階躍高斯復(fù)合型折射率分布雙包層光纖的制作方法
【專利摘要】階躍高斯復(fù)合型折射率分布雙包層光纖屬于光纖【技術(shù)領(lǐng)域】?，F(xiàn)有階躍型雙包層光纖在光纖彎曲時(shí)，光束基模光場(chǎng)偏移較大；現(xiàn)有高斯型雙包層光纖模場(chǎng)面積較小。本發(fā)明其特征在于，纖芯折射率其分布劃分為兩個(gè)區(qū)域，纖芯半徑R1范圍內(nèi)的0～R0圓形區(qū)域?yàn)殡A躍區(qū)，R0為階躍區(qū)半徑，R0<R1，在階躍區(qū)內(nèi)纖芯折射率分布為階躍型，纖芯折射率為最大值n1；纖芯半徑R1范圍內(nèi)的R0～R1圓環(huán)區(qū)域?yàn)楦咚箙^(qū)，在高斯區(qū)內(nèi)纖芯折射率分布為高斯型，纖芯折射率n′1由下式?jīng)Q定：<img file="DDA0000447110790000011.TIF" wi="983" he="200" /></maths>式中：r為纖芯半徑變量，且R0<r<R1，n2為雙包層光纖內(nèi)包層折射率。光纖性能得到全面優(yōu)化。
【專利說明】階躍高斯復(fù)合型折射率分布雙包層光纖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種階躍高斯復(fù)合型折射率分布雙包層光纖，具有較大模場(chǎng)面積，并且，當(dāng)光纖彎曲時(shí)，模場(chǎng)偏移較小，適用于大功率增益、傳輸光纖，屬于光纖【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]雙包層光纖自里向外依次為纖芯1、內(nèi)包層2、外包層3、保護(hù)層4，如圖1所示，纖芯1、外包層3為圓形，纖芯I半徑為R1,內(nèi)包層2 —般采用異形結(jié)構(gòu)，其截面形狀有橢圓形、矩形、梅花形、D形及六邊形等，常用矩形，如正方形，此時(shí)，內(nèi)包層2半徑R2指正方形內(nèi)切圓半徑。纖芯1、內(nèi)包層2、外包層3的折射率依次為叫、n2、n3，并且ηι>η2>η3。雙包層光纖按其纖芯折射率分布形式劃分為階躍折射率(SI)光纖和漸變折射率(GI)光纖。所述纖芯折射率分布形式是指纖芯I的折射率H1沿半徑r方向自中心向周邊是否變換或者呈現(xiàn)怎樣的變化。與本發(fā)明最接近的現(xiàn)有纖芯折射率分布形式有以下兩種類型。一是階躍型，如圖2所示，沿r方向自中心向周邊Ii1不變。二是高斯型，如圖3所示，所述Ii1此時(shí)為纖芯I折射率最大值，隨著纖芯I徑向尺寸沿r方向自中心向周邊在R' !范圍內(nèi)變化，纖芯I折射率在n' i范圍內(nèi)非線性遞減，直到等于n2。
[0003]階躍型雙包層光纖具有較大的模場(chǎng)面積，當(dāng)大功率工作時(shí)，功率密度不會(huì)因此而變得很大，這樣一是能夠避免光纖損毀，二是能夠減輕非線性效應(yīng)，如多波長(zhǎng)現(xiàn)象，保證光束質(zhì)量。但是，當(dāng)階躍型雙包層光纖彎曲時(shí)，光束基模光場(chǎng)偏移較大，如圖4所示，包括泵浦光在內(nèi)的光功率損耗較大，因此，增益光束或者傳輸光束光能量損失較大。雖然當(dāng)高斯型雙包層光纖階彎曲時(shí)光束基模光場(chǎng)偏移較小，如圖5所示，但是，高斯型雙包層光纖具有較小的模場(chǎng)面積，當(dāng)大功率工作 時(shí)，功率密度會(huì)因此而變得很大，這樣一是容易損毀光纖，二是導(dǎo)致多波長(zhǎng)等非線性效應(yīng)的產(chǎn)生，降低光束質(zhì)量。如果通過增大芯徑來增大高斯型雙包層光纖模場(chǎng)面積，會(huì)伴隨著光的模式的多?；?，嚴(yán)重降低光束質(zhì)量。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于，在纖芯芯徑不變的前提下，在增大雙包層光纖模場(chǎng)面積的同時(shí)減小光纖彎曲時(shí)發(fā)生的基模光場(chǎng)偏移，為此，我們發(fā)明了一種階躍高斯復(fù)合型折射率分布雙包層光纖，全面優(yōu)化現(xiàn)有雙包層光纖。
