專利名稱：一種抗彎曲單模光子晶體光纖的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光子晶體光纖，特別是一種抗彎曲特性良好的單模光子晶體光纖。
背景技術：
隨著通信網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，高清晰度電視、網(wǎng)絡游戲等高寬帶業(yè)務應運而生， 這對通信網(wǎng)絡的傳輸和交換能力，尤其是傳統(tǒng)的以ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line，非對稱數(shù)字用戶環(huán)路)為主的寬帶接入網(wǎng)方式提出了更高的要求。接入網(wǎng)中主要使用的G. 652光纖已經成為了光纖網(wǎng)絡建設中的重點。然而，接入網(wǎng)中，特別是光纖到戶過程中“最后一公里”的問題，一直都是電信網(wǎng)絡發(fā)展的瓶頸。接入網(wǎng)光纖由于受到街道，樓梯， 房間拐角等復雜的應用場合、戶與戶之間繁多的接入點以及布線時的拉扯、折彎等因素的影響，發(fā)生彎曲的情況不可避免。這無疑對光纖的彎曲性能提出了更高的要求。目前普遍使用的G. 652光纖由于受其彎曲損耗及機械性能的影響，其彎曲半徑一般不能小于30mm， 難以在室內拐角處任意扭曲布線。因此，要真正實現(xiàn)光纖到戶，需要進一步提高光纖的抗彎曲性能。光纖的彎曲性能是由其波導結構決定的，不同的光纖結構給光纖帶來了不同的性能。傳統(tǒng)光纖結構在布線過程中由于彎曲、扭轉，使得原本在纖芯中傳播的模式就容易向包層甚至更外層產生泄漏，產生彎曲損耗。目前主要使用的G.652光纖在1550nm處彎曲半徑 IOmm時，損耗約為6. 13dB/m。即使改進型的G. 675B抗彎曲單模光纖當彎曲半徑為IOmm時， 其彎曲損耗也高達1. 59dB/m。因此，我們需要設計出抗彎曲性能更好，比如彎曲半徑更小， 損耗更低的單模光纖結構來滿足實際的某些應用場合。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于解決常見的單模傳輸光纖臨界彎曲半徑大、彎曲損耗高，彎曲性能低的問題，提供了一種抗彎曲單模光子晶體光纖，不僅能與普通單模光纖模場匹配，而且有效的提高了光纖抗彎曲性能，可應用于光纖需要彎曲、扭轉，如數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)、光纖到戶等領域。為達到上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案一種抗彎曲單模光子晶體光纖，所述光纖橫截面包括一個三角形纖芯、一個由直徑大小不同的空氣孔形成的包層以及圓形基底材料；所述的基底材料為高折射率材料，如石英或聚合物材料；所述的直徑大小不同的空氣孔分布在以圓形基底材料點為中心構成的正六邊形網(wǎng)格結構結點上，網(wǎng)格結點間間距為Λ，其取值范圍為5. 5 μ m 7 μ m ；所述的三角形纖芯由網(wǎng)格中心區(qū)域相鄰的三個結點處空氣孔缺失形成，其構成材料為基底材料；所述的空氣孔形成的包層分為內、外兩層，其中內包層包覆在三角形纖芯上，由直徑為dl的空氣孔形成；外包層包覆在內包層上，由直徑為d2的空氣孔形成；所述光纖的特征在于外包層空氣孔直徑d2 :0. 2 A彡d2彡0. 25 Λ ；內包層空氣孔直徑(I1 2. 15 d2 ^ (I1 ^ 3. 3 d2。
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本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其有益效果為本發(fā)明的光纖采用具有高折射率芯區(qū)的光子晶體光纖，將三角形纖芯引入光纖結構中，同時設計了內外兩層由直徑大小不同的空氣孔形成的包層區(qū)域；利用三角形纖芯結構和內、外雙包層對光的限制作用，本發(fā)明光纖在光傳輸過程中既能保證光能量集中在纖芯中傳播，其模場面積大小在60 μ m2 90 μ m2，與普通單模光纖相匹配，同時具有良好的抗彎曲性能。本發(fā)明光纖可應用于數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)、高速網(wǎng)絡，尤其是光纖到戶等布線過程中光纖需要彎曲的場合。


