滤模光纤的制作方法

滤模光纤的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种滤模光纤，包层由基质材料、高折射率介质柱和高折射率介质环组成。高折射率介质柱周期性排布于低折射率基质材料上，高折射率介质环位于所述低折射率基质材料、高折射率介质柱的外侧。纤芯位于光纤的中心。本发明提出使高折射率介质柱形成超模群，并与纤芯模发生耦合，再以高折射率环使超模群获得高的泄露损耗，从而形成有效的滤模机制的方法，实现选择性地滤除光纤的模式。将多根具有不同滤模功能的光纤串接，即可以滤除多个光纤模式，从而使少模光纤仅传输单个高阶模。在滤除相应模式的同时，光纤中其它模式可以保持低损耗传输。
【专利说明】滤模光纤

【技术领域】
[0001] 本发明设及光纤通信领域，具体为一种具有选择性滤除纤巧中传输模式功能的微 结构光纤。

【背景技术】
[0002] 单模光纤的信息容量通过时分复用、波分复用、偏振复用等技术获得了极大的提 高，已经接近于极限。近年来，采用多巧光纤或少模光纤，通过不同的纤巧或同一光纤中不 同的模式来实现传输不同信息的方法，即所谓的空分复用技术，引起了人们广泛的兴趣。空 分复用系统中，每路信号载荷着不同的信息，且每路信号均可通过时分复用、波分复用技术 实现大容量通信。采用少模光纤，W不同的模式传输不同的信息的方法，即所谓的模分复用 技术，可W成倍地提高光纤的传输容量。除了在模分复用技术方面的应用W外，少模光纤还 可W通过选择性激发高阶模的方法，实现大模场单模传输、色散补偿、超短脉冲传输W及非 线性应用等。因此，如何有效地操纵、控制少模光纤中的传输模式，成为该些技术应用的关 键。
[0003] 光滤波器是用来进行波长选择的仪器，它可W从众多的波长中挑选出所需的波 长。它可W用于波长选择、光放大器的噪声滤除、增益均衡、光复用/解复用，是波分复用系 统中的重要器件。相似的，在少模光纤应用中，也需要有滤模器，即能够选择性地滤除光纤 中的某个或某些模式的器件。
[0004] 基于单模光纤与少模光纤禪合的双巧光纤可W实现模式的分离，但难W避免不 同模式之间的禪合【化1：^比6；1"了6油]1〇1.，2011，17(5);490-494】。采用多巧光纤可!^ 实现多种模式的复用与分离，其缺点其模场变形比较严重【化t. Express, 2010,18(5): 4709-4716】。采用波导结构，也可实现模式分离，但结构相对复杂【化t. Express, 2013， 21(15) ;17904-17911，Opt.Express,2013,21(17) ;20220-20229】。
[0005] 利用高阶模的弯曲损耗较大，而低阶模的弯曲损耗较小的特点，通过弯曲的方法， 可W使光纤中的某个或某些高阶模产生大的损耗，从而实现滤模的目的。但如果想要滤除 基模或低阶模而保留高阶模，则难W用该种方法实现。对于光子带隙光纤，由于传输模式需 处于带隙内才能传输，而带隙可W出现在低折射率区，因此，采用带隙光纤结构，有可能可 W使光纤的基模处于带隙之外，而让高阶模处于带隙之内，从而实现滤除基模的效果。然 而，由于该种结构下的带隙一般较窄，导致其对高阶模的束缚能力较弱，因而高阶模的泄露 损耗也往往很大【Opt. Express, 2010,18 (9) ;8906-8915】。
[0006] 能够有效滤除光纤中特定的模式而又保持其它模式低损耗传输的光纤结构，目前 尚未见报道。


【发明内容】

[0007] 针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种具有选择性滤除纤巧中模式功能 的微结构光纤。
