可选的，所述外包层与所述纤芯的折射率差值的绝对值小于0.0005。

可选的，所述纤芯长边边长为短边边长的2倍。

可选的，各个所述沟壑层的厚度相等，和/或，各个所述折射率缓冲层的厚度相等。

本实用新型矩形芯子光纤的纤芯、沟壑层和折射率缓冲层都是具有矩形的结构，使得光纤在弯曲的情况下具有较大的基模模场面积，沟壑层的折射率是光纤中各个介质中折射率最小的，使得纤芯中的高阶模式具有较大的传输损耗，基模传输性能较好，且制造工艺可以采用现有的简单光纤工艺制造，制造过程简单，解决了现有技术的如下问题：现有大模场面积光纤制造工艺较为复杂，不利于大规模工业生产，且光纤模场面积有待进一步提高，传输性能较差。

附图说明

图1是本实用新型实施例中外包层为圆形的矩形芯子光纤的横截面示意图；

图2是图1中实施例矩形芯子光纤在弯曲和非弯曲时横截面AA’线上的折射率分布曲线；

图3是图1中实施例矩形芯子光纤在弯曲和非弯曲时横截面BB’线上的折射率分布曲线。

图4是外包层为矩形、沟壑层层数为3时的矩形芯子光纤的横截面示意图。

图5是外包层为矩形、沟壑层层数为4时的矩形芯子光纤的横截面示意图。

具体实施方式