一种中红外波段低损耗抗弯曲的空芯反谐振光纤

本发明涉及一种中红外波段低损耗抗弯曲的空芯反谐振光纤，属于中红外光纤。

背景技术：

1、目前，中红外技术波段涵盖2μm-5μm波长范围，在光学、光电子中广泛应用，并在热成像、光谱学、通信、传感、医疗、材料加工、环境监测和军事等领域发挥关键作用，能够实现物体温度、成分、结构的探测和分析，以及加工、通信、诊断等多重功能。

2、近年来，空芯反谐振光纤成为热门的研究，因为它具有低时间延迟、低色散、低非线性、高损伤阈值等特点，以及在光纤传感、光纤通信、医疗以及激光等领域都有着广阔的应用前景而被广泛研究，与实芯光纤相比，空芯反谐振光纤通常不具有较高的传播损耗，而实芯光纤尤其是在长距离传输中会存在各种非线性效应，从而导致信号失真和光学噪声，并且传统的空芯反谐振光纤还会存在较高的光传输损耗，限制了其在长距离传输和高功率应用中的使用。

3、因此低限制损耗的空芯反谐振光纤的研究十分必要，而目前的低限制损耗的空芯反谐振光纤往往使用负曲率、无节点、嵌套管的结构，这种新型嵌套管结构虽然在1.55μm波段限制损耗较好，但对于中红外波段的限制损耗和弯曲损耗并未研究。

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，提供一种中红外波段低损耗抗弯曲的空芯反谐振光纤，能够保持中红外波段获得极低的限制损耗，使得能量集中在纤芯内，提高光束质量，保证超低损耗传输。

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波段低损耗抗弯曲的空芯反谐振光纤，其特征在于，包括：由内至外依次为纤芯、内包层和外包层；

4、所述外包层内壁等距离设有多个扇形包层管，所述扇形包层管之间存在预定间隙，且互相不接触，所述扇形包层管的圆弧侧与纤芯外切；

5、所述扇形包层管之间间隔设置有圆形包层管，所述圆形包层管与外包层内壁内切固定，以及与纤芯不接触；

6、所述纤芯的外圆面与所有所述扇形包层管的外弧面相切。

7、优选地，所述空芯反谐振光纤整体呈上下左右对称分布。

8、优选地，所述外包层、扇形包层管和圆形包层管为玻璃材质，所述玻璃材质的折射率范围在1.44μm ~ 1.46μm之间。

9、优选地，所述扇形包层管和圆形包层管的数量均为4个。

10、优选地，所述外包层、扇形包层管和圆形包层管均填充空气，且所述空气的折射率小于玻璃材质的折射率。

11、优选地，所述扇形包层管和圆形包层管的管壁厚度相同，均在0.7μm -0.74μm之间。

12、优选地，所述扇形包层管还设有第一倒圆角和第二倒圆角，且所述第一倒圆角的半径和第二倒圆角的半径相同。

13、优选地，所述第一倒圆角的半径和第二倒圆角的半径范围在1.94μm -2.06μm之间。

14、优选地，所述扇形包层管的角度为60°，且所述扇形包层管的中间到纤芯的距离大于圆形包层管的半径。

15、优选地，所述中红外波段的工作波长介于2μm-2.4μm之间，用于在其波长条件范围内实现低损耗传输和抗弯曲特性。

16、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

17、本发明实施例的空芯反谐振光纤在保证其具有谐振光纤的特点外，采用圆形包层管和扇形包层管间隔设置的结构，能够最大程度的保留较大的纤芯，有效地防止光泄露，并且在中红外波段2μm-2.4μm之间的波长条件下保证了光在传输过程中基模的较低损耗，且损耗小于0.01db/km，并且在弯曲程度大于7.5cm时几乎没有损耗，有效实现了抗弯曲的特性。

技术特征：

1.一种中红外波段低损耗抗弯曲的空芯反谐振光纤，其特征在于，包括：由内至外依次为纤芯（5）、内包层（2）和外包层（1）；

2.根据权利要求1所述的中红外波段低损耗抗弯曲的空芯反谐振光纤，其特征在于，所述空芯反谐振光纤整体呈上下左右对称分布。

3. 根据权利要求1所述的中红外波段低损耗抗弯曲的空芯反谐振光纤，其特征在于，所述外包层（1）、扇形包层管（3）和圆形包层管（4）为玻璃材质，所述玻璃材质的折射率范围在1.44μm ~ 1.46μm之间。

4.根据权利要求3所述的中红外波段低损耗抗弯曲的空芯反谐振光纤，其特征在于，所述扇形包层管（3）和圆形包层管（4）的数量均为4个。

5.根据权利要求3所述的中红外波段低损耗抗弯曲的空芯反谐振光纤，其特征在于，所述外包层（1）、扇形包层管（3）和圆形包层管（4）均填充空气，且所述空气的折射率小于玻璃材质的折射率。

6. 根据权利要求5所述的中红外波段低损耗抗弯曲的空芯反谐振光纤，其特征在于，所述扇形包层管（3）和圆形包层管（4）的管壁厚度相同，均在0.7μm -0.74μm之间。

7.根据权利要求1所述的中红外波段低损耗抗弯曲的空芯反谐振光纤，其特征在于，所述扇形包层管（3）还设有第一倒圆角（6）和第二倒圆角（7），且所述第一倒圆角（6）的半径和第二倒圆角（7）的半径相同。

8. 根据权利要求7所述的中红外波段低损耗抗弯曲的空芯反谐振光纤，其特征在于，所述第一倒圆角（6）的半径和第二倒圆角（7）的半径范围在1.94μm -2.06μm之间。

9.根据权利要求7所述的中红外波段低损耗抗弯曲的空芯反谐振光纤，其特征在于，所述扇形包层管（3）的角度为60°，且所述扇形包层管（3）的中间到纤芯（5）的距离大于圆形包层管（4）的半径。

10.根据权利要求1所述的中红外波段低损耗抗弯曲的空芯反谐振光纤，其特征在于，所述中红外波段的工作波长介于2μm-2.4μm之间，用于在其波长条件范围内实现低损耗传输和抗弯曲特性。

技术总结
本发明公开了一种中红外波段低损耗抗弯曲的空芯反谐振光纤，旨在解决低损耗传输、弯曲损耗小的技术问题。该空芯反谐振光纤包括：由内至外依次为纤芯、内包层和外包层；所述外包层内壁等距离设有多个扇形包层管，所述扇形包层管之间存在预定间隙，且互相不接触，所述扇形包层管的圆弧侧与纤芯外切；所述扇形包层管之间间隔设置有圆形包层管，所述圆形包层管与外包层内壁内切固定，以及与纤芯不接触；所述纤芯的外圆面与所有所述扇形包层管的外弧面相切。本发明应用于光通信领域，能够实现低弯曲损耗和超低损耗传输，且结构简单易实现。

技术研发人员：刘雪明,张楚辉,李正恒,吴天玥,沈彦彤,缪书伟
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：2024/2/21