光导纤维，主要涉及光纤通信技术。本发明专利技术包括有第一导光单元和第二导光单元，第二导光单元分布于第一导光单元的外场区域中，并且被第一导光单元的气孔包围。本发明专利技术的有益效果是，具有很大的单位长度色散补偿量，和灵活的色散补偿斜率设计。ＰＣＦ包层的特殊结构可以使设计者通过改变包层空气孔的结构参量（例如空气孔的直径及空气孔间距）可灵活地改变光纤横截面的折射率分布，从而设计出具有不同色散性质的光纤。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤通信技术。
技术介绍
在光纤通信中，存在不同程度的色散问题。色散是指不同频率或不同模式的光波在光纤中的群时延差引起的光脉冲展宽现象。由于光纤数字通信传输的是一系列光脉冲码，当光脉冲沿光纤传输时，色散使得光信号脉冲展宽，导致临近的脉冲有一部分相互重叠，从而使两个相邻脉冲不能被接受装置正确识别从而造成系统误码，影响通信质量。为了限制码间干扰，必须使色散引起的脉冲展宽限制在一定范围之内，当色散引起的光信号脉冲的展宽大于0.3倍的输入脉宽时，便使得光接收机灵敏度急剧下降、均衡困难、误码率增加。因此要想保证通信质量必须加大码间距，这就不得不付出降低码速率、减少通信容量的代价。另外色散随着光脉冲传输距离的增加将越来越严重，也必须减小中继距离以保证通信的质量，可见纤色散对通信系统的无中继传输距离、传输速率和传输容量都有重要的限制。可是，目前全世界铺设的上亿公里的通信光纤大部分为G.652标准单模光纤，包括我国“八纵八横”的主要光纤通信干线。G.652光纤在1550nm处有很低的损耗，但其零色散点位于1310nm附近，而在1550nm处却有约17ps/km/nm的色散，显然G.652光纤的色散问题已成为对已有光纤通信系统进行升级的主要障碍，如何解决G.652光纤的色散补偿问题也就成了重要的研究课题。另外，就算采用新型的非零色散位移光纤进行长距离传输，若单信道的传输速率不断提高，在距离超过一定长度时，由于的色散累积效应，也可能限制系统的性能，此时也应采用对待G.652光纤传输系统的类似方法，适当进行色散补偿。目前，对于光纤的色散问题已经提出了一些技术方案来解决，如色散补偿光纤(DCF)法、激光预啁啾法、中点光谱反转法、色散管理传输法和啁啾光纤光栅法等。在已提出的这些技术方案中，色散补偿光纤(DCF)补偿法因为其具有安装灵活方便、可靠性好、性能稳定和与常规光纤兼容等众多优点而成为目前最成熟、工程上使用最广泛的技术。其基本原理如下，如果工作波长处的信号光在常规G.652光纤中传输一定距离后所要积累的色散大小为Dtransmission，而在一定长度的DCF中传输后所要积累的色散大小Dcompensation，那么信号光的总色散大小Dtotal就可用下式来表示。Dtotal＝Dtransmission+Dcompensation(1)由此可见，如果DCF在工作波长处具很大的和常规G.652光纤符号相反的色散系数，那么就可用很短的一段DCF来补偿较长常规G.652光纤所产生色散，使总的色散最小，从而保证工作波长处的光信号可以被无畸变地正确接收。如果对多个波长的光波进行补偿，则由于不同波长的光波在经过传输光纤后有不同的色散积累，要使所有波长的色散都最小，那么就要求DCF有合适的色散斜率系数。尽管色散补偿光纤(DCF)补偿法具有上述的优点，但同时应该注意到，DCF单位长度补偿量低，一般DCF每公里色散补偿值约为几百ps/nm的量级。另外DCF插入损耗较大，色散补偿后需要用光放大器来进行损耗补偿，成本增加。还有就是DCF与标准光纤相比，纤芯直径更细，而且折射率差也较大，所以折射率分布不好控制，制作也更加困难。为了充分发挥光纤补偿的优点，克服当前DCF作为补偿光纤的不足，寻找一种新型的能够实现色散补偿的光纤可以成为努力的方向之一。以下对与本专利技术所需借鉴的光子晶体光纤技术作简要介绍。光子晶体光纤(photonic crystal fiber，PCF，该光纤又称“多孔光纤”或“微结构光纤”，下文称为“光子晶体光纤”)。光子晶体的概念是1987年E.Yablonovitch和S.John分别各自独立提出的。