一种中红外单模单偏振的空芯反谐振光纤

本发明涉及一种中红外单模单偏振的空芯反谐振光纤，属于中红外光纤。

背景技术：

1、2μm -5μm中红外光纤激光覆盖了大气窗口，使其可以被应用于激光雷达、大气通信、激光测距和国防光电探测等领域。随着中红外光纤激光器的功率不断获得突破，红外光纤材料的本征缺陷也愈发突出，传统的实芯光纤由于非线性、色散、光致损坏、材料吸收损耗等问题难以获得应用上的突破。而空芯反谐振光纤是一种特殊的光子晶体光纤，其横截面通常为空芯玻璃管构成，通过反谐振反射波导原理和模式耦合抑制原理相结合的方式在空气纤芯中传输光，与传统光纤相比，它具有低时延、低非线性和高损伤阈值等优势。此外，空芯反谐振光纤在中红外波段的光纤基底材料可以使用各类掺杂其它离子的玻璃，如氟化物玻璃、硫化物玻璃和卤化物玻璃等来进一步降低损耗，因此近年来空芯反谐振光纤在中红外应用领域获得颇多关注。

2、而单偏振光纤自发明以来，能够消除耦合造成的偏振模式间的串扰，利用空芯反谐振光纤导光原理，同样可以制作出具有单模单偏振特性的光纤，而且结构简单，损耗低，单模特性优良。因此，通过空芯反谐振光纤模式耦合抑制原理应用于中红外波段的单模单偏振空芯反谐振光纤具有现实意义和应用价值，但现阶段诸多单偏振光纤难以兼顾红外波段与低损耗，并且两个偏振态均显著存在。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种中红外单偏振空芯反谐振光纤，通过对空芯反谐振结构中包层和纤芯的设计，达到单偏振的效果。

2、为达到上述目的/为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、第一方面，本发明提供了一种中红外单偏振空芯反谐振光纤，包括光纤包层、空气纤芯其特征在于，还包括与所述光纤包层内壁内切的圆形嵌套玻璃管和椭圆形玻璃管，所述圆形嵌套玻璃管偏离y轴预定角度分布在光纤纤芯内；

4、所述空气纤芯沿着x轴方向还分布有第一圆形玻璃管，所述第一圆形玻璃管的部分与所述空气纤芯相交，所述第一圆形玻璃管的另一部分与所述椭圆形玻璃管相切，且所述第一圆形玻璃管与所述嵌套玻璃管不接触。

5、优选地，所述圆形嵌套玻璃管包括第二圆形玻璃管和第三圆形玻璃管，所述第二圆形玻璃管和第三圆形玻璃管的管壁厚度和直径均不相同。

6、优选地，所述第二圆形玻璃管的直径为28.8μm~29.8μm，所述第三圆形玻璃管的直径为48μm~49.6μm。

7、优选地，所述第二圆形玻璃管和第三圆形玻璃管为zblan玻璃材质，所述第一圆形玻璃管为gast玻璃材质。

8、优选地，所述第二圆形玻璃管和第三圆形玻璃管的折射率小于所述第一圆形玻璃管的折射率，且所述第一圆形玻璃管折射率设定为3.49~3.51。

9、优选地，所述椭圆形玻璃管的管壁厚度与所述圆形玻璃管的管壁厚度相同。

10、优选地，所述椭圆形玻璃管还包括：

11、所述椭圆形玻璃管为一长轴a大于长轴b的扁平结构，并且与所述嵌套玻璃管折射率相同。

12、优选地，所述嵌套玻璃管偏离y轴预定角度设定为35度，且所述嵌套玻璃管的数量有且仅为4个。

13、优选地，所述光纤包层、嵌套玻璃管、第一圆形玻璃管、椭圆形玻璃管均填充空气。

14、优选地，所述光纤纤芯内的玻璃管整体呈轴对称分布。与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

