本發(fā)明涉及光纖技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種帶有空氣盾的光纖結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

利用光纖構(gòu)成小型化器件時，降低光纖的彎曲損耗是波導(dǎo)設(shè)計的重要問題。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種階躍形光纖沿半徑方向的折射率分布示意圖，現(xiàn)有的階躍型光纖主體結(jié)構(gòu)由兩部分組成：折射率較高的纖芯1，以及與纖芯同心且包裹在纖芯外的、折射率較低的包層2。控制光纖彎曲損耗的經(jīng)典方法是在光纖纖芯和包層之間添加折射率低于包層的阻擋層，在光纖發(fā)生彎曲時，阻擋層能夠把能量更好地限制在纖芯中。阻擋層的折射率越低，降低彎曲損耗的效果越明顯。

在已知用于光纖制作的天然材料中，空氣/真空具有最低的折射率，低于光纖制作可用的任何天然固體材料。但以空氣制作環(huán)形阻擋層實際上意味著纖芯與包層在物理結(jié)構(gòu)上的分離，不具備實踐的可操作性。因此目前使用的方法有兩種：一種方法是在纖芯與包層之間的石英層中摻氟，以降低該區(qū)域的折射率，圖2為現(xiàn)有技術(shù)中一種使用摻氟阻擋層的抗彎損方案光纖沿半徑方向的折射率分布示意圖。該方法的缺點為通過這種方式構(gòu)造的低折射率阻擋層的折射率下陷程度受到摻雜工藝的限制，阻擋層與包層的折射率差一般在0.5％-5％之間，無法提供更大的折射率差。

另一種方法是利用纖芯周圍的空氣孔提供等效的低折射率環(huán)。該結(jié)構(gòu)利用空氣孔之間的石英間隔作為支撐，使結(jié)構(gòu)在物理上具備合理性，圖3為現(xiàn)有技術(shù)中一種使用空氣孔阻擋層的抗彎損方案光纖橫截面示意圖。該方法的缺點為石英間隔同時也提供了能量從纖芯向外泄露的通道，在彎曲半徑較小時效果并不理想。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實施例提供了一種帶有空氣盾的光纖結(jié)構(gòu)，以提高光纖結(jié)構(gòu)的抗彎損特性。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。

一種帶有空氣盾的光纖結(jié)構(gòu)，包括：

縱向均勻的圓柱形結(jié)構(gòu)，所述圓柱形結(jié)構(gòu)的橫截面從內(nèi)而外依次為空氣盾和包層，所述空氣盾為不封閉的空環(huán)，所述空氣盾與所述包層同心。

進一步地，所述光纖結(jié)構(gòu)還包括：纖芯，所述纖芯位于所述圓柱形結(jié)構(gòu)的橫截面的最內(nèi)側(cè)，所述空氣盾環(huán)繞所述纖芯，所述纖芯與所述空氣盾同心。

進一步地，所述空氣盾的張角范圍為0<α<180°。

進一步地，所述芯區(qū)與所述包層使用同種材料。

進一步地，所述芯區(qū)與所述包層的材料為純石英。

進一步地，所述包層的外徑為125μm，所述空氣盾的內(nèi)徑為23μm、外徑為28μm，所述張角α＝170°。

進一步地，所述光纖結(jié)構(gòu)用于彎曲或盤繞器件。

進一步地，所述纖芯的材料為摻鍺石英，所述包層的材料為純石英。

進一步地，所述纖芯的直徑為8μm，所述包層的外徑為125μm，所述空氣盾的內(nèi)徑為15μm、外徑為20μm，所述張角α＝160°。

進一步地，所述纖芯的直徑為8μm，所述包層的外徑為125μm、所述空氣盾的內(nèi)徑為8μm、所述外徑15μm，所述張角α＝50°。

由上述本發(fā)明的實施例提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明能夠提供優(yōu)越的抗彎損特性能夠在彎曲條件下提供良好的雙折射特性，能夠令基模的兩個偏振分量良好走離。該結(jié)構(gòu)配合芯區(qū)設(shè)計還能在彎曲條件下提供優(yōu)越的大模場面積特性。因此，該結(jié)構(gòu)光纖能夠使現(xiàn)有光纖器件的體積大幅縮減，使盤繞型器件的盤繞半徑進一步下降，同時提供大模場面積、雙折射、選模等優(yōu)良特性。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種階躍形光纖沿半徑方向的折射率分布示意圖。

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中一種使用摻氟阻擋層的抗彎損方案光纖沿半徑方向的折射率分布示意圖。

圖3為現(xiàn)有技術(shù)中一種使用空氣孔阻擋層的抗彎損方案光纖橫截面示意圖。

圖4為本發(fā)明實施例提供的一種帶有空氣盾的光纖結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖。

圖5為本發(fā)明實施例提供的另一種帶有空氣盾的光纖結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進一步理解的是，本發(fā)明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個或更多個相關(guān)聯(lián)的列出項的任一單元和全部組合。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。

為便于對本發(fā)明實施例的理解，下面將結(jié)合附圖以幾個具體實施例為例做進一步的解釋說明，且各個實施例并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。

