一种光纤制作方法技术

本发明专利技术公开一种光纤制作方法，该方法包括：确定纤芯初始折射率；根据纤芯初始折射率确定初始纤芯折射率结构分布函数；根据初始纤芯折射率结构分布函数确定初始纤芯结构电磁传输模场功率径向分布函数，并确定伸缩镜像函数；通过伸缩镜像函数对初始纤芯折射率结构分布函数进行修正；根据所述修正后的纤芯折射率结构分布函数确定修正后的纤芯结构电磁传输模场功率径向分布函数；判断修正后的纤芯结构电磁传输模场功率径向分布函数是否达到设计标准；如果没有达到标准，则更新伸缩镜像函数，继续对修正后的纤芯折射率结构分布函数进行修正，直到达到设计标准。本发明专利技术提供的光纤制作方法避免高功率传输时导致的自聚焦效应，进一步降低了光纤损伤。

A fabrication method of optical fiber

【技术实现步骤摘要】
一种光纤制作方法
本专利技术涉及光纤制造
，特别是涉及一种光纤制作方法。
技术介绍
传统光纤，即光导纤维，是工作在光波波段的一种介质波导，通常是圆柱形。其主要部分包括纤芯、包层以及涂覆层三个部分，纤芯材料的折射率稍大于包层折射率。当满足一定入射条件时，光会在纤芯与包层的界面上发生全反射，进而将电磁波能量以光的形式约束在纤芯内部，最终实现信息以光波为载体在纤芯内传输。包层外面的涂覆层为保护层，保护光纤免受环境污染及机械损伤。通过光纤传输信息具有速度快、传输距离远、信息完整等优点。随着现代光学的发展，如空间光通信、激光雷达、5G网络等领域对光纤提出了越来越高的要求，特别是高功率传输的迫切需要。但是对于传统光纤而言，纤芯为一种介质材料，介质的折射率为唯一确定值，当高功率光束在光纤纤芯中传输时，在纤芯中的介质折射率与光强成线性关系而改变，即克尔效应。在实际光纤应用中光通常采用基模方式传输，光场近似高斯分布，在非线性折射率系数为正的材料中，中心光强大的区域折射率较大，周围光强小的区域折射率小，从而导致光束向中心光轴汇聚，当此汇聚效应超过光束的衍射效应时，即发生自聚焦，导致聚焦位置的光强极大，从而诱发材料的光损伤。可见光纤的自聚焦效应严重限制了可在光纤中传输的最大峰值功率和能量，故设计能够避免自聚焦现象的新型光纤具备重要的现实意义。在专利文件CN104834054A中，通过提出一种基于W型折射率分布的光纤结构来增大光纤传输的有效面积，在总功率不变的情况下降低光纤中电磁能量密度，进而提高光纤传输的最大峰值功率和能量。另一方面，在纤芯中心位置设计一个低折射率凹陷区，可以降低纤芯中心的电磁场强强度，进而降低发生自聚焦效应的可能性。在其他专利文件，如CN102955197B等，主要都基于扩大光纤的有效面积及增加光纤的色散的方法来减小光纤中所产生的非线性。目前为减小光纤中所产生的非线性，主要技术思路是扩大光纤的有效面积，或者增加光纤的色散绝对值，其缺点是纤芯中电磁场强度分布多为近高斯型，当传输功率足够强时，在产生非线性效应时由于折射率与光强成线性关系，纤芯中依然容易产生自聚焦效应。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种光纤制作方法，避免了高功率传输时导致的自聚焦效应，进一步降低了光纤损伤。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种光纤制作方法，包括：确定初始仿真数据，所述初始仿真数据包括纤芯初始折射率和包层折射率；所述纤芯初始折射率大于所述包层折射率；根据所述纤芯初始折射率确定初始纤芯折射率结构分布函数；根据所述初始纤芯折射率结构分布函数确定初始纤芯结构电磁传输模场功率径向分布函数；所述纤芯折射率结构分布函数为光纤纤芯在径向上的折射率分布函数；根据初始纤芯结构电磁传输模场功率径向分布函数确定伸缩镜像函数；通过所述伸缩镜像函数对所述初始纤芯折射率结构分布函数进行修正，得到修正后的纤芯折射率结构分布函数；根据所述修正后的纤芯折射率结构分布函数确定修正后的纤芯结构电磁传输模场功率径向分布函数；判断所述修正后的纤芯结构电磁传输模场功率径向分布函数是否达到设计标准；如果没有达到标准，则更新伸缩镜像函数，继续对所述修正后的纤芯折射率结构分布函数进行修正，并跳转至根据所述修正后的纤芯折射率结构分布函数确定修正后纤芯结构电磁传输模场功率径向分布函数的步骤；如果达到设计标准，则确定所述修正后的纤芯折射率结构分布函数为光纤纤芯折射率结构分布函数；根据所述光纤纤芯折射率结构分布函数得到光纤纤芯在径向上的折射率；根据所述折射率制作光纤纤芯。可选的，所述通过所述伸缩镜像函数对所述初始纤芯折射率结构分布函数进行修正，得到修正后的纤芯折射率结构分布函数，具体包括：根据Index(n,r)＝Index(n-1,r)+f(n,r)得到第n次修正后的纤芯折射率结构分布函数；其中，Index(n,r)为第n次修正后的纤芯折射率结构分布函数，Index(n-1,r)为第n-1次修正后的纤芯折射率结构分布函数，f(n,r)是第n次更新后的伸缩镜像函数，n＝1,2,.....,N，N为修正次数，r为距纤芯中心的距离。可选的，所述伸缩镜像函数为：f(n,r)＝-G*(P(n-1,r)-mean(P(n-1,r)))；其中，“-”为镜像符号，G是伸缩因子，P(n-1,r)是第n-1次修正后的纤芯结构电磁传输模场功率径向分布函数，mean(P(n-1,r))为第n-1次修正后的纤芯结构电磁传输模场功率径向分布函数的均值，P(n-1,r)-mean(P(n-1,r))是在r位置时的需要修正的纤芯结构电磁传输模场功率幅度；r为距纤芯中心距离，f(n,r)是第n次更新后的伸缩镜像函数。可选的，所述纤芯结构电磁传输模场功率径向分布函数的修正通过在MODESolutions软件中进行。可选的，所述设计标准为距纤芯中心设定距离内的所述修正后的纤芯结构电磁传输模场功率径向分布函数最大值与最小值的差值小于设定阈值。可选的，所述差值通过所述MODESolutions软件得到。可选的，根据所述折射率制作光纤纤芯，具体包括：获取与所述折射率一一对应介质材料；根据所述介质材料制作光纤纤芯。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的一种光纤制作方法，通过纤芯初始折射率确定初始纤芯折射率结构分布函数，根据初始纤芯折射率结构分布函数确定初始纤芯结构电磁传输模场功率径向分布函数，并根据初始纤芯结构电磁传输模场功率径向分布函数确定伸缩镜像函数，通过伸缩镜像函数对纤芯折射率结构分布函数进行多次修正，实现“平顶”分布的光纤传输场模式，使传输的电磁能量在纤芯界面上均匀分布，降低传输截面上的峰值功率，从而避免了高功率传输时导致的自聚焦效应，降低了光纤损伤。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一种光纤制作方法的流程图；图2为本专利技术实施例纤芯层数与折射率分布示意图；图3为本专利技术实施例纤芯层数与平面功率示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种光纤制作方法，能够避免高功率传输时导致的自聚焦效应，进一步降低了光纤损伤。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术实施例一种光纤制作方法的流程图，如图1所示，本专利技术提供的一种光纤制作方法具体包括：S100：确定初始仿真数据，所述初始仿真数据包括纤芯初始折射率和包层折射率；所述纤芯初始折射率大于所述包层折射率；S110：根据所述纤芯初始折射率确定初始纤芯折射率结构分布函数；S120：根据所述初始纤芯折射率结构分布函数确定初始纤芯结构电磁传输模场功率径向分布函数；所述纤芯折射率结构分布函数为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤制作方法，其特征在于，包括：确定初始仿真数据，所述初始仿真数据包括纤芯初始折射率和包层折射率；所述纤芯初始折射率大于所述包层折射率；根据所述纤芯初始折射率确定初始纤芯折射率结构分布函数；根据所述初始纤芯折射率结构分布函数确定初始纤芯结构电磁传输模场功率径向分布函数；所述纤芯折射率结构分布函数为光纤纤芯在径向上的折射率分布函数；根据初始纤芯结构电磁传输模场功率径向分布函数确定伸缩镜像函数；通过所述伸缩镜像函数对所述初始纤芯折射率结构分布函数进行修正，得到修正后的纤芯折射率结构分布函数；根据所述修正后的纤芯折射率结构分布函数确定修正后的纤芯结构电磁传输模场功率径向分布函数；判断所述修正后的纤芯结构电磁传输模场功率径向分布函数是否达到设计标准；如果没有达到标准，则更新伸缩镜像函数，继续对所述修正后的纤芯折射率结构分布函数进行修正，并跳转至根据所述修正后的纤芯折射率结构分布函数确定修正后纤芯结构电磁传输模场功率径向分布函数的步骤；如果达到设计标准，则确定所述修正后的纤芯折射率结构分布函数为光纤纤芯折射率结构分布函数；根据所述光纤纤芯折射率结构分布函数得到光纤纤芯在径向上的折射率；根据所述折射率制作光纤纤芯。...

