一种传输单一暗中空模式的空芯反谐振光纤

技术领域

本发明涉及光纤技术领域，具体的说，是一种能实现单一模式暗中空光束传输的空芯反谐振光纤。

背景技术

光纤技术在当代信息通信领域扮演着相当重要的角色，传统的二氧化硅基材料光纤低损耗传输波长范围约为1000～2000nm。以空气作为传输介质的空芯光纤具有更宽的波长范围，更低的瑞利散射损耗，有望解决目前光纤技术存在的瓶颈问题，从而引起广泛的关注。

空芯光纤种类繁多，近几年来，空芯反谐振光纤由于其结构简单，损耗低、传输带宽大等特点而备受瞩目。空芯光纤不仅可以导光，也可用来传输中性原子。1993年，俄罗斯的Ol’Shanni等人提出了在空芯光纤中利用高斯光场来导引原子(M.A.Ol’Shanii,Yu.B.Ovchinnikov,V.S.Letokhov,Laser guiding of atoms in a hollow opticalfiber[J].Optics Communications,1993,98(1-3):77-79)。1994年，澳大利亚的Marksteiner等又提出了利用暗中空光场导引原子的思想(S.Marksteiner,C.M.Savage,P.Zoller,et al,Coherent atomic waveguides from hollow optical fibers:Quantized atomic motion[J],Physics ReviewA,1994,50(3):2680-2690)。其后，科学家们提出了在空芯光纤中产生暗中空光束的不同方案。

然而，均匀包层结构的光纤很难抑制高斯模场，实现高纯度的暗中空光束传输；空芯光子带隙光纤、Kagome空芯光纤等复杂包层结构的光纤可以通过包层的设计，实现基模的抑制，实现单一模式暗中空光束的传输，但光纤制作工艺比较复杂。空芯反谐振光纤虽然只具有单圈包层管，但也具有很高的设计灵活度，因此可通过光纤的结构设计，滤除基模和其他高阶模，实现单一模式暗中空光束的传输，但现有的空芯反谐振光纤还不够理想，这成为亟待了解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种传输单一暗中空模式的空芯反谐振光纤，通过两种结构嵌套包层管的共同作用，实现基模与高阶模式的抑制作用，实现单一模式暗中空光束的稳定传输。

为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：

一种传输单一暗中空模式的空芯反谐振光纤，包括从外至内依次为光纤外套管、圆形嵌套包层管和空气纤芯；

所述光纤外套管为空芯反谐振光纤的最外层，将包层管与空气纤芯包裹在其内部；所述圆形嵌套包层管由一系列圆形玻璃管设置于光纤外套管和空气纤芯之间的环形夹层内腔中组成，所述圆形嵌套包层管中的相邻的圆形玻璃管彼此不接触设置，玻璃管厚度为t

所述空气纤芯由多个圆形嵌套包层管围成的中心区域，其围成的空芯纤芯半径为R；

所述的圆形嵌套包层管包含两种嵌套结构，其中x轴方向的圆形嵌套包层管；内部具有嵌套的小圆形谐振管，谐振管厚度为t

优选地，支撑板的厚度t

所述小圆形谐振管的厚度t

其中λ为设计的工作波长，n

优选地，对于所述x轴方向嵌套小圆形谐振管的谐振管，小圆形谐振管管壁厚度为t

优选地，对于具有支撑板的圆形玻璃管，支撑板与圆形嵌套包层管内腔底部的距离为z的内腔底部位置为圆形玻璃管中心和空气纤芯连线与圆形玻璃管的管壁的内侧交点；通过改变支撑板与玻璃管之间的距离z来调节高阶模式的抑制作用强度。

优选地，对于传输LP

优选地，小圆形谐振管和支撑板由二氧化硅制成。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.本发明的支撑板嵌套圆形包层管能有效地抑制高阶模式，通过改变支撑板与玻璃管之间的距离z来实现对某个高阶模式的抑制作用；

2.本发明x轴方向的谐振管嵌套圆形包层能够有效地抑制基模的传输；

3.本发明将支撑板与谐振管嵌套的圆形包层管结合起来，可同时抑制基模与其他高阶模，达到实现传输单一模式暗中空光束的传输的目的；以传输LP

附图说明

图1是本发明优选实施例的一种传输单一模式暗中空光束的空芯反谐振光纤截面结构示意图。

图2是本发明优选实施例的含支撑板结构的空芯反谐振光纤中各模式的限制损耗随着支撑板距包层管的距离z的变化曲线。

图3是本发明优选实施例中基模与单一LP

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将会被忽略。

以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：

实施例一：

在本实施例中，如图1所示，一种传输单一暗中空模式的空芯反谐振光纤，包括从外至内依次为光纤外套管1、圆形嵌套包层管2和空气纤芯5；

所述光纤外套管1为空芯反谐振光纤的最外层，将包层管2与空气纤芯5包裹在其内部；所述圆形嵌套包层管2由一系列圆形玻璃管设置于光纤外套管1和空气纤芯5之间的环形夹层内腔中组成，所述圆形嵌套包层管2中的相邻的圆形玻璃管彼此不接触设置，玻璃管厚度为t

所述空气纤芯5由多个圆形嵌套包层管围成的中心区域，其围成的空芯纤芯半径为R；

所述的圆形嵌套包层管2包含两种嵌套结构，其中x轴方向的圆形嵌套包层管2内部具有嵌套的小圆形谐振管3，谐振管厚度为t

本实施例传输单一模式暗中空光束的空芯反谐振光纤，所述圆形嵌套包层管外层管为不接触的圆形玻璃管，其一侧管壁固定在光纤的外套管上，从而确保光纤结构稳定；所述圆形嵌套包层管内层管包含两种形式，一种为在x轴位置上的谐振管；另一种为其他位置的支撑板；所述空气纤芯由多个圆形包层管围成的中心区域，其围成的空芯纤芯半径为R。所述x轴方向嵌套的谐振管，管壁厚度为t

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，图1是本发明一个实施例的结构示意图。其结构从外到内依次为光纤外套管1、六个圆形嵌套包层管2和空气纤芯5。光纤外套管1为空芯反谐振光纤的最外层，将包层管、支撑板和空气纤芯包裹在其内部。圆形嵌套包层管以及支撑板通常由二氧化硅制成，在设计上应遵循反谐振反射波导(ARROW)原理，即满足：

圆形嵌套包层管有两种形式，一种为x轴位置上的两个谐振管3嵌套包层管；另一种为其余四个支撑板4嵌套包层管；嵌套的谐振管也由二氧化硅制成，在设计上遵循谐振反射波导原理，即满足：

图2为支撑板嵌套的空芯反谐振光纤中各模式的限制损耗随着支撑板距包层管底部的距离z的变化关系。为了传输LP

图3本发明实施例中基模与单一LP

上述实施例传输单一模式暗中空光束的空芯反谐振光纤，该光纤结构由外至内依次为光纤外套管、圆形嵌套包层管和空气纤芯；其中x轴上两个圆形包层管内嵌套一个小的圆形包层谐振管抑制基模；其余圆形包层管内嵌套一个支撑板抑制其余高阶模。从而增加基模的限制损耗，增强对特定高阶模式的抑制效果，实现单一模式暗中空光束的稳定传输。

上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。