保偏环形芯光纤制造技术

本发明专利技术公开了一种保偏光纤，包括横截面为环形的纤芯、第一至第N应力棒和包层，所述第一至第N应力棒围绕所述纤芯设置且轴向分别与所述纤芯的轴向平行，其中，2≤N≤10；所述包层包覆所述纤芯与所述第一至第N应力棒。根据本发明专利技术的保偏光纤，可以实现多个模式的远距离同时传输，通信容量大，光谱利用率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信设备
，尤其是涉及一种保偏光纤。
技术介绍
相关技术中的通信光纤多为单模光纤，无法同时传输多个模式，从而通信容量小，光谱利用率低。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种保偏光纤，所述保偏光纤可以实现多个模式的远距离同时传输，具有通信容量大、光谱利用率高的优点。根据本专利技术实施例的保偏光纤，包括：横截面为环形的纤芯；第一至第N应力棒，所述第一至第N应力棒围绕所述纤芯设置且轴向分别与所述纤芯的轴向平行，其中，2≤N≤10；包层，所述包层包覆所述纤芯与所述第一至第N应力棒。根据本专利技术实施例的保偏光纤，利用横截面为环形的纤芯和围绕纤芯设置的第一至第N应力棒，可以适用于模式复用通信，能够满足多个本征模式同时远距离传输，并且能够使模式在传输过程中保持偏振态和强度分布方向不变，实现模式间的低串扰传输，从而可以提高通信容量和光谱利用率。另外，根据本专利技术实施例的保偏光纤还具有如下附加的技术特征：根据本专利技术的一些实施例，所述纤芯的横截面为圆环形，所述纤芯的内直径为D1，所述纤芯的外直径为D2，其中，1000nm≤D1≤30000nm，0.05≤D1/D2≤0.95。根据本专利技术的一些实施例，所述纤芯的横截面为椭圆环形，所述纤芯的内环的短轴长度为A1、长轴长度为B1，所述纤芯的外环的短轴长度为A2、长轴长度为B2，其中，1000nm≤A1≤30000nm，1000nm＜A2≤50000nm，0.05≤A1/B1≤0.95，0.05≤A2/B2≤0.95。根据本专利技术的一些实施例，所述第一至第N应力棒中的每一个距离所述纤芯的最短距离为Li，1000nm≤Li≤50000nm，其中，1≤i≤10。根据本专利技术的一些实施例，所述第一至第N应力棒的横截面分别为圆形、椭圆形、扇形或多边形。可选地，所述第一至第N应力棒的横截面均为圆形，所述圆形的直径为d，1000nm≤d≤60000nm。可选地，所述多边形为梯形、三角形、菱形或长方形。根据本专利技术的一些实施例，所述纤芯为石英件或掺有共掺杂剂的石英件。进一步地，所述共掺杂剂为锗、氟、磷、铒、铥和镱中的一种或多种。根据本专利技术的一些实施例，所述第一至第N应力棒分别为石英件或掺有共掺杂剂的石英件。有利地，所述共掺杂剂为硼、锗、氟和磷中的一种或多种。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1是根据本专利技术实施例的保偏光纤的结构示意图；图2是根据本专利技术实施例的保偏光纤的应力分布图；图3是根据本专利技术实施例的保偏光纤的本征模式(偶偏振的拓扑结构为“3，1”的线偏振模式)的强度分布图；图4是根据本专利技术实施例的保偏光纤的本征模式(奇偏振的拓扑结构为“2，1”的线偏振模式)的强度分布图；图5是根据本专利技术实施例的保偏光纤的相邻本征模式之间的有效折射率差与波长的关系示意图；图6是根据本专利技术第一可选实施例的保偏光纤的结构示意图；图7是根据本专利技术第二可选实施例的保偏光纤的结构示意图；图8是根据本专利技术第三可选实施例的保偏光纤的结构示意图；图9是根据本专利技术第四可选实施例的保偏光纤的结构示意图。附图标记：保偏光纤1，纤芯10，第一应力棒21，第二应力棒22，第三应力棒23，包层30。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例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例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请基于专利技术人对以下事实和问题的发现和认识作出的：宽带业务、移动业务和云业务的不断增长，促使我们寻求更多的途径来扩展网络容量，提高通信速率。