[发明专利]双包层光子光纤

说明书

技术领域

本发明涉及到光纤传输领域，而特别涉及的是用于信号的光学放大的双包层光子光纤。

背景技术

对于光纤，通常用折射率曲线，即折射率随折射率光纤半径变化的函数图形来定量描述。按照传统的方法，用横坐标表示距光纤中心的半径r，用纵坐标表示该处折射率与光纤包层折射率之差。于是，将图形分别为阶梯状、梯形、或三角形的折射率曲线称为“阶梯形”、“梯形”、或“三角形”。这些曲线通常是光纤的理论曲线表示或标准表示。光纤制造上的限制会导致曲线形状有明显的不同，根据曲线折射率的变化能够控制光沿光纤的传播。

最近出现了称之为“光子”光纤，亦由英语叫做“photonic crystalfibres”(PCS)。这种光纤不同于传统的光纤那样完全是由透明的固体材料—例如掺杂石英构成的，从横截面看，光子光纤有多个气孔，这些孔都和光纤的轴线平行且沿光纤纵向伸展。在实际上，这些孔是在制造时按照光纤中要获得的孔的图案，用毛细管或石英柱的组装成预制棒而得到。将这样的预制棒拉伸便提供了带有相应的毛细管孔的光纤。

在光纤材料中有孔，引起了材料的平均折射率变化，和在传统的光纤中是一样的，折射率的变化可用来传导适当波长的光信号。在WO-A-0049 435中提供了这样的光子光纤的描述。在这个文献中除了描述光子光纤的运行原理之外，还描述了一种这种光纤的构成方法—使孔的直径纵向变化。光纤折射率曲线并非是严格的，在上面的专利申请书中表明由孔的直径的纵向变化所生成的模直径的变化可以用于光学放大器。

在R.F.Cregan及其同事的文章：Distribution of SpontanrousEmission from an Er³-Doped photonic crystal Fiber，Journal of lightwaveTechnology，Vol.17No.11，November1999研究了光子光纤中的自发辐射，其中的气孔是按照三角阵分布的，光纤呈六角形，在六角形的中心，光纤上没有孔，石英中掺有铒，这份文献还研究了光纤在轴向泵浦时的自发辐射的空间分布，指出其分布是光纤中孔的分布的函数，和模拟结果相符。这份文献对于掺杂光纤的使用未作任何评述。

在Thomas Sondergaard的文章Crystal Distributed FeedbackFiber Lasers with Bragg Gratings，Journal of LightwaveTechnology，Vol.18，No4，April 2000，描述了将光子光纤用于光纤激光的使用，指出信号光模面积的或泵浦光模面积可以小于亦可大于传统的突变折射率光纤的相应的模面积。因此，可以使光子纤在小的模截面的情况下实现低的泵浦阈的光纤激光器，亦可在大的模截面的情况下实现高功率的激光器。这篇文献只给出了数值模拟情况，而没有实际实施的情况。

在W.J.Wadsworth及其同事的文章：Yb³⁺-doped photoniccrystal fibre laser，Electronics.Letters，Vol.36 No.17 2000年8月，明确地在实验上给出了光子光纤中的激光效应。这种光纤是用纯石英管围着掺有Yb再掺Al的石英管构成的，然后再拉伸形成光纤，在这条光纤的外面装上纯石英的筒，在掺杂的纤芯外周围有两层孔，而光则很好地约束在掺杂的纤芯中。

EP-A-1 043 816描述了一种双包层光纤，信号在掺杂的纤芯中传输，而泵浦光注入第一包层，第二包层起到将泵浦光约束在第一包层中的作用。为了将泵浦光引向纤芯，文章建议在第一包层提供一些折射率变化区，这些折射率变化区特别是由气孔构成的。在一种实施方式中，有三个折射率变化区分布于第一包层的周边。在另一种实施方式中有六个折射率变化区，构成了等边三角形的顶点和边的中点，文章还建议所有的折射率变化区都应该尽可能远离纤芯，以避免改变纤芯中的偏振状态。

发明内容

本发明的问题在于改善双包层光纤相对于EP-A-1 043 816的方案的光学放大器的效率。因此，本发明在一种实施方式中提出双包层光子光纤中的气孔的分布不只在第一包层中，还可以在纤芯中。

更详细地说，本发明提出一种双包层光子光纤，其中有：

—纤芯，包围纤芯的第一包层及包围第一包层的第二包层，

—在纤芯中至少有一个孔，以及

—至少在纤芯中用稀土离子掺杂。