带有空气盾的光纤结构的制作方法

本发明涉及光纤技术领域，尤其涉及一种带有空气盾的光纤结构。

背景技术：

利用光纤构成小型化器件时，降低光纤的弯曲损耗是波导设计的重要问题。图1为现有技术中一种阶跃形光纤沿半径方向的折射率分布示意图，现有的阶跃型光纤主体结构由两部分组成：折射率较高的纤芯1，以及与纤芯同心且包裹在纤芯外的、折射率较低的包层2。控制光纤弯曲损耗的经典方法是在光纤纤芯和包层之间添加折射率低于包层的阻挡层，在光纤发生弯曲时，阻挡层能够把能量更好地限制在纤芯中。阻挡层的折射率越低，降低弯曲损耗的效果越明显。

在已知用于光纤制作的天然材料中，空气/真空具有最低的折射率，低于光纤制作可用的任何天然固体材料。但以空气制作环形阻挡层实际上意味着纤芯与包层在物理结构上的分离，不具备实践的可操作性。因此目前使用的方法有两种：一种方法是在纤芯与包层之间的石英层中掺氟，以降低该区域的折射率，图2为现有技术中一种使用掺氟阻挡层的抗弯损方案光纤沿半径方向的折射率分布示意图。该方法的缺点为通过这种方式构造的低折射率阻挡层的折射率下陷程度受到掺杂工艺的限制，阻挡层与包层的折射率差一般在0.5％-5％之间，无法提供更大的折射率差。

另一种方法是利用纤芯周围的空气孔提供等效的低折射率环。该结构利用空气孔之间的石英间隔作为支撑，使结构在物理上具备合理性，图3为现有技术中一种使用空气孔阻挡层的抗弯损方案光纤横截面示意图。该方法的缺点为石英间隔同时也提供了能量从纤芯向外泄露的通道，在弯曲半径较小时效果并不理想。

技术实现要素：

本发明的实施例提供了一种带有空气盾的光纤结构，以提高光纤结构的抗弯损特性。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种带有空气盾的光纤结构，包括：

纵向均匀的圆柱形结构，所述圆柱形结构的横截面从内而外依次为空气盾和包层，所述空气盾为不封闭的空环，所述空气盾与所述包层同心。

进一步地，所述光纤结构还包括：纤芯，所述纤芯位于所述圆柱形结构的横截面的最内侧，所述空气盾环绕所述纤芯，所述纤芯与所述空气盾同心。

进一步地，所述空气盾的张角范围为0<α<180°。

进一步地，所述芯区与所述包层使用同种材料。

进一步地，所述芯区与所述包层的材料为纯石英。

进一步地，所述包层的外径为125μm，所述空气盾的内径为23μm、外径为28μm，所述张角α＝170°。

进一步地，所述光纤结构用于弯曲或盘绕器件。

进一步地，所述纤芯的材料为掺锗石英，所述包层的材料为纯石英。

进一步地，所述纤芯的直径为8μm，所述包层的外径为125μm，所述空气盾的内径为15μm、外径为20μm，所述张角α＝160°。

进一步地，所述纤芯的直径为8μm，所述包层的外径为125μm、所述空气盾的内径为8μm、所述外径15μm，所述张角α＝50°。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明能够提供优越的抗弯损特性能够在弯曲条件下提供良好的双折射特性，能够令基模的两个偏振分量良好走离。该结构配合芯区设计还能在弯曲条件下提供优越的大模场面积特性。因此，该结构光纤能够使现有光纤器件的体积大幅缩减，使盘绕型器件的盘绕半径进一步下降，同时提供大模场面积、双折射、选模等优良特性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中一种阶跃形光纤沿半径方向的折射率分布示意图。

图2为现有技术中一种使用掺氟阻挡层的抗弯损方案光纤沿半径方向的折射率分布示意图。

图3为现有技术中一种使用空气孔阻挡层的抗弯损方案光纤横截面示意图。

图4为本发明实施例提供的一种带有空气盾的光纤结构的横截面示意图。

图5为本发明实施例提供的另一种带有空气盾的光纤结构的横截面示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