[000引本发明的技术方案为：一种微结构光纤，包括纤巧和包层，所述包层包括基质材 料、高折射率介质柱和高折射率介质环。所述高折射率介质柱围绕纤巧并周期性排布于基 质材料内。所述纤巧位于光纤的中屯、。所述高折射率介质环位于所述基质材料、高折射率 介质柱的外侧。其折射率之间的关系满足；rVrt> n。1。4,n。1。4, n"d> n。1。4。纤巧与基 质材料的参数关系满足；V > 2. 405,该里^ =查^(心-'4/)"。该里，rwe，rw Dciad，n0ut 分别为纤巧、高折射率介质柱、基质材料和高折射率介质环的折射率。r。。,。为纤巧半径，A。 为工作波长。
[0009] 高折射率介质柱和基质材料组成的微结构区域可传输的模式形成超模群。超模群 中最低阶模式的有效折射率的和最高阶模式的有效折射率形成的区间为超模群区间。在工 作波长范围内，至少有一个纤巧模式的有效折射率处于超模群区间，其泄露损耗大于有效 折射率未处于超模群区间的其它纤巧模式。
[0010] 作为本发明的进一步改进方案，在工作波长范围内，高折射率介质环的折射率处 于超模群区间W上。
[0011] 作为本发明的进一步改进方案，高折射率介质环为一圆环，其内径为di。，其圆屯、 与纤巧中屯、位置相同。定义L为纤巧中屯、与每一个高折射率介质柱的中屯、之间的距离 的集合，其中的最大值为Lm"。则高折射率介质环与高折射率介质柱之间的距离需满足： din-Lm"-r"d< 4 y m。该里r 为高折射率介质柱的半径。
[0012] 作为本发明的改进方案，要求：高折射率介质柱的层数N满足；N > 3。
[0013] 作为本发明的进一步改进方案，要求；纤巧和与之相邻的高折射率介质柱之间的 中屯、距离 S 满足；S-(re"e甘"d) > 3 y m 且 S-(re"e甘Md)《8 y m。
[0014] 作为本发明的进一步改进方案，要求：高折射率介质环的折射率n"t与超模群中 最低阶模式的有效折射率n。。,,之间满足；n 0. 0005。
[0015] W不同介质柱的组合可W实现在同一根光纤同时滤除多个模式。该要求；高折 射率介质柱由2-3种不同类型的高折射率介质柱组成，且同一类型的高折射率介质柱组成 1-3区域；形成的区域总数为2-6个；在同一个区域内，高折射率介质柱的周期、直径和折射 率均相同，且所有的高折射率介质柱中屯、位于W纤巧中屯、为圆屯、的扇形区域内。
[0016] 作为一种优化方案，所述光纤横截面分布具有轴对称性。
[0017] 作为一种优化方案，所述纤巧采用高折射率液体。
[0018] 作为实现可调滤模的一种方案，W高折射率液体柱替代高折射率介质柱或W高折 射率液体作为纤巧。
[0019] 本发明的技术效果为：本发明提出通过纤巧模式与微结构包层模发生禪合，再经 高折射率环形成滤模机制的方法，可W实现选择性地滤除光纤的模式。例如，可W滤除双模 光纤的基模，从而使光纤可W仅传输单个高阶模，也可W选择性地滤除少模光纤中的某一 个或多个高阶模。在滤除相应模式的同时，光纤中其它模式可W保持低损耗传输，从而实现 了对光纤中模式的有效控制。将多根具有不同滤模功能的光纤串接，即可W滤除多个光纤 模式，从而使少模光纤仅传输单个高阶模。与其它滤模方法相比，本发明光纤的滤模方法简 单；通过将少模光纤与本发明光纤连接的方法，即可实现滤除少模光纤中传输的特定模式， 而无需对光纤做其它处理。

【专利附图】

【附图说明】
[0020] 图1为一种本发明光纤的横截面结构示意图；
[0021] 图2为由两种不同尺寸高折射率介质柱组成的另一种本发明光纤的横截面结构 不意图；
[0022] 图3为由两种不同尺寸高折射率介质柱且具有两个对称轴的组成的另一种本发 明光纤横截面结构示意图；
[002引图4为实施例1光纤的模场分布图，其中，4(a)为化1模；4(b)为LP 11模；
[0024] 图5为实施例1中纤巧模式的有效折射率和泄露损耗随波长变化曲线；
[0025] 图6为实施例1中纤巧基模随传输距离的能量变化曲线；
[0026] 图7为实施例1中纤巧模式泄露损耗与高折射率介质环的内径的关系曲线；
