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格物光电|具有阶梯折射率包层的空芯反谐振光纤设计

2021-07-24 10:09
来源: 长盈光电

由于空芯反谐振光纤(Hollow-Core Antiresonant FiberHC-ARF)具有低延迟、高传输带宽和大模场面积等优点,是近十年来的研究热点之一。

格物光电|具有阶梯折射率包层的空芯反谐振光纤设计

(a)本设计中的HC-SARF光纤横截面图;(b)放大后的阶梯折射率毛细管横截面图

本公司研究人员参与设计了一种具有阶梯折射率包层的空芯阶梯折射率反谐振光纤(Hollow-Core Step-index Antiresonant FiberHC-SARF),其典型特征是在包层空气孔中引入了由高低两种折射率玻璃基材构成的毛细管(高折射率n = 1.45,低折射率最低可为n = 1.36)。通过该阶梯折射率毛细管的引入,该HC-SARF光纤在降低限制损耗、改善光纤弯曲性能等方面,表现出优良的特性。

格物光电|具有阶梯折射率包层的空芯反谐振光纤设计

不同阶梯折射率对比度下,该HC-SARF光纤在各入射光波长下的限制损耗

采用有限元方法对该HC-SARF光纤进行了数值分析,结果表明,在入射光波长为980nm1064 nm时,与常规均匀折射率包层的HC-ARF光纤相比,其限制损耗降低了约6 dB/km

格物光电|具有阶梯折射率包层的空芯反谐振光纤设计

(a)不同阶梯折射率对比度下,该HC-SARF光纤在不同弯曲半径下的弯曲损耗;(b)对图a的局部放大

同时,在光纤弯曲性能方面,该HC-SARF光纤比传统的的HC-ARF光纤也有较大的提升:在弯曲半径约为15cm时,其弯曲损耗减少了约2db /km

格物光电|具有阶梯折射率包层的空芯反谐振光纤设计

不同包层空气孔半径r下,该HC-SARF光纤的限制损耗变化

格物光电|具有阶梯折射率包层的空芯反谐振光纤设计

不同包层空气孔半径r下,该HC-SARF光纤的基模直径变化

此外,我们还深入研究了这种HC-SARF光纤的包层空气孔半径r的取值,以探究其同限制损耗,以及单模传输时的模场直径的关系,特别是当包层空气孔半径为12um时,可以获得最低的限制损耗。

总而言之,该新型的HC-SARF光纤在光通信及激光高能传输方面具有很大的应用潜力。


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