【技术特征摘要】
1.一种光纤制作方法，其特征在于，包括：确定初始仿真数据，所述初始仿真数据包括纤芯初始折射率和包层折射率；所述纤芯初始折射率大于所述包层折射率；根据所述纤芯初始折射率确定初始纤芯折射率结构分布函数；根据所述初始纤芯折射率结构分布函数确定初始纤芯结构电磁传输模场功率径向分布函数；所述纤芯折射率结构分布函数为光纤纤芯在径向上的折射率分布函数；根据初始纤芯结构电磁传输模场功率径向分布函数确定伸缩镜像函数；通过所述伸缩镜像函数对所述初始纤芯折射率结构分布函数进行修正，得到修正后的纤芯折射率结构分布函数；根据所述修正后的纤芯折射率结构分布函数确定修正后的纤芯结构电磁传输模场功率径向分布函数；判断所述修正后的纤芯结构电磁传输模场功率径向分布函数是否达到设计标准；如果没有达到标准，则更新伸缩镜像函数，继续对所述修正后的纤芯折射率结构分布函数进行修正，并跳转至根据所述修正后的纤芯折射率结构分布函数确定修正后纤芯结构电磁传输模场功率径向分布函数的步骤；如果达到设计标准，则确定所述修正后的纤芯折射率结构分布函数为光纤纤芯折射率结构分布函数；根据所述光纤纤芯折射率结构分布函数得到光纤纤芯在径向上的折射率；根据所述折射率制作光纤纤芯。2.根据权利要求1所述的一种光纤制作方法，其特征在于，所述通过所述伸缩镜像函数对所述初始纤芯折射率结构分布函数进行修正，得到修正后的纤芯折射率结构分布函数，具体包括：根据Index(n,r)＝Index(n-1,r)+f(n,r)得到第n次修正后的纤芯折射率结构分布函数；其中，Inde...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐烽，尚思晖，郑万国，周晓燕，叶鑫，李青芝，邵婷，石兆华，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川,51