[发明专利]一种负曲率空芯光纤及其制备方法

说明书

本发明属于光纤光学领域，更具体地，涉及一种负曲率空芯光纤及其制备方法。其包括位于所述负曲率空芯光纤最外层的外环包层、在所述外环包层内表面设置的由若干个相互接触的实心棒状元件环形排列所组成的中间包层；在所述中间包层的内侧设置的由若干个相互不接触的呈环形排列的管状元件组成的内环包层以及由所述内环包层确定的纤芯区域。通过在外环包层内表面设置相互接触的紧密排列的实心棒状元件构成的中间包层，由此降低了负曲率空芯光纤的制备难度，保证了非接触管环的分布均匀性，由此解决现有技术的负曲率空芯光纤结构中非接触管环分布不均匀而导致的光纤模式偏振差异大的技术问题。

技术领域

本发明属于光纤光学领域，更具体地，涉及一种负曲率空芯光纤及其制备方法。

背景技术

目前广泛使用的实芯光纤由于其纤芯石英基质材料的本征缺陷如非线性、色散、光致损伤、紫外中红外不通光等，限制了实芯光纤在通信数据传输，高功率短脉冲激光传输，紫外、中红外、太赫兹、微波传输等领域的应用，空芯光纤由于其极小的非线性、较低的模式色散、高损伤阈值、宽传输波段及近乎光速的传输速度，有期望突破现有实芯光纤的瓶颈。

负曲率空芯光纤是最近发现的一种具有潜在应用的新型空芯光纤，通过反谐振反射原理和抑制模式耦合将光能量限制到纤芯中，进一步的由于其负曲率的纤芯边界，使得空芯光纤损耗进一步降低。由于负曲率空芯光纤结构简单，设计灵活度大，引起了人们广泛的研究。

但在现有技术中公开的研究主要为负曲率空芯光纤结构设计、理论模拟或光纤应用方面的研究，关于负曲率空芯光纤制备工艺的研究未见报导。负曲率空芯光纤结构一般为圆环形包层，包层内壁悬挂多个相同的管环，每个管环之间相互不接触，并平均分布在包层内圈中，如图1所示。但在实际制备过程中最大的难处在于每个非接触管环的均匀性，管环的大小与壁厚均匀，管环之间的间隙均匀，目前报导的负曲率空芯光纤都在一定程度上出现了这种均匀性问题。

负曲率空芯光纤结构的不均匀会使得每个方向束缚光的能力不同，使得模式的不同偏振方向差异变大，在偏振保持类负曲率空芯光纤中可通过设计增大不均匀实现高偏振效果，但制备过程中造成的不均匀具有随机性，不论在单模负曲率空芯光纤还是偏振保持类负曲率空芯光纤都是需要避免随机性的不均匀问题。

不均匀性产生的原因主要有：(1)在预制棒制备过程中，毛细管均匀定位到包层套管内壁时，不使用模具，存在测量误差；而使用模具，模具的加工精度和为保证装配预留的间隙，都会使各毛细管位置存在一定的物理偏差；(2)毛细管焊接到包层套管内壁时，由于热源的不均匀，每个毛细管与套管的焊接面积不同；(3)预制棒拉丝过程中压力控制会放大预制棒原本的不均匀性。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种负曲率空芯光纤及其制备方法，其目的在于通过在外环包层内表面设置相互接触的紧密排列的实心棒状元件构成的中间包层，由此降低了负曲率空芯光纤的制备难度，保证了非接触管环的分布均匀性，由此解决现有技术的负曲率空芯光纤结构中非接触管环分布不均匀而导致的光纤模式偏振差异大的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种负曲率空芯光纤，其包括

位于所述负曲率空芯光纤最外层的外环包层、

在所述外环包层内表面设置的由若干个相互接触的实心棒状元件环形排列所组成的中间包层、

在所述中间包层的内侧设置的由若干个相互不接触的呈环形排列的管状元件组成的内环包层以及

由所述内环包层确定的纤芯区域。

优选地，所述内环包层中的管状元件均匀分布于所述中间包层形成的圆周面上，所述内环包层中每一个管状元件设置于所述中间包层每两个相邻的实心棒状元件构成的内侧凹陷中，所述中间包层的实心棒状元件的数量为所述内环包层的管状元件数量的两倍。