一种大模场双通道偏振抑制光纤

本发明涉及光学与激光，具体涉及微结构光纤和偏振光纤，特别涉及一种大模场双通道偏振抑制光纤。

背景技术：

1、随着技术发展，反谐振光纤已经成为了微结构光纤研究的前沿领域。反谐振光纤技术主要应用于激光传输、传感，相对于传统光纤技术，在传输方面具有传输损耗低、质量高、传输模场大等特点。

2、与传统光纤依靠全反射导光原理不同，反谐振光纤依靠反谐振效应导光。这也使反谐振光纤的类型不仅限于空芯光纤或液芯光纤，也可以应用于固芯光纤。这些光纤在高质量光通信、激光技术、传感技术等领域具有非常广阔的应用前景。

3、随着激光技术的发展，对于大模场光纤需求也日益提高，现阶段大模场光纤多采用光子晶体光纤技术，模场面积有限(常小于500um2)且基模传输、功能单一(难以兼具大模场和偏振抑制功能)，难以满足日益高涨的技术需求。

技术实现思路

1、发明目的：

2、本发明提供了一种大模场双通道偏振抑制光纤，其目的在于解决针对现有技术中模场面积有限且基模传输、功能单一的技术问题。

3、技术方案：

4、本发明第一方法提出一种大模场双通道偏振抑制光纤，该大模场双通道偏振抑制光纤为固芯反谐振结构，所述光纤的外包层内设置有2n，其中n＞2，个包层环和两个或两组包层矩形，外包层与包层环和包层矩形之间填充纤芯，两个或两组包层矩形设置在光纤截面任意一条穿过光纤截面圆心的直线上，且两个或两组包层矩形呈对称结构，2n个包层环平均分布在包层矩形所在直线的两侧，相邻包层环之间的距离d1相等，包层环与包层矩形之间的最小距离为d2，d2＞d1；包层环和包层矩形形成反谐振包层，包层环和包层矩形的折射率大于纤芯的折射率。

5、进一步的，所述包层环为单独包层环或由包层内环和包层外环形成的反谐振孔结构，当包层环为由包层内环和包层外环形成的反谐振孔结构时，包层内环和包层外环同心设置。

6、进一步的，当包层矩形设置为两组时，每组包层矩形可含有1-5层矩形结构，1-5层矩形结构平行设置。

7、进一步的，包层环厚度的计算公式为：

8、

9、式中，tm为该谐振阶数下的包层环的厚度，λ为谐振波长，m为谐振阶数，n1为包层的折射率，n0为光纤材质的折射率。

10、进一步的，所述包层矩形的布置与抑制模场的偏振方向一致。

11、进一步的，所述包层矩形厚度小于0.8um。

12、进一步的，所述包层环和包层矩形的折射率大于纤芯的折射率，折射率之差至少为0.02。

13、进一步的，所述纤芯的材质能产生反谐振效果，为稀土掺杂玻璃、硫化物玻璃、碲化物玻璃中的一种。

14、进一步的，外包层内设置有6个包层环。

15、本发明第二方法提出一种大模场双通道偏振抑制光纤在激光传输中实现激光的大模场传输的应用。

16、有益效果：

17、本发明的一种大模场双通道偏振抑制光纤，其工作原理如下，在纤芯折射率小于包层环及包层矩形折射率时，光纤可以依靠反谐振效应导光，这种情况下可以实现大模场面积导光并在适当的包层环间隙情况下对高阶模产生明显的抑制作用。而包层矩形的矩形结构与模场偏振产生谐振效应，进而产生模场抑制作用，使非所需阶模场受到抑制损耗大幅度提高，即产生偏振抑制和控制导光通道的功能。

18、本发明解决了现有技术中模场面积有限且基模传输、功能单一的技术问题，本发明的大模场偏振抑制光纤可以通过不同材质和结构来设计不同工作波段和不同抑制比的大模场光纤，该大模场偏振抑制光纤相比于传统的大模场光纤，其传输模场更大，并可在特定波段同时实现偏振抑制与高阶模抑制，对于光学元件开发具有非常重要的意义。

技术特征：

1.一种大模场双通道偏振抑制光纤，其特征在于，该大模场双通道偏振抑制光纤为固芯反谐振结构，所述光纤的外包层(1)内设置有2n，其中n＞2，个包层环(2)和两个或两组包层矩形(3)，外包层与包层环(2)和包层矩形(3)之间填充纤芯(4)，两个或两组包层矩形(3)设置在光纤截面任意一条穿过光纤截面圆心的直线上，且两个或两组包层矩形(3)呈对称结构，2n个包层环(2)平均分布在包层矩形(3)所在直线的两侧，相邻包层环(2)之间的距离d1相等，包层环(2)与包层矩形(3)之间的最小距离为d2，d2＞d1；包层环(2)和包层矩形(3)形成反谐振包层，包层环(2)和包层矩形(3)的折射率大于纤芯(4)的折射率。

2.根据权利要求1所述的一种大模场双通道偏振抑制光纤，其特征在于，所述包层环(2)为单独包层环(21)或由包层内环(22)和包层外环(23)形成的反谐振孔结构，当包层环(2)为由包层内环(22)和包层外环(23)形成的反谐振孔结构时，包层内环(22)和包层外环(23)同心设置。

3.根据权利要求1所述的一种大模场双通道偏振抑制光纤，其特征在于，当包层矩形(3)设置为两组时，每组包层矩形(3)可含有1-5层矩形结构，1-5层矩形结构平行设置。

4.根据权利要求1所述的一种大模场双通道偏振抑制光纤，其特征在于，包层环(2)厚度的计算公式为：

5.根据权利要求1所述的一种大模场双通道偏振抑制光纤，其特征在于，所述包层矩形(3)的布置与抑制模场的偏振方向一致。

6.根据权利要求1所述的一种大模场双通道偏振抑制光纤，其特征在于，所述包层矩形(3)厚度小于0.8um。

7.根据权利要求1所述的一种大模场双通道偏振抑制光纤，其特征在于，所述包层环(2)和包层矩形(3)的折射率大于纤芯(4)的折射率，折射率之差至少为0.02。

8.根据权利要求1所述的一种大模场双通道偏振抑制光纤，其特征在于，所述纤芯(4)的材质能产生反谐振效果，为稀土掺杂玻璃、硫化物玻璃、碲化物玻璃中的一种。

9.根据权利要求1所述的一种大模场双通道偏振抑制光纤，其特征在于，外包层(1)内设置有6个包层环(2)。

10.一种如权利要求1-9任意一项所述的大模场双通道偏振抑制光纤在激光传输中实现激光的大模场传输的应用。

技术总结
本发明涉及一种大模场双通道偏振抑制光纤，该大模场双通道偏振抑制光纤为固芯反谐振结构，所述光纤的外包层内设置有2n个包层环和两个或两组包层矩形，外包层与包层环和包层矩形之间填充纤芯，两个或两组包层矩形设置在光纤截面任意一条穿过光纤截面圆心的直线上，且两个或两组包层矩形呈对称结构，2n个包层环平均分布在包层矩形所在直线的两侧，相邻包层环之间的距离d1相等，包层环与包层矩形之间的最小距离为d2，d2＞d1；包层环和包层矩形形成反谐振包层，包层环和包层矩形的折射率大于纤芯的折射率。本发明解决针对现有技术中模场面积有限且基模传输、功能单一的技术问题。

技术研发人员：王启明,贾丹平,杜思颖
受保护的技术使用者：沈阳工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13