實施例一

本發(fā)明實施例提供了一種帶有空氣盾的光纖結(jié)構(gòu)，該光纖結(jié)構(gòu)在物理上具備可行性，制備上易操作，該光纖結(jié)構(gòu)在光纖彎曲方向上阻擋層折射率與空氣相當(dāng)，因此具備優(yōu)越的抗彎損特性。

本發(fā)明實施例提供的帶有空氣盾的光纖結(jié)構(gòu)從內(nèi)而外依次包括纖芯、空氣盾和包層三部分。空氣盾指環(huán)繞芯區(qū)的不封閉空環(huán)，在一般制作、儲備和使用條件下，該空環(huán)被空氣填充。

本發(fā)明實施例提供的帶有空氣盾的光纖結(jié)構(gòu)的使用方式為：以帶有空氣盾的一側(cè)為內(nèi)側(cè)，在彎曲條件下使用。

上述帶有空氣盾的光纖結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵在于環(huán)繞芯區(qū)的不封閉空環(huán)，即空氣盾。當(dāng)光纖朝向空氣盾一側(cè)發(fā)生彎曲時，光纖能夠提供優(yōu)越的抗彎損特性、雙折射特性、選模特性，并可在彎曲后仍提供大模場特性。

本發(fā)明所述光纖可以通過在傳統(tǒng)光纖基礎(chǔ)上添加空氣盾實現(xiàn)，此類光纖能夠在不發(fā)生彎曲時正常使用，在向空氣盾側(cè)彎曲時提供抗彎損特性；亦可在上述結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上去掉傳統(tǒng)纖芯，僅在向空氣盾側(cè)彎曲時使用。

實施例二

該實施例提供的一種帶有空氣盾的光纖結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖如圖4所示。該光纖是縱向均勻的圓柱形結(jié)構(gòu)，橫截面從內(nèi)而外依次為纖芯1、包層2、處于包層中但靠近纖芯的空氣盾6?？諝舛芩巿A環(huán)與纖芯、包層同心?？諝舛芘c封閉圓環(huán)相比缺失的角度α為空氣盾張角?？諝舛軓埥欠秶鸀椋?<α<180°，更易于操作及獲取所需特性的范圍為：20°<α<175°。

本實施例的一個較優(yōu)實例為：纖芯1材料采用摻鍺石英，包層2材料采用純石英。

進一步的，上述較優(yōu)實例可以選擇各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)分別為：纖芯1直徑8μm；包層2外徑125μm；空氣盾6內(nèi)徑15μm，外徑20μm，張角α＝160°。

進一步的，上述較優(yōu)實例可以選擇各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)分別為：纖芯1直徑8μm；包層2外徑125μm；空氣盾6內(nèi)徑8μm，外徑15μm，張角α＝50°。

實施例三

該實施例提供的一種帶有空氣盾的新型光纖橫截面示意圖如圖5所示。該光纖是縱向均勻的圓柱形結(jié)構(gòu)，橫截面從內(nèi)而外依次為芯區(qū)7、環(huán)繞芯區(qū)的空氣盾6、包層2。該實施例光纖橫截面沒有折射率高于包層的纖芯，整體采用同種材料，在光纖向空氣盾側(cè)彎曲的條件下，被空氣盾6環(huán)繞的部分7成為實質(zhì)上的纖芯?？諝舛?所在圓環(huán)與包層同心。空氣盾張角范圍為：0<α<180°，更易于操作及獲取所需特性的范圍為：20°<α<175°。該光纖僅適用于保持彎曲的狀態(tài)。

本實施例的一個較優(yōu)實例為：芯區(qū)1及包層2材料采用純石英。

進一步的，上述較優(yōu)實例可以選擇各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)分別為：包層2外徑125μm；空氣盾6內(nèi)徑23μm，外徑28μm，張角α＝170°。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)能理解上述芯區(qū)、空氣盾、包層的參數(shù)類型僅為舉例，其他現(xiàn)有的或今后可能出現(xiàn)的芯區(qū)、空氣盾、包層的應(yīng)用類型如可適用于本發(fā)明實施例，也應(yīng)包含在本發(fā)明保護范圍以內(nèi)，并在此以引用方式包含于此。

綜上所述，本發(fā)明能夠提供優(yōu)越的抗彎損特性，同時還具備良好的彎曲選模特性，彎曲半徑很小時基模傳輸損耗與普通光纖類似，高階模傳輸損耗可高于基模兩個數(shù)量級以上，在傳輸過程中即可通過損耗濾除高階模。同時，該光纖結(jié)構(gòu)能夠在彎曲條件下提供良好的雙折射特性，能夠令基模的兩個偏振分量良好走離。該結(jié)構(gòu)配合芯區(qū)設(shè)計還能在彎曲條件下提供優(yōu)越的大模場面積特性。因此，該結(jié)構(gòu)光纖能夠使現(xiàn)有光纖器件的體積大幅縮減，使盤繞型器件的盤繞半徑進一步下降，同時提供大模場面積、雙折射、選模等優(yōu)良特性。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：附圖只是一個實施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實施本發(fā)明所必須的。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實施例中的裝置中的部件可以按照實施例描述分布于實施例的裝置中，也可以進行相應(yīng)變化位于不同于本實施例的一個或多個裝置中。上述實施例的部件可以合并為一個部件，也可以進一步拆分成多個子部件。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準。