实施例一

本发明实施例提供了一种带有空气盾的光纤结构，该光纤结构在物理上具备可行性，制备上易操作，该光纤结构在光纤弯曲方向上阻挡层折射率与空气相当，因此具备优越的抗弯损特性。

本发明实施例提供的带有空气盾的光纤结构从内而外依次包括纤芯、空气盾和包层三部分。空气盾指环绕芯区的不封闭空环，在一般制作、储备和使用条件下，该空环被空气填充。

本发明实施例提供的带有空气盾的光纤结构的使用方式为：以带有空气盾的一侧为内侧，在弯曲条件下使用。

上述带有空气盾的光纤结构的关键在于环绕芯区的不封闭空环，即空气盾。当光纤朝向空气盾一侧发生弯曲时，光纤能够提供优越的抗弯损特性、双折射特性、选模特性，并可在弯曲后仍提供大模场特性。

本发明所述光纤可以通过在传统光纤基础上添加空气盾实现，此类光纤能够在不发生弯曲时正常使用，在向空气盾侧弯曲时提供抗弯损特性；亦可在上述结构基础上去掉传统纤芯，仅在向空气盾侧弯曲时使用。

实施例二

该实施例提供的一种带有空气盾的光纤结构的横截面示意图如图4所示。该光纤是纵向均匀的圆柱形结构，横截面从内而外依次为纤芯1、包层2、处于包层中但靠近纤芯的空气盾6。空气盾所处圆环与纤芯、包层同心。空气盾与封闭圆环相比缺失的角度α为空气盾张角。空气盾张角范围为：0<α<180°，更易于操作及获取所需特性的范围为：20°<α<175°。

本实施例的一个较优实例为：纤芯1材料采用掺锗石英，包层2材料采用纯石英。

进一步的，上述较优实例可以选择各部分结构参数分别为：纤芯1直径8μm；包层2外径125μm；空气盾6内径15μm，外径20μm，张角α＝160°。

进一步的，上述较优实例可以选择各部分结构参数分别为：纤芯1直径8μm；包层2外径125μm；空气盾6内径8μm，外径15μm，张角α＝50°。

实施例三

该实施例提供的一种带有空气盾的新型光纤横截面示意图如图5所示。该光纤是纵向均匀的圆柱形结构，横截面从内而外依次为芯区7、环绕芯区的空气盾6、包层2。该实施例光纤横截面没有折射率高于包层的纤芯，整体采用同种材料，在光纤向空气盾侧弯曲的条件下，被空气盾6环绕的部分7成为实质上的纤芯。空气盾6所在圆环与包层同心。空气盾张角范围为：0<α<180°，更易于操作及获取所需特性的范围为：20°<α<175°。该光纤仅适用于保持弯曲的状态。

本实施例的一个较优实例为：芯区1及包层2材料采用纯石英。

进一步的，上述较优实例可以选择各部分结构参数分别为：包层2外径125μm；空气盾6内径23μm，外径28μm，张角α＝170°。

本领域技术人员应能理解上述芯区、空气盾、包层的参数类型仅为举例，其他现有的或今后可能出现的芯区、空气盾、包层的应用类型如可适用于本发明实施例，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。

综上所述，本发明能够提供优越的抗弯损特性，同时还具备良好的弯曲选模特性，弯曲半径很小时基模传输损耗与普通光纤类似，高阶模传输损耗可高于基模两个数量级以上，在传输过程中即可通过损耗滤除高阶模。同时，该光纤结构能够在弯曲条件下提供良好的双折射特性，能够令基模的两个偏振分量良好走离。该结构配合芯区设计还能在弯曲条件下提供优越的大模场面积特性。因此，该结构光纤能够使现有光纤器件的体积大幅缩减，使盘绕型器件的盘绕半径进一步下降，同时提供大模场面积、双折射、选模等优良特性。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。