一种低损耗太赫兹反谐振光纤制造技术

本公开涉及反谐振光纤技术领域，其中，一种低损耗太赫兹反谐振光纤，包括：外包层；所述外包层的中间具有空气纤芯；所述外包层的内侧壁与所述空气纤芯之间设置有内包层；所述内包层包括：预定数量个外层U型管；每个所述外层U型管的内部嵌套有至少一层内层U型管；所述内层U型管和所述外层U型管开口的一侧，分别与所述外包层的内侧壁连接。解决了目前常用的聚合物光纤材料损耗高的问题，在0.5THz

【技术实现步骤摘要】
一种低损耗太赫兹反谐振光纤


[0001]本公开涉及反谐振光纤
，尤其涉及一种低损耗太赫兹反谐振光纤。

技术介绍

[0002]太赫兹光谱又称太赫兹间隙，是指频率在0.1~10THz（波长在30~3000μm）的电磁波。与其它频段的电磁波相比，太赫兹波具有高透射性和安全性，可应用于无损成像、医疗检查、安防监控、太赫兹通信、传感、药物检测和军事等领域。目前，大多数太赫兹技术主要应用于自由空间中传输，但在自由空间中传输的太赫兹波受大气条件影响严重，传输损耗大，限制了其发展。因此，研究人员开始致力于太赫兹波介质波导传输技术研究，包括金属导线、金属涂层介质管、亚波长光纤、多孔光纤和空芯光纤等。其中，空芯光纤因其可实现低损耗和低色散传输而受到广泛关注。
[0003]空芯光纤主要包括光子带隙光纤（HC
‑
PBGF）和反谐振光纤（HC
‑
ARF）。HC
‑
PBGF是利用周期性包层结构形成的光子带隙效应实现光的传输，尽管HC
‑
PBGF可实现低损耗传输，但带宽相对有限。而HC
‑
ARF具有非线性小、传输损耗低、色散可忽略和带宽大等突出的传输特性，其工作机理是通过抑制芯模和包层模之间的耦合产生的反谐振效应实现光传输，可工作在近红外、中红外和太赫兹波段，其表现出的潜在优势使其受到研究人员的广泛关注。在太赫兹波段，传统的二氧化硅材料会产生大的传输损耗，因此一些聚合物材料被相继提出来克服该缺陷，如Topas、Zeonex、PMMA、HDPE、Teflon和PP等。
[0004]由HC
‑
ARF的工作原理可知，当芯模和包层模匹配时，会导致传输光产生较高的损耗，因此在设计光纤时，需避开谐振频率，使光在反谐振区传输来实现降低传输损耗的目的。
[0005]太赫兹反谐振光纤的传输是目前的研究热点，早在2013年，V. Setti等人便使用PMMA材料制成太赫兹反谐振光纤，光纤在0.828THz时的总损耗为16dB/m。2018年，G.K.M.Hasanuzzaman等人采用Topas材料提出了一种由嵌套圆管组成的太赫兹反谐振光纤，其传输损耗低于非嵌套圆管，光纤在1THz时的总损耗为0.05dB/m，低损耗传输带宽达到0.4THz。然而，上述太赫兹反谐振光纤的损耗尚未满足要求。

技术实现思路

[0006]本公开提出了一种低损耗太赫兹反谐振光纤，以解决以往的太赫兹反谐振光纤在信号传输时，由于其结构和材料限制，在传输时依然存在较高损耗，导致无法进一步提高传输带宽的问题。
[0007]根据本公开的一方面，提供了一种低损耗太赫兹反谐振光纤，包括：外包层；所述外包层的中间具有空气纤芯；所述外包层的内侧壁与所述空气纤芯之间设置有内包层；所述内包层包括：预定数量个外层U型管；每个所述外层U型管的内部嵌套有至少一层内层U型管；
所述内层U型管和所述外层U型管开口的一侧，分别与所述外包层的内侧壁连接。
[0008]优选地，所述内层U型管、外层U型管以及所述外包层的材质为：高阻硅。
[0009]优选地，所述预定数量的取值大于或等于6。
[0010]优选地，所述内层U型管的直径d
nest
=0.9mm。
[0011]优选地，所述外层U型管的直径d
tube
=2.5mm。
[0012]优选地，所述内层U型管与所述外层U型管的壁厚t=0.035mm。
[0013]优选地，所述外包层的厚度OT=0.15mm，总半径R=4.15mm。
[0014]本专利技术至少具有如下有益效果：本公开提出了一种低损耗太赫兹反谐振光纤，通过设置嵌套U型管内包层，以及通过合理的优化光纤结构使总传输损耗低于10
‑2dB/m，解决了目前太赫兹反谐振光纤传输损耗高的问题，同时在弯曲半径大于54cm情况下，在1THz时的弯曲损耗可以保持低于10
‑2dB/m，显示出较好的抗弯曲特性。在0.5 THz
‑
1.5THz频率范围内，具有较低的限制损耗，超低的材料损耗，较宽的传输带宽，较好的鲁棒传输特性，在太赫兹光纤通信系统中有较高的应用价值。
[0015]附图说明
[0016]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于说明本公开的技术方案。
[0017]图1示出根据本公开实施例的一种低损耗太赫兹反谐振光纤的结构示意图；图2示出根据本公开实施例的U型管不同数量情况下的损耗图；图3示出根据本公开实施例的内层U型管不同直径情况下的损耗图；图4示出根据本公开实施例的外层U型管不同直径情况下的损耗图；图5示出根据本公开实施例的U型管不同壁厚情况下的传输特性图；图6示出根据本公开实施例的不同弯曲半径下的弯曲损耗图。
[0018]在图中，1
‑
空气纤芯，2
‑
内包层，3
‑
外层U型管，4
‑
内层U型管，5
‑
外包层。
具体实施方式
[0019]以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0020]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
[0021]本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。
[0022]另外，为了更好地说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于
本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
[0023]图1示出根据本公开实施例的一种低损耗太赫兹反谐振光纤的结构示意图；图2示出根据本公开实施例的U型管不同数量情况下的损耗图；图3示出根据本公开实施例的内层U型管不同直径情况下的损耗图；图4示出根据本公开实施例的外层U型管不同直径情况下的损耗图；图5示出根据本公开实施例的U型管不同壁厚情况下的传输特性图；图6示出根据本公开实施例的不同弯曲半径下的弯曲损耗图。如图1
‑
6所示，一种低损耗太赫兹反谐振光纤，包括：外包层5；所述外包层5的中间具有空气纤芯1；所述外包层5的内侧壁与所述空气纤芯1之间设置有内包层2；所述内包层2包括：预定数量个外层U型管3；每个所述外层U型管3的内部嵌套有至少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低损耗太赫兹反谐振光纤，其特征在于，包括：外包层（5）；所述外包层（5）的中间具有空气纤芯（1）；所述外包层（5）的内侧壁与所述空气纤芯（1）之间设置有内包层（2）；所述内包层（2）包括：预定数量个外层U型管（3）；每个所述外层U型管（3）的内部嵌套有至少一层内层U型管（4）；所述内层U型管（4）和所述外层U型管（3）开口的一侧，分别与所述外包层（5）的内侧壁连接。2.根据权利要求1所述的低损耗太赫兹反谐振光纤，其特征在于：所述内层U型管（4）、外层U型管（3）以及所述外包层（5）的材质为：高阻硅。3.根据权利要求1所述的低损耗太赫兹反谐振光纤，其特征在于：所述预定数量的取值大...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宇丹，孙广荣，刘开绪，马骏驰，杨桂花，吴春梅，
申请(专利权)人：大庆师范学院，
类型：发明
国别省市：