15、本发明设计了一种中红外单偏振的空芯反谐振光纤，具有较高的结构调节性能，通过设置第一圆形玻璃管的折射率为3.5，以及传输的波长在2485nm~2495nm之间，能够实现单模单y偏振传输，并且在波长为2490nm时，基模限制损耗控制在0.0064db/m，在波长为2489nm时，最小高阶模损耗与基模损耗之比达到最高的6663，以及在该波段可获得大于100的消光比，兼具了优良的单模传输特性和单偏振特性。

技术特征：

1.一种中红外单偏振空芯反谐振光纤，包括光纤包层（1）、空气纤芯（6）其特征在于，还包括与所述光纤包层（1）内壁内切的圆形嵌套玻璃管（7）和椭圆形玻璃管（4），所述圆形嵌套玻璃管（7）偏离y轴预定角度分布在光纤纤芯内；

2.根据权利要求1所述的中红外单偏振空芯反谐振光纤，其特征在于，所述圆形嵌套玻璃管（7）包括第二圆形玻璃管（2）和第三圆形玻璃管（3），所述第二圆形玻璃管（2）和第三圆形玻璃管（3）的管壁厚度和直径均不相同。

3.根据权利要求1所述的中红外单偏振空芯反谐振光纤，其特征在于，所述第二圆形玻璃管（2）的直径为28.8μm~29.8μm，所述第三圆形玻璃管（3）的直径为48μm~49.6μm。

4.根据权利要求2所述的中红外单偏振空芯反谐振光纤，其特征在于，所述第二圆形玻璃管（2）和第三圆形玻璃管（3）为zblan玻璃材质，所述第一圆形玻璃管（5）为gast玻璃材质。

5.根据权利要求4所述的中红外单偏振空芯反谐振光纤，其特征在于，所述第二圆形玻璃管（2）和第三圆形玻璃管（3）的折射率小于所述第一圆形玻璃管（5）的折射率，且所述第一圆形玻璃管折射率设定为3.49~3.51。

6.根据权利要求1所述的中红外单偏振空芯反谐振光纤，其特征在于，所述椭圆形玻璃管（4）的管壁厚度与所述圆形玻璃管（5）的管壁厚度相同。

7.根据权利要求6所述的中红外单偏振空芯反谐振光纤，其特征在于，所述椭圆形玻璃管（4）还包括：

8.根据权利要求1所述的中红外单偏振空芯反谐振光纤，其特征在于，所述嵌套玻璃管（7）偏离y轴预定角度设定为35度，且所述嵌套玻璃管（7）的数量有且仅为4个。

9.根据权利要求1所述的中红外单偏振空芯反谐振光纤，其特征在于，所述光纤包层（1）、嵌套玻璃管（7）、第一圆形玻璃管（5）、椭圆形玻璃管（4）均填充空气。

10.根据权利要求1所述的中红外单偏振空芯反谐振光纤，其特征在于，所述光纤纤芯内的玻璃管整体呈轴对称分布。

技术总结
本发明公开了中红外光纤技术领域的一种中红外单偏振空芯反谐振光纤，旨在解决光传输过程中的损耗问题。其包括：光纤包层、空气纤芯，以及与所述光纤包层内壁内切的圆形嵌套玻璃管和椭圆形玻璃管，所述圆形嵌套玻璃管偏离y轴预定角度分布在光纤纤芯内；所述空气纤芯沿着x轴方向还分布有第一圆形玻璃管，所述第一圆形玻璃管的部分与所述空气纤芯相交，所述第一圆形玻璃管的另一部分与所述椭圆形玻璃管相切，以及与所述嵌套玻璃管不接触，所述光纤纤芯内的玻璃管整体呈轴对称分布。本发明能够使光在反谐振腔内很好的聚集在空气纤芯中，保证基模具有较低的限制性损耗，同时具有优良的单模单偏振效果。

技术研发人员：刘雪明,沈彦彤,缪书伟,吴天玥,李正恒,张楚辉
受保护的技术使用者：南京信息工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15