一种布拉格式空芯反谐振光纤的制作方法

1.本发明属于微结构光纤技术领域，涉及一种布拉格式空芯反谐振光纤。


背景技术：

2.自1999年第一根空芯带隙光纤诞生以来，低损耗空芯光纤研究一直是研究热点，然受制于空芯带隙光纤表面模的影响，空芯带隙光纤的损耗无法降低到理想状态。自2011年空芯反谐振光纤诞生以来，人们对空芯光纤的研究热情更加高涨，对空芯光纤的应用前景充满了信心，被认为是下一代通信光纤的有力竞争者，对低损耗空芯光纤研究不断刷新记录，现在低损耗空芯光纤最低损耗已降至0.28db/km,已基本接近标准的石英光纤损耗，为其应用奠定基础。目前单芯单模光纤的传输容量已经接近香农传输极限100tb/s，随着5g、互联网 的快速发展，单芯光纤传输容量已无法满足现代通信网络的商业需求。
3.为实现空芯光纤低损耗，世界各国科学家已提出不同结构的空芯反谐振光纤，如嵌套式空芯反谐振光纤、单环空芯反谐振光纤，连体管式空芯反谐振光纤，混合结构式空芯反谐振光纤，这些光纤各有优势，如低损耗、低色散、低非线性、低时延等，在不同的领域发挥着作用，并且得到广泛应用。但空芯反谐振光纤损耗及长度依然是限制其发展应用的主要因素。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术存在的上述问题，提供一种布拉格式空芯反谐振光纤，本发明所要解决的技术问题是：如何降低光纤损耗、提高光纤长度。
5.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
6.一种布拉格式空芯反谐振光纤，包括光纤支撑部、光纤内包层和纤芯，所述光纤内包层和纤芯位于所述光纤支撑部的内部，其特征在于，所述光纤内包层包括若干内包层单元，相邻的所述内包层单元之间具有空气。
7.本空芯反谐振光纤中，纤芯为空气，光纤内包层的内包层单元可以是石英层，石英层构成的内包层单元与空气交替组合，从而形成了布拉格包层，布拉格包层在结构排列上具有严格的周期性，利用光纤内包层的反谐振效应以及内包层单元(石英层)与空气构成的布拉格包层形成的布拉格效应，通过双效应可以大大降低光纤泄露，减少损耗，将能量严格限制纤芯中，从而大大降低光纤损耗，提高光纤长度。根据理论计算，在1550nm的通信波段，其损耗可以小于0.1db/km，远远小于现有技术中的石英通信光纤损耗。
8.在上述的一种布拉格式空芯反谐振光纤中，光纤支撑部具有内腔，所述内包层单元呈半圆形，所述内包层单元的端部固定在所述内腔的腔壁上。该结构中，呈半圆形的内包层单元与光纤支撑部在光纤横截面上存在两接触面，在光纤拉制过程中能够很好的保持光纤结构的稳定性。现有技术中的单环反谐振光纤及嵌套式反谐振光纤基本上与支撑管仅一点接触，在拉制过程中，保持其结构完整性是非常困难的。因此本发明相对于现有技术的反谐振光纤，在高温条件下，更容易保持光纤结构稳定性，也就能够保持长距离光纤拉制。
9.在上述的一种布拉格式空芯反谐振光纤中，所述光纤支撑部的内腔具有若干腔壁，所述腔壁围合成正多边形，各腔壁上固定有一个所述光纤内包层。采用正多边形的腔壁结构，可以保证光纤制备的可行性。
10.在上述的一种布拉格式空芯反谐振光纤中，所述正多边形为4边形、5边形、6边形、7边形、8边形、9边形或10边形。
11.在上述的一种布拉格式空芯反谐振光纤中，所述内包层单元为2层、3层、4层、5层、6层或7层。
12.在上述的一种布拉格式空芯反谐振光纤中，所述内包层单元由石英制成，内包层单元上各处的厚度相同且每个内包层单元的厚度一致，相邻的内包层单元之间的距离相等。
13.该结构的布拉格包层在结构排列上具有严格的周期性，每一个内包层单元(石英层)厚度是一致的，空气层的厚度也是一致的，这样构成了严密的布拉格石英空气包层，利用石英层的反谐振效应以及石英层与空气构成的布拉格包层形成的布拉格效应，通过双效应可以大大降低光纤泄露，减少损耗，将能量严格限制纤芯中，从而大大降低光纤损耗。
14.此外，内包层单元与空气间隙呈周期性排布，既满足空芯反谐振光纤导光机理，又满足布拉格导光机理，符合光纤的低损耗机理。
15.在上述的一种布拉格式空芯反谐振光纤中，所述内包层单元由硅酸盐玻璃或硫化物玻璃或氟化物玻璃制成。