[0027] 图8为实施例1中纤巧模式的泄露损耗与高折射率介质环的折射率的关系曲线； [002引图9为实施例2中纤巧模式有效折射率与纤巧模式的泄露损耗随波长变化曲线；
[0029] 其中，9(a)为纤巧模式有效折射率曲线；9(b)为纤巧模式的泄露损耗曲线；
[0030] 图10为实施例3中光纤的横截面折射率分布示意图；
[0031] 图11为实施例3中纤巧模式的泄露损耗随波长变化曲线。
[0032] 图中，1为基质材料，2为高折射率介质柱，3为高折射率介质环，4为纤巧。

【具体实施方式】
[0033] 图1给出了本发明光纤的一种结构示意图。其中，包层包括基质材料1、高折射率 介质柱2和高折射率介质环3。高折射率介质柱2周期性地排布于基质材料1上，高折射率 介质环3位于高折射率介质柱2和基质材料1外侧。纤巧4位于光纤的中屯、。其中高折射 率介质柱2、高折射率介质环3、纤巧4的折射率均高于基质材料1。
[0034] 高折射率介质柱2排布于低折射率的基质材料1上，因而，当高折射率介质柱2之 间距离足够远时，任一高折射率介质柱2都可W独立地传导基模。假设高折射率介质柱2 仅支持单模传输，则两个高折射率介质柱2排布于基质材料1上时距离较近时，其基模会发 生禪合，形成两个超模，其中一个超模的有效折射率高于基模，而另一个超模的有效折射率 低于基模。同理，若S个相同的高折射率介质柱2排布于基质材料1上，则可W形成S个超 模。相类似的，当在基质材料1上排布更多的高折射率介质柱2时，其产生的超模的有效折 射率分布在高折射率介质柱2的基模有效折射率周围，形成一个超模群。
[0035] 本发明光纤的滤模原理是；高折射率纤巧4排布于低折射率的基质材料1 上，形成阶跃型光纤结构。纤巧4与基质材料1的参数关系满足；V> 2. 405,该里 ^ = 记记。即纤巧可W传输基模和一定数量的高阶模。高折射率介质柱2排 布于低折射率的基质材料1上，形成超模群。因此，由禪合理论，若纤巧中的某个模式的有 效折射率与高折射率介质柱2形成的超模的有效折射率匹配，则两个模式将发生能量禪 合。即使两者不完全匹配，只要其有效折射率相近，也可发生部分的能量禪合。因此，该就 使得纤巧模式可W禪合到包层。当高折射率介质柱2形成的超模的有效折射率低于高折 射率介质环3的折射率时，则由于无法满足全内反射条件，此超模将发生强的泄漏，因此达 到滤除此纤巧模式的目的。称此纤巧模式为受抑制模式，即此模式在由纤巧4和基质材料 1组成的阶跃光纤中是传导模，而在引入高折射率介质柱2和高折射率介质环3后，受到抑 审IJ，成为传输损耗很大的模式。若高折射率介质柱距离高折射率介质环3较远，则由于高折 射率介质柱2周围为低折射率的基质材料1，形成一定的折射率引导机制，其泄漏损耗也较 小。
[0036] 当高折射率介质柱2较多时，其形成的超模数量也较多。由此，其在单个高折射率 介质柱2模式的有效折射率附近的一个区间内形成有效折射率差值很小的一个超模群。由 于最低阶模式的有效折射率最大，而最高阶模式的有效折射率最小，因此，可定义超模群中 最低阶模式的有效折射率的和最高阶模式的有效折射率形成的区间为超模群区间。该样， 当一个纤巧模式处于该个超模群的有效折射率区间时，纤巧模式就会与其中的超模发生禪 合。由于超模群的有效折射率形成数量很多、排布很密的一个区间，该就使得该个纤巧模式 可W在宽波长范围内都有可能与其中的一个或多个超模发生禪合，从而形成宽带的滤模效 果。一般要求高折射率介质柱2的层数N满足；N > 3,从而保证高折射率介质柱2的数量 足够多，从而形成足够的超模，同时，其纤巧4与高折射率介质环3的距离也足够远，W保证 纤巧中的传输模式具有低的损耗。
[0037] 高折射率介质环3的作用是使超模无法满足全内反射条件，产生泄露损耗。由光 纤理论，若高折射率介质环3不存在，则由于纤巧4和高折射率介质柱2的折射率均大于基 质材料1，因而，纤巧模及高折射率介质柱形成的超模都是传导模，该些模式均基于折射率 引导机制传输，不存在泄露损耗。
