[发明专利]一种大模场光纤传输系统

说明书

技术领域

   本发明涉及光纤通信领域，尤其涉及大模场、低连接损耗、低弯曲损耗传输的新型结构光纤。

背景技术

在高功率光纤激光器、放大器等应用发展中，非线性效应和光纤损伤等成为制约功率提高的重要因素，而大模场光纤的单模传输能有效的克服这些不利因素，因此现在光纤技术的主要发展趋势之一是能够实现各种应用的大模场单模传输的光纤。传统方法中，常采用阶跃折射率光纤来实现大模场单模光纤，但其最小的弯曲半径较大，少量的高阶模仍然存在其中。同时为了保持光纤的单模传输，将尽量减小纤芯和包层的折射率差。由于现有工艺的限制，纤芯和包层的折射率差无法做到很小，并且随着纤芯和包层的折射率差的减小，光纤的弯曲损耗将增大，使光纤的应用性能降低。

光子晶体光纤能够实现持久的单模传输，因此，可采用光子晶体光纤的结构来实现大模场单模传输。然而，由于光子晶体光纤是以降低纤芯和包层的折射率差为代价来增大纤芯直径，因此，轻微的弯曲和扰动将可能使光无法在光纤中传输。研究人员提出了一种基于六个空气孔环绕纤芯的大模场光纤[W. S. Wong, et al., Breaking the limit of maximum effective area for robust single-mode propagation in optical fibers, Opt. Lett., 2005, 30(21): 2855]，这种结构采用光纤中高阶模损耗较高而光纤基模损耗较低的特点，同时通过将光纤弯曲的方法，进一步增大光纤基模与高阶模的损耗差，从而有效地去除高阶模。但这种光纤的基模损耗一般也较大，高阶模损耗又很难提高。因此，其使用还存在局限性。

还有人提出了一种两层空气孔环围绕纤芯的大模场光纤结构[Y. Tsuchida, K. Saitoh, and M. Koshiba, “Large-mode-area single-mode holey fiber with low bending losses: Towards high power beam delivery systems”, Optical Fiber Communication and the National Fiber Optic Engineers Conference, 2007: 1-3]，其基本思想是通过一定参数的设定，将光纤中的高阶模共振耦合到两层空气孔之间的一个环形区域内，同时将光纤中的基模锁定在纤芯中传输，通过这样的方法来保证其单模传输的特性，但是光纤中的高阶模只是在一个特定的波长范围内损耗才比较明显，也只有在这样的波长范围内，才能将高阶模共振耦合到两层空气孔之间。这种方法不但难以操作，而且也并不能保证高阶模完全稳定的被控制在两层空气孔间，同时基模又不会有损耗。专利“一种大模场光纤(200410011158.5)”公开了采用非对称多包层环形纤芯的光纤结构，来实现光纤的低损耗单模输出，但其结构复杂，不利于制作，同时也并未解决光纤的弯曲损耗的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种实现低弯曲损耗、低连接损耗、单模输出的大模场传输方法。

本发明的技术方案为：一种大模场光纤传输系统，包括主体光纤和分别连接于所述主体光纤两端的第一辅助光纤和第二辅助光纤，所述主体光纤和第一辅助光纤及第二辅助光纤均为光子晶体光纤；所述三种光纤的包层由基质材料和排布在规则网格上的孔所组成，纤芯由规则网格中缺失的一个孔所形成，孔中填充折射率低于基质材料的固体材料；主体光纤的归一化孔直径d/Λ满足：d/Λ＞0.75；第一辅助光纤的归一化直径d₁/Λ₁和第二辅助光纤的归一化直径d₂/Λ₂满足：d₁/Λ₁＞0.36和d₂/Λ₂＞0.36，且有d₁/Λ₁＜0.406和d₂/Λ₂＜0.406。