[0005]本發(fā)明之階躍高斯復(fù)合型折射率分布雙包層光纖其特征在于，如圖6、圖7所示，纖芯折射率其分布劃分為兩個(gè)區(qū)域，纖芯半徑R1范圍內(nèi)的O~Rtl圓形區(qū)域?yàn)殡A躍區(qū)5，R0為階躍區(qū)半徑，Rc^R1，在階躍區(qū)5內(nèi)纖芯折射率分布為階躍型，纖芯折射率為最大值Ii1 ;纖芯半徑R1范圍內(nèi)的Rtl~R1圓環(huán)區(qū)域?yàn)楦咚箙^(qū)6，在高斯區(qū)6內(nèi)纖芯折射率分布為高斯型，纖芯折射率Y !由下式?jīng)Q定:
[0006]ni{>) = \n； 1 + ^-^exp1-2,
I L I (Wj」J[0007]式中:r為纖芯半徑變量，且Rc^KR1, n2為雙包層光纖內(nèi)包層2折射率。
[0008]本發(fā)明其技術(shù)效果在于，相比于現(xiàn)有階躍型折射率分布雙包層光纖，基模光場(chǎng)偏移減小，相比于現(xiàn)有高斯型折射率分布雙包層光纖，模場(chǎng)面積有所增大，如圖6所示，光纖性能得到全面優(yōu)化，該方案如果用于增益光纖，能夠使光纖激光器在MW級(jí)脈沖工作條件下依然具有良好的輸出特性和穩(wěn)定性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是雙包層光纖結(jié)構(gòu)橫截面示意圖。圖2是現(xiàn)有階躍型光纖折射率分布圖。圖3是現(xiàn)有高斯型光纖折射率分布圖。圖4是現(xiàn)有階躍型折射率分布雙包層光纖基模光場(chǎng)分布圖。圖5是現(xiàn)有高斯型折射率分布雙包層光纖在相同條件下的基模光場(chǎng)分布圖。圖6是本發(fā)明之階躍高斯復(fù)合型折射率分布雙包層光纖在相同條件下的基模光場(chǎng)分布圖。圖7是本發(fā)明之階躍高斯復(fù)合型折射率分布雙包層光纖折射率分布圖，該圖同時(shí)作為摘要附圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]本發(fā)明之階躍高斯復(fù)合型折射率分布雙包層光纖纖芯折射率其分布劃分為兩個(gè)區(qū)域，如圖6、圖7所示，纖芯折射率其分布劃分為兩個(gè)區(qū)域，纖芯半徑R1范圍內(nèi)的O~Rtl圓形區(qū)域?yàn)殡A躍區(qū)5，Rtl為階躍區(qū)半徑，Rc^R1，在階躍區(qū)5內(nèi)纖芯折射率分布為階躍型，纖芯折射率為最大值Ii1 ;纖芯半徑R1范圍內(nèi)的Rtl-R1圓環(huán)區(qū)域?yàn)楦咚箙^(qū)6，在高斯區(qū)6內(nèi)纖芯折射率分布為高斯型，纖芯折射率η, I由下式?jīng)Q定:
【權(quán)利要求】
1.一種階躍高斯復(fù)合型折射率分布雙包層光纖，其特征在于，纖芯折射率其分布劃分為兩個(gè)區(qū)域，纖芯半徑R1范圍內(nèi)的O~Rtl圓形區(qū)域?yàn)殡A躍區(qū)(5)，R0為階躍區(qū)半徑，R0<R1；在階躍區(qū)(5)內(nèi)纖芯折射率分布為階躍型，纖芯折射率為最大值Ii1 ;纖芯半徑&范圍內(nèi)的Rtl~R1圓環(huán)區(qū)域?yàn)楦咚箙^(qū)(6)，在高斯區(qū)(6)內(nèi)纖芯折射率分布為高斯型，纖芯折射率n' !由下式?jīng)Q定:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的階躍高斯復(fù)合型折射率分布雙包層光纖，其特征在于，階躍區(qū)半徑Rtl占纖芯半徑 R1的|~|。
【文檔編號(hào)】G02B6/036GK103728690SQ201310739255
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】馬曉輝, 金亮, 鄒永剛, 徐莉, 張賀 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春理工大學(xué)