16.内包层单元的材料不限于石英材料，也可以由硅酸盐玻璃或硫化物玻璃或氟化物玻璃等材料制成。
17.在上述的一种布拉格式空芯反谐振光纤中，所述光纤支撑部由石英或硅酸盐玻璃或硫化物玻璃或氟化物玻璃制成。
18.光纤支撑部可以由石英材料制成，也可以是由其它材料制成，如硅酸盐玻璃、硫化物玻璃或氟化物玻璃等材料。
19.与现有技术相比，本发明的优点如下：
20.1、本发明的布拉格包层在结构排列上具有严格的周期性，每一个石英层厚度是一致的，空气层的厚度也是一致的，构成严密的布拉格石英空气包层，利用石英层的反谐振效应以及石英层与空气构成的布拉格包层形成的布拉格效应，通过双效应可以大大降低光纤泄露，将能量严格限制纤芯中，大大降低光纤损耗。
21.2、本发明中，呈半圆形的内包层单元与光纤支撑部在光纤横截面上存在两接触面，在光纤拉制过程中能够很好的保持光纤结构的稳定性，相对于现有技术的反谐振光纤，在高温条件下，更容易保持光纤结构稳定性，也就能够保持长距离光纤拉制。
附图说明
22.图1是本发明的结构示意图；
23.图2是本发明另一实施例的结构示意图。
24.图中，1、光纤支撑部；2、光纤内包层；3、纤芯；4、内包层单元；5、内腔。
具体实施方式
25.以下是本发明的具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
26.如图1所示，本布拉格式空芯反谐振光纤包括光纤支撑部1、光纤内包层2和纤芯3，光纤内包层2和纤芯3位于光纤支撑部1的内部，光纤内包层2包括若干内包层单元4，相邻的内包层单元4之间具有空气，无连接点。
27.本空芯反谐振光纤中，纤芯3为空气，光纤内包层2的内包层单元4可以是石英与空气交替组合而成，从而形成了布拉格包层，布拉格包层在结构排列上具有严格的周期性，利用光纤内包层2的反谐振效应以及内包层单元4与空气构成的布拉格包层形成的布拉格效应，通过双效应可以大大降低光纤泄露，减少损耗，将能量严格限制纤芯3中，从而大大降低光纤损耗。
28.如图1所示，本实施例中，光纤支撑部1具有内腔5，内包层单元4呈半圆形，内包层单元4的端部固定在内腔5的腔壁上。该结构中，呈半圆形的内包层单元4与光纤支撑部1在光纤横截面上存在两接触面，在光纤拉制过程中能够很好的保持光纤结构的稳定性。现有技术中的单环反谐振光纤及嵌套式反谐振光纤基本上与支撑管仅一点接触，在拉制过程中，保持其结构完整性是非常困难的。因此本发明相对于现有技术的反谐振光纤，在高温条件下，更容易保持光纤结构稳定性，也就能够保持长距离光纤拉制。
29.如图1所示，本实施例中，光纤支撑部1的内腔5具有若干腔壁，腔壁围合成正多边形，各腔壁上固定有一个光纤内包层2。采用正多边形的腔壁结构，可以保证光纤制备的可行性。
30.如图1和2所示，正多边形为6边形或5边形，作为其它的实施例，正多边形也可以是4边形、7边形、8边形、9边形或10边形。
31.如图1所示，本实施例中，内包层单元4为3层，作为其它的实施例，内包层单元4也可以是2层、4层、5层、6层或7层。
32.如图1所示，本实施例中，内包层单元4由石英制成，内包层单元4上各处的厚度相同且每个内包层单元4的厚度一致，相邻的内包层单元4之间的距离相等。
33.该结构的布拉格包层在结构排列上具有严格的周期性，每一个内包层单元4(石英层)厚度是一致的，空气层的厚度也是一致的，这样构成了严密的布拉格石英空气包层，利用石英层的反谐振效应以及石英层与空气构成的布拉格包层形成的布拉格效应，通过双效应可以大大降低光纤泄露，减少损耗，将能量严格限制纤芯3中，从而大大降低光纤损耗。
34.此外，内包层单元4与空气间隙呈周期性排布，既满足空芯反谐振光纤导光机理，又满足布拉格导光机理，符合光纤的低损耗机理。
35.作为其它的实施例，内包层单元4的材料不限于石英材料，也可以由硅酸盐玻璃或硫化物玻璃或氟化物玻璃等材料制成。
36.光纤支撑部1可以由石英材料制成，也可以是由其它材料制成，如硅酸盐玻璃、硫化物玻璃或氟化物玻璃等材料。
37.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。