[003引当纤巧模式有效折射率处于超模群区间W上时，由于纤巧4折射率本身高于基质 材料1，其纤巧模式满足折射率引导机制，因而，纤巧模式的损耗较小。其可能存在损耗的原 因是；高折射率介质环3的折射率可能会高于纤巧模式的有效折射率，从而导致泄露损耗。 其泄露损耗随着纤巧模式有效折射率的增大而减小，该是因为纤巧模式与超模的有效折射 率差别增大，折射率引导效应增强。
[0039] 当纤巧模式有效折射率位于超模群区间W下时，纤巧模仍然可W被束缚在纤巧区 传输，原因是高折射率介质柱2形成的超模与纤巧模式的有效折射率有一定差别，其禪合 效应弱，因而纤巧模式仍然在纤巧及附近传输，而高折射率介质环与纤巧距离较远，因而其 对纤巧模的泄漏作用较弱。
[0040] 由此可见，当纤巧基模的有效折射率位于超模群区间时，其模式损耗增大，可W实 现滤除的目的。而当其高阶模的有效折射率位于超模群区间W下时，其泄露损耗较低，仍可 W在光纤中传输。若光纤只存在基模和一个高阶模，则通过该种方式可W实现光纤只存在 单个高阶模而无基模的传输。
[0041] 若纤巧某一个或几个高阶模的有效折射率位于超模群区间时，其模式损耗增大， 可W实现滤除的目的。而其基模及其它有效折射率位于超模群区间W上的模式可折射 率引导型的传输方式传导，其有效折射率位于超模群区间W下的模式可带隙型传导的 方式传输。因此，该种情况下可W实现选择性地滤除少模光纤中的一个或几个模式。
[0042] 高折射率介质环3的存在是为了对超模群引入损耗。其需要与高折射率介质柱距 离较近，从而破坏超模的模场，引入损耗。一般地，高折射率介质环3与高折射率介质柱2 之间的距罔需满足；dh-Lm3x-r"d< 4 y m。
[0043] 高折射率介质环3的折射率需要高于超模群区间，从而使超模无法形成有效的折 射率引导传输机制，实现滤模的目的。在工作波长范围内，高折射率介质环3的折射率n"t 满足；rut> n wff，该里n^ff为超模群最低阶模式的有效折射率。
[0044] 为使纤巧中的受抑制模式与高折射率介质柱2形成的超模能够形成强的禪合，纤 巧4与高折射率介质柱2距离不能太远；而为使得纤巧中的传输模式仍能保持较规则的模 场，纤巧4与高折射率介质柱2距离不能太近。综合而言，一般要求纤巧和与之相邻的高折 射率介质柱2之间的中屯、距离S满足；8 ym > S-bcDt。甘rJ > 3 ym。
[0045] 为保证受抑制模式的高损耗，一般要求高折射率介质环3的折射率rUt与超模群 中最低阶模式的有效折射率n。。,,之间满足；n 0. 0005。
[0046] 如图2-3所示，改变高折射率介质柱的周期、直径或折射率均可W实现对超模群 的折射率区间的调节。因此，若需要对两个W上模式进行滤除，可采用两种或多种类型的高 折射率介质柱组成滤模结构。为在一个折射率区间内形成模式数量足够多的超模群，同一 类型高折射率介质柱应聚集在一起，且分布在1-3个区域内。同时，超模与纤巧模重叠的区 域越大，其禪合效果越好，形成的模式损耗也越高。因此，为有效滤模，高折射率介质柱的 类型不宜多，一般W 2-3类为宜，且形成的区域总数为2-6个。显然，为使超模成为滤除纤 巧模式的通道，应在一定区域内，自内外向各层的高折射率介质柱的周期、直径、折射率相 同，即在一定的扇形区域内，其高折射率介质柱是相同的。W轴对称方式排布高折射率介质 柱可W有效提高光纤发生弯曲等情形下的滤模效果，并使传输的纤巧模式具有良好的对称 性。图2给出了一种光纤结构，由两种不同尺寸的高折射率介质柱组成，可实现滤除两个纤 巧模式。图3给出了另一种光纤结构，由两种不同尺寸的高折射率介质柱组成，其中高折射 率介质柱区域有4个，形成具有两个对称轴的轴对称分布。