现有的光纤通信技术，如波分复用、时分复用和偏振复用等技术，已经发展完善并逐渐接近它们的容量极限，迫切需要发展新的技术来应对巨大的网络需求所带来的挑战。光纤中的本征模式作为光的一种新的自由度被应用于光纤通信中，每个本征模式都可以作为一个独立的通信信道，多个模式同时传输可以大大增加单根光纤的通信容量，然而，由于现有的通信光纤多为单模光纤，无法同时传输多个模式，导致通信容量小，光谱利用率低。为此，本专利技术提出一种保偏光纤1，该保偏光纤1可以实现多个模式的远距离同时传输，具有通信容量大、光谱利用率高的优点。下面参考图1-图9描述根据本专利技术实施例的保偏光纤1。如图1-图9所示，根据本专利技术实施例的保偏光纤1，包括横截面为环形的纤芯10、第一至第N应力棒和包层30。具体而言，第一至第N应力棒分别为第一应力棒、第二应力棒……第N应力棒，第一至第N应力棒围绕纤芯10设置，且第一至第N应力棒的轴向分别与纤芯10的轴向平行，即，第一应力棒的轴向与纤芯10的轴向平行，第二应力棒的轴向与纤芯10的轴向平行，……第N应力棒的轴向与纤芯10的轴向平行，其中，2≤N≤10。包层30包覆纤芯10与第一至第N应力棒，如此将纤芯10与第一至第N应力棒封装在一起。可以理解，第一至第N应力棒可以均匀地分布在纤芯10与包层30之间，也可以不均匀地分布在纤芯10与包层30之间。例如，第一至第N应力棒等间距地分布在纤芯10的周向上。由此，通过环形的纤芯10，可以使同一阶数相邻本征模式之间的有效折射率差增大，这里，对于二阶模式而言，同一阶数相邻本征模式分别指的是TM0，1、TE0，1和HE2，1；对于三阶及三阶以上模式而言，同一阶数相邻本征模式指的是HE和EH。其中，TM0，1是拓扑结构为“0，1”的横磁模，“0，1”中的0表示角向拓扑阶数，“0，1”中的1代表径向拓扑阶数；同理，TE0，1是拓扑结构为“0，1”的横磁模，HE2，1是拓扑结构为“2，1”的角向奇对称混合模式，HE是角向奇对称混合模式(模式分布为中心对称)，EH是角向偶对称混合模式(模式分布为x轴对称或y轴对称)。而第一至第N应力棒的引入可以使偏振态相互垂直的模式之间的有效折射率差增大，这里，对于一阶模式而言，偏振态相互垂直的模式指的是和对于二阶模式而言，偏振态相互垂直的模式指的是和对于三阶及三阶以上模式而言，偏振态相互垂直的模式分别指的是和和其中，是x偏振的拓扑结构为“1，1”的角向奇对称混合模式，x是偏振态，“1，1”中的1分别是角向拓扑阶数和径向拓扑阶数，同理，是y偏振的拓扑结构为“1，1”的角向奇对称混合模式；是偶偏振的拓扑结构为“2，1”的角向奇对称混合模式，even是偏振态，“2，1”中的2和1分别是角向拓扑阶数和径向拓扑阶数，同理，是奇偏振的拓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种保偏光纤，其特征在于，包括：横截面为环形的纤芯；第一至第N应力棒，所述第一至第N应力棒围绕所述纤芯设置且轴向分别与所述纤芯的轴向平行，其中，2≤N≤10；包层，所述包层包覆所述纤芯与所述第一至第N应力棒。

【技术特征摘要】
1.一种保偏光纤，其特征在于，包括：横截面为环形的纤芯；第一至第N应力棒，所述第一至第N应力棒围绕所述纤芯设置且轴向分别与所述纤芯的轴向平行，其中，2≤N≤10；包层，所述包层包覆所述纤芯与所述第一至第N应力棒。2.根据权利要求1所述的保偏光纤，其特征在于，所述纤芯的横截面为圆环形，所述纤芯的内直径为D1，所述纤芯的外直径为D2，其中，1000nm≤D1≤30000nm，0.05≤D1/D2≤0.95。3.根据权利要求1所述的保偏光纤，其特征在于，所述纤芯的横截面为椭圆环形，所述纤芯的内环的短轴长度为A1、长轴长度为B1，所述纤芯的外环的短轴长度为A2、长轴长度为B2，其中，1000nm≤A1≤30000nm，1000nm＜A2≤50000nm，0.05≤A1/B1≤0.95，0.05≤A2/B2≤0.95。4.根据权利要求1所述的保偏光纤，其特征在于，所述第一至第N应力棒中的每一个距离所述纤芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑小平，严皓哲，李尚远，周炳琨，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11