一种空芯反谐振光纤
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202411484840.X | 申请日 | 2024-10-23 |
| 公开(公告)号 | CN119126294A | 公开(公告)日 | 2024-12-13 |
| 申请人 | 锐光信通科技有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 柏云龙; 马鹏飞; 李伟; 罗文勇; 戴广翀; 杨天普; 杜城; 柯一礼; | 第一发明人 | 柏云龙 |
| 权利人 | 锐光信通科技有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 锐光信通科技有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：湖北省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：湖北省武汉市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：湖北省武汉市青山区(化工园区)八吉府街道临江大道66号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：430000 |
| 主IPC国际分类 | G02B6/02 | 所有IPC国际分类 | G02B6/02 ; G02B6/032 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 武汉智权专利代理事务所 | 专利代理人 | 付国伟; |
| 摘要 | 本 申请 涉及一种空芯反谐振光纤，包括外包层、反谐振区域和纤芯区域；反谐振区域包括多个嵌套单元，嵌套单元包括第一反谐振管以及第二反谐振管，第一反谐振管与外包层相连接，第二反谐振管与第一反谐振管相连接，嵌套单元的第一平面与第二平面的夹 角 θ为0°≤θ＜180°，第一平面为第一反谐振管的 中轴 线与其内的第二反谐振管的中轴线所构成的平面，第二平面为第一反谐振管的中轴线与外包层的中轴线所构成的平面；纤芯区域包括由第一反谐振管与外包层的边界围绕而成的区域。本申请在实现低损耗的同时，打破了现有的空芯反谐振光纤的结构对称性，无需精确控制光纤谐振环结 位置 结构，降低了光纤的制备难度，有利于光纤的大规模生产。 | ||
| 权利要求 | 1.一种空芯反谐振光纤，其特征在于，所述空芯反谐振光纤包括包层区域、反谐振区域和纤芯区域； |
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| 说明书全文 | 一种空芯反谐振光纤技术领域[0001] 本申请涉及光通信技术领域，特别涉及一种空芯反谐振光纤。 背景技术[0002] 随着通信容量需求的增加，以及特定通信场景下对光纤链路性能的特殊要求，传统实芯光纤性能已到达极限。传统石英材料光纤不能满足低衰减、低时延、低非线性、低色散、高带宽等性能要求，限制光纤通信技术持续发展的瓶颈。 [0003] 空芯反谐振光纤不同于常规光纤，其通过反谐振现象，使光可以在低折射率的空气芯中传输。在空芯光纤中传输的光具有低延迟、低损耗、低色散、低非线性、高损伤阈值等优点，相较于传统光纤，空芯光纤有着广阔的应用前景。 [0004] 虽然与普通光纤相比，空芯反谐振光纤具有明显的性能优势，但现有的空芯反谐振光纤结构对称性要求高，这种特殊反谐振结构使光纤的制造难度大大增加。所以在满足空芯反谐振各种性能要求的前提下，调整空芯反谐振光纤的几何结构，有利于空芯反谐振光纤的研究与发展。发明内容 [0005] 本申请实施例提供一种空芯反谐振光纤，在实现低损耗的光学性能要求的同时，降低了光纤的制备难度，有利于光纤的大规模生产。 [0006] 本申请实施例提供了一种空芯反谐振光纤，所述空芯反谐振光纤包括包层区域、反谐振区域和纤芯区域； [0007] 所述包层区域包括外包层； [0008] 所述反谐振区域包括多个间隔分布在所述外包层内的嵌套单元，所述嵌套单元包括第一反谐振管以及嵌套在所述第一反谐振管内的第二反谐振管，所述第一反谐振管与所述外包层相连接，所述第二反谐振管与第一反谐振管相连接，所述嵌套单元的第一平面与第二平面的夹角θ为0°≤θ＜180°，所述第一平面为所述第一反谐振管的中轴线与其内的第二反谐振管的中轴线所构成的平面，所述第二平面为所述第一反谐振管的中轴线与外包层的中轴线所构成的平面； [0009] 所述纤芯区域包括由所述第一反谐振管与外包层的边界围绕而成的区域。 [0010] 一些实施例中，第一平面与第二平面的夹角θ为90°≤θ≤177°。 [0011] 一些实施例中，各所述嵌套单元的第一平面与第二平面的夹角θ均相等，或者部分相等，或者互不相等。 [0012] 一些实施例中，所述嵌套单元中，当所述第二反谐振管的中轴线位于第二平面的左侧时，记为所述第二反谐振管的中心位置相对第一反谐振管中心沿顺时针旋转；当所述第二反谐振管的中轴线位于第二平面的右侧时，记为所述第二反谐振管的中心位置相对第一反谐振管中心沿逆时针旋转； [0013] 各所述嵌套单元的第二反谐振管均沿顺时针旋转，或者均沿逆时针旋转，或者一部分沿顺时针旋转，且另一部分沿逆时针旋转。 [0014] 一些实施例中，所述第一反谐振管外壁与所述外包层内壁相切，所述第二反谐振管外壁与所述第一反谐振管内壁相切。 [0015] 一些实施例中，所述第一反谐振管外壁与所述外包层内壁相交，以使所述第一反谐振管呈弧形管； [0016] 所述第二反谐振管外壁与所述第一反谐振管内壁相交，以使所述第二反谐振管呈弧形管。 [0017] 一些实施例中，所述第一反谐振管外壁与所述外包层内壁相交，并形成第一交叠区域； [0018] 所述第二反谐振管外壁与所述第一反谐振管内壁相交并形成第二交叠区域； [0019] 所述第二交叠区域位于所述第一交叠区域内。 [0020] 一些实施例中，纤芯区域包括包括纤芯，所述纤芯由同时外切于各所述第一反谐振管的外切圆所形成的圆形区域，所述纤芯的直径为20～40微米。 [0021] 一些实施例中，所述第一反谐振管与所述第二反谐振管的壁厚为0.3～1.6微米。 [0022] 一些实施例中，所述外包层的外径为150～300微米。 [0023] 本申请提供的技术方案带来的有益效果包括： [0024] 本申请实施例提供的空芯反谐振光纤，在实现低损耗的光学性能要求的同时，打破了现有的空芯反谐振光纤的结构对称性，无需精确控制光纤谐振环结位置结构，降低了光纤的制备难度，有利于光纤的大规模生产。附图说明 [0025] 为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0026] 图1为本申请实施例提供的空芯反谐振光纤示意图(相切)； [0027] 图2为本申请实施例提供的空芯反谐振光纤示意图(相交)； [0028] 图3为本申请实施例提供不同夹角下衰减对于波长的关系曲线； [0029] 图4为本申请实施例提供夹角为145°时1550nm波长处的模场分布； [0030] 图5为本申请实施例提供不同夹角下模场直径对于波长的关系曲线。 [0031] 图中：1、外包层；2、第一反谐振管；3、第二反谐振管；4、第一交叠区域；5、第二交叠区域；6、纤芯。 具体实施方式[0032] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。 [0033] 参见图1和图2所示，本申请实施例提供了一种空芯反谐振光纤，所述空芯反谐振光纤包括包层区域、反谐振区域和纤芯区域；其中，所述包层区域包括外包层1，所述反谐振区域包括多个间隔分布在所述外包层1内的嵌套单元，嵌套单元沿着外包层1的圆周方向分布，所述嵌套单元包括第一反谐振管2以及嵌套在所述第一反谐振管2内的第二反谐振管3，所述第一反谐振管2与所述外包层1相连接，所述第二反谐振管3与第一反谐振管2相连接，所述嵌套单元的第一平面与第二平面的夹角θ为0°≤θ＜180°，所述第一平面为所述第一反谐振管2的中轴线与其内的第二反谐振管3的中轴线所构成的平面，所述第二平面为所述第一反谐振管2的中轴线与外包层1的中轴线所构成的平面；所述纤芯区域包括由所述第一反谐振管2与外包层1的边界围绕而成的区域。 [0034] 具体地，参见图1和图2所示，外包层1的中轴线所在位置记为A点，第一反谐振管2的中轴线所在位置记为B点，第二反谐振管3的中轴线所在位置记为C点，BC构成第一平面，BA构成第二平面，所述第二反谐振管3外壁与所述第一反谐振管2内壁相切于D点，所述第一反谐振管2外壁与所述外包层1内壁相切于E点。 [0035] 所述第二反谐振管3在第一反谐振管2内移动，当所述第二反谐振管3的中轴线所在位置到C＇点时，第一平面与第二平面的夹角θ＝180°，当所述第二反谐振管3在第一反谐振管2内移动到所述第二反谐振管3的中轴线所在位置位于B点与A点之间，且位于第二平面时，第一平面与第二平面的夹角θ＝0°。 [0036] 可以理解的是，上述B点、C点和C＇点所构成的圆为第二反谐振管3的中轴线的移动轨迹。 [0037] 可以理解的是，上述嵌套单元的数量可以根据实际需要确定。 [0038] 本申请中，上述第二反谐振管3的中心并未与外包层1和第一反谐振管2共面，使得第二反谐振管3相对于第一反谐振管2，存在一定的旋转移动，而非对称，这打破了现有的空芯反谐振光纤的结构对称性，无需精确控制光纤谐振环结位置结构，降低了光纤的制备难度，有利于光纤的大规模生产。 [0039] 进一步地，上述第一平面与第二平面的夹角θ可以根据光纤所需要的实际性能设计，比如，作为示例，第一平面与第二平面的夹角θ为90°≤θ≤177°。 [0040] 进一步地，上述各个嵌套单元等间距分布。 [0041] 进一步地，各所述嵌套单元的第一平面与第二平面的夹角θ均相等，或者部分相等，或者互不相等。 [0042] 进一步地，所述嵌套单元中，当所述第二反谐振管3的中轴线位于第二平面的左侧时，记为所述第二反谐振管3的中心位置相对第一反谐振管2中心沿顺时针旋转；当所述第二反谐振管3的中轴线位于第二平面的右侧时，记为所述第二反谐振管3的中心位置相对第一反谐振管2中心沿逆时针旋转；各所述嵌套单元的第二反谐振管3均沿顺时针旋转，或者均沿逆时针旋转，或者一部分沿顺时针旋转，且另一部分沿逆时针旋转。 [0043] 作为示例，参见图1所示，以顶部的嵌套单元为第一个嵌套单元，按照顺时针排序。 [0044] 对于第一个嵌套单元，以ABE作为分界线，此时C点在ABE分界线左侧，说明此时第一个嵌套单元的第二反谐振管3的中心位置相对第一反谐振管2中心沿顺时针旋转。 [0045] 对于第二个嵌套单元，第二反谐振管3的中心位置相对第一反谐振管2中心沿逆时针旋转。 [0046] 对于第三个嵌套单元，第二反谐振管3的中心位置相对第一反谐振管2中心沿逆时针旋转。 [0047] 对于第四个嵌套单元，第二反谐振管3的中心位置相对第一反谐振管2中心沿逆时针旋转。 [0048] 对于第五个嵌套单元，第二反谐振管3的中心位置相对第一反谐振管2中心沿顺时针旋转。 [0049] 进一步地，参见图1所示，所述第一反谐振管2外壁与所述外包层1内壁相切，切点为E点，所述第二反谐振管3外壁与所述第一反谐振管2内壁相切，切点为D点，很显然由于第一平面与第二平面的夹角θ为0°≤θ＜180°，E点与D点不重合。 [0050] 进一步地，参见图2所示，所述第一反谐振管2外壁与所述外包层1内壁相交，以使所述第一反谐振管2呈弧形管；所述第二反谐振管3外壁与所述第一反谐振管2内壁相交，以使所述第二反谐振管3呈弧形管。 [0051] 进一步地，参见图2所示，所述第一反谐振管2外壁与所述外包层1内壁相交，并形成第一交叠区域4；所述第二反谐振管3外壁与所述第一反谐振管2内壁相交并形成第二交叠区域5；所述第二交叠区域5位于所述第一交叠区域4内。 [0052] 进一步地，参见图1所示，纤芯区域包括包括纤芯6，所述纤芯6由同时外切于各所述第一反谐振管2的外切圆所形成的圆形区域，所述纤芯6的直径为20～40微米，优选为30微米。 [0053] 进一步地，所述第一反谐振管2与所述第二反谐振管3的壁厚为0.3～1.6微米，优选为0.4微米。 [0054] 进一步地，所述外包层1的外径为150～300微米，优选为250微米。 [0055] 第一反谐振管2和第二反谐振管3壁厚满足干涉相消的反谐振公式时，可实现反谐振光纤低损耗传播。 [0056] 可以理解的是，所述外包层1、第一反谐振管2、第二反谐振管3均可以采用玻璃管结构，比如使用毛细管。 [0057] 可以理解的是，所述纤芯区域中可以为空气，所述外包层1内也可以为空气，所述第一反谐振管2内也可以为空气，所述第二反谐振管3内也可以为空气。 [0058] 实施例 [0059] 一种空芯反谐振光纤，所述空芯反谐振光纤包括包层区域、反谐振区域和纤芯区域，所述包层区域包括外包层1，所述反谐振区域包括5个等间距分布在所述外包层1内的嵌套单元，所述嵌套单元包括第一反谐振管2以及嵌套在所述第一反谐振管2内的第二反谐振管3，所述第一反谐振管2与所述外包层1相切，所述第二反谐振管3与第一反谐振管2相切，所述嵌套单元的第一平面与第二平面的夹角为θ，所述第一平面为所述第一反谐振管2的中轴线与其内的第二反谐振管3的中轴线所构成的平面，所述第二平面为所述第一反谐振管2的中轴线与外包层1的中轴线所构成的平面；所述纤芯区域包括由所述第一反谐振管2与外包层1的边界围绕而成的区域。 [0061] 所述纤芯6的直径为30微米，所述第一反谐振管2与所述第二反谐振管3的壁厚为0.4微米，所述外包层1的外径为250微米。 [0063] 从衰减对于波长的关系曲线可以看出，当135°≤θ＜180°度时，最大衰减小于0.03dB/km，当θ为90°≤θ＜135°时，最大衰减小于0.3dB/km。 [0064] 从图中可以看出，实施例提供的空芯反谐振光纤，在C+L的通信波段具有低限制损耗的特点。 [0065] 还可以看出实施例中对应结构的光纤模式能量集中在纤芯区域。 [0066] 可见，本申请提供的空芯反谐振光纤，在实现低损耗的光学性能要求的同时，打破了现有的空芯反谐振光纤的结构对称性，无需精确控制光纤谐振环结位置结构，降低了光纤的制备难度，有利于光纤的大规模生产。 [0067] 在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。 [0068] 需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。 [0069] 以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 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