圖1為本發(fā)明的一個實施例的截面示意圖。圖2為圖1所示實施例在1550nm處，光纖不彎曲和彎曲半徑為4. 5mm時，基模模場分布示意圖。圖3為圖1所示實施例光纖在1550nm處彎曲損耗隨彎曲半徑的變化示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的實施例作進一步描述。一種抗彎曲單模光子晶體光纖，采用與現(xiàn)有拉制普通光纖的類似技術，將石英管和芯棒按照設計的周期性結構堆積并熔合成形，再經過多次拉絲制備成本發(fā)明的截面結構的光子晶體光纖。圖1所示為本發(fā)明實施例的光纖橫截面示意圖，該光纖光纖橫截面包括個三角形纖芯⑴、一個由直徑大小不同的空氣孔(2、3)形成的包層⑷以及圓形基底材料(5)；所述的基底材料( 為高折射率材料，如石英或聚合物材料；所述的直徑大小不同的空氣孔 (2,3)分布在以圓形基底材料(5)圓點為中心構成的正六邊形網(wǎng)格結構結點上，網(wǎng)格結點間間距Λ為6. 5μπι;所述的三角形纖芯由網(wǎng)格中心區(qū)域相鄰的三個結點處空氣孔缺失形成，其構成材料為基底材料；所述的空氣孔形成的包層分為內、外兩層，其中內包層包覆在三角形纖芯上，由直徑為Cl1為4μ m的空氣孔形成；外包層包覆在內包層上，由直徑d2為 1.375μπι的空氣孔形成；三角形的纖芯結構以及采用直徑大小不同的空氣孔設計成光纖雙包層，使得該光子晶體光纖在具有與普通單模光纖的模場面積相匹配的同時，還具有良好的抗彎曲性能。圖2給出了波長1550nm的光入射時，該實施例光纖分別在不彎曲和彎曲半徑為 4. 5mm時，纖芯區(qū)1的模場分布情況。當光纖不彎曲時，入射光在傳播過程中，光場分布呈現(xiàn)出與纖芯形狀相同的三角形，且光能量被很好的集中在纖芯中傳播，此時模場面積約為 84. 5 μ m2 ；當彎曲半徑為4. 5mm時，基模的光斑向三角形纖芯的一側發(fā)生變形和收縮，但光能量同樣很好的集中在纖芯中傳播，并未發(fā)生向包層區(qū)泄漏的情況，此時模場面積仍然高達 79. 2 μ m2。圖3給出的是當入射光波長為1550nm時，該實施例光纖彎曲損耗隨著彎曲半徑的變化示意圖。通過圖形可以看出當彎曲半徑為4. 5mm時，該光纖x、y偏振模的彎曲損耗分別僅為1. 17dB/m、0.81dB/m。由此可見，三角形纖芯結構的引入以及圍繞在纖芯周圍的一圈大空氣孔的使用，較好的提高了光纖的彎曲性能，保證了該光纖即使在彎曲半徑小至毫米量級時，也不會發(fā)生能量大規(guī)模的向包層泄漏的情況。
權利要求
1. 一種抗彎曲單模光子晶體光纖，其光纖橫截面包括一個三角形纖芯(1)、一個由直徑大小不同的空氣孔(2、；3)形成的包層(4)以及圓形基底材料(5)；所述的基底材料(5)為高折射率材料，如石英或聚合物材料；所述的直徑大小不同的空氣孔(2、；3)分布在以圓形基底材料(5)圓點為中心構成的正六邊形網(wǎng)格結構結點上，網(wǎng)格結點間間距為Λ，其取值范圍為5.5μπι 7μπι;所述的三角形纖芯(1)由網(wǎng)格中心區(qū)域相鄰的三個結點處空氣孔缺失形成，其構成材料為基底材料；所述的空氣孔形成的包層(4)分為內、外兩層，其中內包層包覆在三角形纖芯(1)上，由直徑為Cl1的空氣孔( 形成；外包層包覆在內包層上，由直徑為d2的空氣孔(3)形成；所述光纖的特征在于所述的外包層空氣孔⑶直徑d2 :0.2A ^ d2^0.25A ； 所述的內包層空氣孔(2)直徑Cl1 2. 15 W 3. 3 d2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抗彎曲單模光子晶體光纖。該光纖截面包括一個三角形纖芯、一個由直徑大小不同的空氣孔形成的包層以及圓形基底材料；包層中的空氣孔形成內、外兩個區(qū)域，空氣孔間距為Λ；內包層由一圈包覆在纖芯上的直徑為d1的空氣孔構成；外包層由包圍著內包層的直徑為d2空氣孔構成，且d1＞d2；其特征在于三角形纖芯結構和內、外雙包層對光的限制作用，本發(fā)明光纖在光傳輸過程中既保證了光集中在纖芯中傳播，其模場面積大小在60μm2～90μm2，與普通單模光纖相匹配，同時具有良好的抗彎曲性能。本發(fā)明光纖可應用于數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)、高速網(wǎng)絡，尤其是光纖到戶等布線過程中光纖需要彎曲的場合。
文檔編號G02B6/036GK102323640SQ20111027402
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權日2011年9月13日
發(fā)明者王治強, 趙春柳 申請人:中國計量學院