[0047] 本方案可W灵敏变化，实现在线可调滤模。其方法是；高折射率介质柱改成高折射 率液体柱。采用对温度敏感的高折射率液体，通过控制液体温度即可调节液体的折射率，从 而改变其超模群的折射率区间，即可实现滤除不同模式的目的。若将一根光纤分为多段，每 段对应的环境温度不同，从而使其滤除的模式也不同，即可实现在一根光纤上滤除多个模 式的目的。
[0048] 本发明也可W采用液体纤巧，改变液体温度即可使光纤模式的有效折射率发生改 变，从而将不同的模式移动至超模群区间，达到滤除多个模式的效果。
[0049] 下面详细阐述本发明的【具体实施方式】中的实施例。
[0050] 实施例一：
[0化1] 图1给出了本发明的一种实施例的横截面示意图。基质材料1取为纯石英，高折射 率介质柱2与基质材料1的折射率差为0. 029,高折射率介质环3与基质材料1的折射率差 为0.01。纤巧4与基质材料1的折射率差为0. 0075。高折射率介质柱2的周期为7.75 ym， 纤巧直径为12 ym。高折射率介质柱2层数N = 3。
[0052] 上述实施例的基模（LPw模）和高阶模（LP U模）的模场分布如图4所示。可见， 基模模场被禪合到高折射率介质柱2排布的区域，从而形成高的泄露损耗。而高阶模的模 场分布特性与全固态带隙光纤中的模式场相似，虽然也有少量能量会在与纤巧相邻的高折 射率介质柱2上传输，但其主要能量仍然集中在纤巧区。UV模的泄露损耗达到79地/m，而 LPii模的泄露损耗为0. 005地/m。
[0053] 图5(a)为纤巧模式有效折射率曲线与高折射率介质柱形成的超模群区间。其中， A01为liV模的有效折射率曲线，All为LPii模的有效折射率曲线，A2为超模群的上边界，A3 为超模群的下边界，A4为高折射率介质柱的带隙上边缘。在1. 55 ym波长处，超模数量达到 30个W上，因而，当纤巧模式的有效折射率处于超模群区间时，总有超模与其有效折射率相 等或相近，从而实现纤巧模与超模的强禪合。前面曾指出，超模的有效折射率分布于高折射 率介质柱基模的有效折射率两侧。事实上，只存在单个高折射率介质柱2时，在1. 55 y m波 长处，其基模的有效折射率为nuff= 1.45499。从图5(a)可见，Huff确实处于包层模的中 间区域。因此，可W选择高折射率介质柱2和纤巧4的参数使得纤巧4中受抑制模式的有 效折射率与高折射率介质柱2的基模有效折射率相等。该样可W保证纤巧受抑制模式与包 层模发生禪合，且波长变化时，纤巧受抑制模式的有效折射率仍处于超模群区间，从而使光 纤具有较宽的滤模工作带宽。
[0化4] 图5(b)为纤巧模式的泄露损耗随波长变化曲线。其中，B01为UV模的泄露损耗 曲线；B11为化1模的泄露损耗曲线。由图5(a)和化）可见；当基模处于超模群区间时，其 泄露损耗可达达到20地/m W上，而在远离超模群区间时，其泄露损耗迅速减小。对于LPu 模，在远离超模群区间，其泄露损耗较低，其泄露损耗随着波长的增加而增大。该与波长增 加后模场向包层扩展有关。若W模式损耗大于20地/m为滤除该模式的基本要求，而W模式 损耗小于0. 1地/m为模式传输的条件，则此光纤可W在1. 503?1. 61 ym波长范围内保持 只传输LPii模。
[0055] 如图6所示，为纤巧基模随传输距离的能量变化曲线；其中C1为实施例1中的纤 巧基模能量曲线，C2为高折射率介质环3不存在时，即包层仅由高折射率介质柱2和基质材 料1组成时，纤巧基模的能量曲线。对于本实施例1的光纤，其基模能量将随传输距离的增 加而减小，从而实现滤除的目的，如图6中C1曲线所示。而当高折射率介质环3不存在时， 即包层仅由高折射率介质柱2和基质材料1组成时，光纤基模的能量传输曲线为C2。由图 可见，光纤基模与包层模仅发生部分禪合。由此可见，纤巧受抑制模式不需要与超模发生完 全禪合，即可达到滤模的目的。由此，保证了光纤的宽带滤模能力。
