[发明专利]偏振保持空芯反谐振光纤

说明书

本发明公开一种偏振保持空芯反谐振光纤，其包括外包层、两个连接管、包层环、六个紧贴包层环的半椭圆包层管、两个紧贴包层环的圆包层管、分别设置在半椭圆包层管内壁厚相同的半椭圆嵌套管、设置在圆包层管内的壁厚相同的圆嵌套管、纤芯区域；X轴上方和下方的四个半椭圆包层管与相邻的X轴半椭圆包层管的间隙相等；圆包层管与相邻的半椭圆包层管间隙相等；半椭圆嵌套管设置在相应半椭圆包层管内的轴对称位置且与包层环相接；圆嵌套管紧贴设置在圆包层管内且对应于包层环与圆包层管紧贴设置的位置；各管的材料为纯石英玻璃，纤芯区域以及其它内部空间由空气填充。本发明在工作波长处具有低损耗特性，偏振消光比高，偏振保持特性好。

技术领域

本发明属于空芯光纤技术领域，具体涉及一种兼具低损耗和偏振保持空芯负曲率反谐振光纤。

背景技术

当光纤的表面不平整或结构不完整时，光信号或光能量在光纤中传播易导致偏振模色散，影响光器件功能的稳定性。因此，偏振保持光纤得到研究，其原理是让一个轴上的偏振基模损耗很高，无法在光纤中传播；另一个轴上的偏振基模损耗很低，能够正常的在光纤中传播，保证了光信号或光能量在光纤弯曲或受到应力的条件下稳定输出。偏振保持光纤消除因模式耦合造成的偏振模式间的串扰，在高功率激光传输、精密干涉传感、量子计算、原子光谱、保偏光学放大器等领域发挥关键作用。传统的偏振保持光纤拉制技术已成熟，可以通过施加应力来实现双折射，典型的有“熊猫”或“蝴蝶结”型以及引入椭圆形核心来形成高双折射的实芯光纤。随着应用方面发展，传统实芯光纤的低损伤阈值、紫外-红外波段无法导光、高非线性等本征缺陷逐渐显现。

空芯光纤由于它的光传输性能不受材料的约束，具有低损耗、低非线性、高损伤阈值和对热环境变化的高度不敏感性等优点。在传感、通信、高功率脉冲传输及其它应用方面相比于传统实芯光纤有着突破性的性能改进。通过光子带隙或反谐振效应引导光传输的空芯光纤，克服自由空间中的光衍射和传统实芯光纤的局限性，例如低损伤阈值、高材料吸收、瑞利散射和色散等。与空心光子带隙光纤相比，空芯反谐振光纤具有结构简单，设计灵活，带宽宽的优点。

因此，通过空芯反谐振光纤导光原理和模式耦合效应找到一种单模、低损耗、偏振保持空芯反谐振光纤具有现实意义。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种单模、低损耗和偏振保持空芯反谐振光纤，以消除偏振模式间的串扰、提高传输距离和光器件工作的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种偏振保持空芯反谐振光纤，其包括外包层、连接管、包层环、半椭圆包层管、半椭圆嵌套管、圆包层管、圆嵌套管和纤芯区域；所述外包层和包层环通过连接管连接，所述半椭圆包层管和圆包层管分别设置在包层环内，所述半椭圆嵌套管嵌套于半椭圆包层管中，圆嵌套管嵌套于圆包层管中；所述半椭圆嵌套管设置在相应的半椭圆包层管内的轴对称位置且与包层环相接，圆嵌套管紧贴设置在圆包层管内且对应于包层环与圆包层管紧贴设置的位置；所述连接管、包层环、半椭圆包层管、半椭圆嵌套管和圆包层管的壁厚相等，各圆嵌套管内径相等且壁厚相等，圆嵌套管的壁厚大于圆包层管的壁厚；光纤内设有六个半椭圆包层管，其中两个半椭圆包层管位于X轴的正半轴和负半轴上且相对于原点O对称，其余半椭圆包层管由X轴上相近的半椭圆包层管绕原点O旋转获得，且旋转角θ的绝对值相等，X轴上的半椭圆包层管、半椭圆嵌套管和包层环能产生三重反共振，以降低X偏振基模损耗；光纤内还设有两个位于Y轴且相对于原点O对称的圆包层管，所述半椭圆包层管长半轴内径与圆包层管的内径相等，各半椭圆嵌套管的长半轴内径相等，Y轴上的圆包层管、圆嵌套管能产生二次耦合，使Y偏振基模快速泄露出去；通过调节旋转角θ，改变半椭圆包层管之间的间隙、圆包层管与相邻的半椭圆包层管的间隙，使高阶模泄露效果达到最佳；所述纤芯区域以及其它内部空间由空气填充。

优选地，所述外包层、连接管、包层环、半椭圆包层管、半椭圆嵌套管、圆包层管和圆嵌套管的基底材料均为石英玻璃。

优选地，所述包层环的内径为71～72μm，所述连接管长为2.4～2.6μm，所述外包层的外径为87～89μm。