光子晶体实际上就是将不同介电常数的介质在空间中按一定周期排列而成的一种人造晶体，其排列周期为光波长的量级。光子晶体的空间结构可分为三种类型，如图1所示。光子晶体最主要的特性就是对不同频率的光的传输具有选择性。若光子能量和光子晶体能带相容，则光子晶体呈导通性，光子可以透过光子晶体传播出去，反之光子不能透过光子晶体，形成光子禁带。这种现象形成的原因如下在介电材料中，根据经典电磁场理论，电磁场满足如下方程 当介电常数周期性变化的比值足够大，并且变化的空间周期与光波长相近时，计算表明，对于特定的频率ω，方程(2)无解，也就是说存在光子带隙(photonic band gap，PBG)。由于光子晶体能够自由控制光在其中的传播，而光子又具有许多电子无法比拟的优点，所以它具有十分广泛的应用前景，引起了广泛的重视和研究，美国《Science》杂志把光子晶体列为1999年十大科学进展之一。根据光子晶体的原理，J.C.Russell等人于1992年提出“光子晶体光纤(PCF)”的概念，并于1996年在英国南安普敦大学拉制成功世界上第一根PCF，该光纤沿轴向均匀排列着空气孔，从光纤端面看，存在一个周期性的二维结构，如果其中一个孔遭到破坏，则会出现缺陷，光能够在该缺陷内传播，PCF与传统光纤在结构上有着根本的区别，有着许多重要特点，比如奇异的色散、大范围可变的非线性等特性、高度双折射、无限单模特性等。它的出现引起了各国研究机构的浓厚兴趣。PCF有两种导光的机制，分别是全内反射(Total internal reflection，TIR)机制和光子带隙(Photonic band gap，PBG)机制，研究表明，TIR机制导光的PCF(TIR-PCF)并不依赖于包层内的空气孔的周期性，甚至包层内随机分布的空气孔都可以把光线限制在纤芯的范围内，这为满足各种性能的光纤设计提供了极大的灵活性。相反，PBG机制导光的PCF(PBG-PCF)对空气孔分布的周期性要求很高。两种导光机制PCF的横截面的结构都有很多种，图2显示了几种PCF横截面结构的扫描电镜图。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种具有良好的色散补偿效果的光纤。本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案是，光导纤维，其特征在于，包括有第一光导单元和第二光导单元，第二光导单元分布于第一光导单元的外场区域中，并且为第一光导单元的气孔包围。所述第二光导单元结构依照光子晶体光纤方式排布。并且第一光导单元和第二光导单元皆为固体导光的光子晶体光纤结构。进一步的，第一导光单元和第二导光单元皆为正多边形结构，第一导光单元的气孔直径和外切圆直径大于第二导光单元。第一导光单元和第二导光单元的外场区域中至少有两层气孔。更进一步的，所述第一导光单元包括中心光波导区域和以正多边形方式均匀分布于中心光波导区域周围的多层气孔，其部分气孔为第二光导单元取代。本专利技术提出的结构中，纤芯(导光单元)的直径大小不同，而且包围它们的空气孔的直径大小也不同，并且一个纤芯在整个光纤的中心，另一个纤芯偏心地分布。本专利技术的突出优点是，具有很大的单位长度色散补偿量，和灵活的色散补偿斜率设计。PCF的色散特性在国内外已经进行了较广泛的研究，但对于传统DCF，理论和实践都表明，要想提高传统DCF单位长度的色散补偿量，一方面要减小纤芯的直径，另一方面要提高纤芯与包层的折射率之差，但是传统光纤中芯层与包层折射率之差不可能很大，这是因为芯层与包层折射率之差是通过在芯层中掺杂稀土元素来实现的，但这样会带来由于材料不匹配而引起较大损耗问题，本文档来自技高网...
【技术保护点】
光导纤维，其特征在于，包括有第一导光单元和第二导光单元，第二导光单元分布于第一导光单元的外场区域中，并且被第一导光单元的气孔包围。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：姜海明，王文丹，谢康，王亚非，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]
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