[0化6] 高折射率介质柱2的作用可W通过比较存在与不存在高折射率介质柱2时纤巧模 式的损耗来看出。若高折射率介质柱2不存在，则其UV和LP 11模的泄露损耗为8. 8X 10^9 和6 X 1〇-6地/m。而高折射率介质柱2存在时，LPw模的泄露损耗达到79地/m，而LP U模的 泄露损耗为0. 005地/m。可见，高折射率介质柱2的存在使得两模式的损耗均增大，但LP。！ 模与包层模的禪合导致其损耗增加量级远远超过LPii模。
[0057] 如图7所示，为实施例1中纤巧模式泄露损耗与高折射率介质环3的内径的关系 曲线；其中D01为LP"i模的泄露损耗曲线；D11为LP。模的泄露损耗曲线。高折射率介质环 3的内径对基模损耗有直接的影响，当高折射率介质环3的内径较小时，其UV模损耗总是 很大，而当其内径值增加到一定值W后，其LP"i模损耗将迅速减小。其原因是LP"i模的能量 损耗是通过与超模的禪合而实现的，而超模的损耗来源于与其相邻的高折射率介质环3的 高折射率。显然，当高折射率介质环3与高折射率介质柱2的距离达到较小的值W后，超模 的折射率引导机制即被破坏，从而无法实现有效的光传输。而相对比的，高阶模的泄露损耗 总是随高折射率介质环3的内径的增大而减小。该是因为高阶模没有与超模发生禪合，其 模场距离高折射率介质环3较远，因而，高折射率介质环3的内径再小也不会导致高阶模无 法传输。
[005引如图8所示，为实施例1中纤巧模式的泄露损耗与高折射率介质环3的折射率的 关系曲线；其中E01为LP"i模的泄露损耗曲线；E11为LP。模的泄露损耗曲线。高折射率介 质环3的折射率大小决定了基模的损耗。当高折射率介质环3的折射率位于超模群区间W 上时，基模的泄露损耗很大。当高折射率介质环3的折射率达到一定值W后，其值进一步增 大对基模的泄露损耗基本没有影响。该说明高折射率介质环3的折射率须高于超模群的折 射率，从而形成滤模机制。另一方面，高折射率介质环3的折射率在超模群区间及附近变化 时对高阶模的损耗影响很小。
[0059] 实施例二；
[0060] 同样按照图1给出的一种光纤实施例结构，基质材料1取为纯石英，高折射率介 质柱2与基质材料1的折射率差为0. 029,高折射率介质环3与基质材料1的折射率差为 0. 01。纤巧4与基质材料1的折射率差改变为0. 0105。高折射率介质柱2的周期为7. 75 y m， 纤巧直径为12 y m。高折射率介质柱2层数N = 3。纤巧结构可W支持LPw、LPii、LP2i、LPa2 四个模式。
[0061] 如图9所示，为实施例2中纤巧模式有效折射率与纤巧模式的泄露损耗随波长变 化曲线；图9(a)为纤巧模式有效折射率曲线与高折射率介质柱形成的超模群区间。图9化） 为纤巧模式的泄露损耗随波长变化曲线。F01为LPw模的有效折射率曲线，F11为LP U模 的有效折射率曲线，F21为LP,i模的有效折射率曲线，F02为LP。,模的有效折射率曲线，F30 为超模群的上边界，F40为超模群的下边界，F50为高折射率介质柱的带隙上边缘；G01为 LPw模的泄露损耗曲线；G11为LP U模的泄露损耗曲线，G21为LP21模的泄露损耗曲线；G02 为LPu2模的泄露损耗曲线。
[0062] 由两图可见；此光纤的LP。模处于超模群区间时，其泄露损耗达到20地/m W上，而 在远离超模群区间时，其泄露损耗迅速减小。对于liv模，其处于折射率引导区域，泄露损 耗很低。对于LP2i、LP。,两个模式，其处于带隙传导区，但其模场在包层区扩展，其损耗较大。 若要求LP。模的损耗大于20地/m，而W其它模式损耗小于0. 1地/m为模式传输的条件，贝U 此光纤的工作波长范围可W达70皿W上。
[0063] 实施例S ;
[0064] 图10给出了本发明的另一种实施例的横截面示意图。其参数与实施例二相同，差 别是高折射率介质柱2层数N = 4。此结构通过增加高折射率介质柱数量，W减小LP2i、LPu2 两个模式的泄露损耗。如图11所示，为实施例3中纤巧模式的泄露损耗随波长变化曲线； 其中，册1为LPw模的泄露损耗曲线；H11为LP U模的泄露损耗曲线，肥1为LP 21模的泄露 损耗曲线；册2为化濃的泄露损耗曲线。LP 11模仍具有高的泄露损耗，而LP 2i、LPc2两个模 式的损耗得到减小。若要求LP。模的损耗大于20地/m，而W其它模式损耗小于0. 1地/m为 模式传输的条件，则此光纤的工作波长范围可W达200皿W上。
[00化]上述附图和说明仅为说明性示意图，并不对本发明的保护范围形成限制。应理解， 该些实施例只是为了举例说明本发明，而非W任何方式限制本发明的范围。
【权利要求】
1. 一种滤模光纤，包括纤芯（4)和包层，其特征在于：所述包层包括基质材料（I)、高折 射率介质柱（2)和高折射率介质环（3); 所述纤芯（4)位于光纤的中心，所述高折射率介质柱（2)围绕纤芯（4)并周期性排布 在基质材料（1)内，所述高折射率介质环（3)环绕在所述基质材料（1)、高折射率介质柱 (2)的外侧，其折射率之间的关系满足 :n〇ut>ncia(j'ncore>nciad'nr〇d>n纤芯⑷与基
ndad，IVlt分别为纤芯（4)、高折射率介质柱（2)、基质材料（I)和高折射率介质环（3)的折 射率，为纤芯半径，A^为工作波长； 所述高折射率介质柱（2)和基质材料（1)组成的微结构区域可传输的模式形成超模 群，超模群中最低阶模式的有效折射率和最高阶模式的有效折射率形成的区间为超模群区 间，在工作波长范围内，至少有一个纤芯模式的有效折射率处于超模群区间，其泄露损耗大 于有效折射率未处于超模群区间的其它纤芯模式。
2. 根据权利要求书1所述的一种滤模光纤，其特征在于：在工作波长范围内，所述高折 射率介质环（3)的折射率处于超模群区间以上。
3. 根据权利要求书2所述的一种滤模光纤，其特征在于：所述高折射率介质环（3)为 一圆环，所述高折射率介质环（3)的内径为din，其圆心与纤芯中心位置相同；定义L为纤芯 中心与每一个高折射率介质柱（2)的中心之间的距离的集合，其中的最大值为Lniax，则高折 射率介质环（3)与高折射率介质柱（2)之间的距离需满足：din-L_-rMd<4ym，这里rMd为 高折射率介质柱（2)的半径。
4. 根据权利要求书1所述的一种滤模光纤，其特征在于：所述高折射率介质柱（2)的 层数N满足：N彡3。
5. 根据权利要求书1所述的一种滤模光纤，其特征在于：所述纤芯⑷和与之相邻的 高折射率介质柱⑵之间的中心距离S满足：S-(reOTe+rMd)彡3ym且S-(reOTe+rMd)彡8ym。
6. 根据权利要求书3所述的一种滤模光纤，其特征在于：所述高折射率介质环（3)的 折射率^与超模群中最低阶模式的有效折射率nMff之间满足：n 0. 0005。
7. 根据权利要求书1所述的一种滤模光纤，其特征在于：所述高折射率介质柱（2)由 2-3种不同类型的高折射率介质柱组成，且同一类型的高折射率介质柱组成1-3区域；形成 的区域总数为2-6个，在同一个区域内，高折射率介质柱（2)的周期、直径和折射率均相同， 且所有的高折射率介质柱（2)中心位于以纤芯中心为圆心的扇形区域内。
8. 根据权利要求书7所述的一种滤模光纤，其特征在于：所述光纤横截面分布具有轴 对称性。
9. 根据权利要求书1所述的一种滤模光纤，其特征在于：所述纤芯（4)采用高折射率 液体。
10. 根据权利要求书1所述的一种滤模光纤，其特征在于：以高折射率液体柱替代高折 射率介质柱。
【文档编号】G02B6/02GK104503018SQ201410816602
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月24日 优先权日:2014年12月24日
【发明者】陈明阳 申请人:江苏大学