【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤领域，特别是涉及一种泵浦均匀的低串扰有源光纤。
技术介绍
1、全球移动互联、物联网、云计算和5g技术的发展和普及,催生了数据通信的新一轮爆炸式增长，而受限于光纤的非线性，现有单芯单模光纤的传输容量已接近香农极限，存在远距离信息传输容量小和速率低的问题。空分复用(space division multiplexing，sdm)技术作为一种拓展物理信道的方案，使得传输容量随着信道数的增加而大幅提升。
2、作为sdm技术中的重要形式，多芯光纤通过在一根光纤中引入多根纤芯，从物理信道数层面直接成倍增加了传输容量。多芯有源增益光纤作为多芯光纤放大器及多芯光纤激光器的核心部件，其性能直接决定了放大器/激光器的工作效果。多芯有源增益光纤由多根掺杂纤芯以及包层组成，多根纤芯之间需要彼此相互独立完成对多个信道的信号放大。为了防止各个信道之间的光能量耦合，往往需要采取各类手段隔离纤芯。传统的降低串扰手段为增大纤芯之间的间隔，此方法虽有效但会使得光纤端面的有效利用率降低，违背了sdm技术增加物理信道的初衷。为了在减小纤芯间隔的前提下防止芯间串扰，研究者们提出了许多方案，主要包括：异质结构、沟槽辅助以及空气孔隔离。其中，异质结构是指相邻纤芯采用不同的纤芯直径和折射率，从而改变其传播常数来减小纤芯之间的能量耦合。但不同的纤芯参数一方面难以保证放大效果的一致性和传输时延差，也会增加与其他光纤的熔接损耗，还会增加接收端解复用的复杂度。沟槽辅助结构是在纤芯周围环绕一圈低折射率沟槽，利用全内反射来抑制芯间串扰，虽然结构相对简单，但隔
3、有源增益光纤常采用包层泵浦中的端面泵浦作为激励形式，相比于纤芯泵浦，端面泵浦无需匹配与纤芯数量相同的激光器，实现一个泵浦对所有纤芯进行激励，相比于侧面泵浦，可省去特殊的缠绕方式或蚀刻v型槽等高难度工艺。端面泵浦方式多是利用透镜系统耦合或是直接熔接，泵浦光在光纤端面传递时，一方面会因为光纤的沟槽或空气孔等结构的阻隔难以进入纤芯，另一方面由于光纤的对称结构，泵浦光容易形成螺旋光效应进行无效传播。因此，提出一种降低串扰并利于泵浦光均匀进入纤芯且能抑制螺旋光效应的有源光纤来解决上述问题很有必要。
技术实现思路
1、为了克服现有技术存在的上述问题，本专利技术提供一种泵浦均匀的低串扰有源光纤，能够实现均匀吸收泵浦能量问题的同时解决多芯光纤之间的串扰问题，因此可以提高纤芯对泵浦光的吸收效率。
2、本专利技术提供一种泵浦均匀的低串扰有源光纤，在该光纤的横截面上，包括多个掺杂纤芯1和包层区域，所述多个掺杂纤芯1的排布采用两层三角形结构以及一层六边形结构，所述的包层区域包括石英2和周期性排列的高折射率棒3，其中所述高折射率棒3排列为六边形的周期性结构，离掺杂纤芯最近的一层高折射率棒被去除，包层其余区域的材料为石英。
3、所述的多个掺杂纤芯的阵列排布按照从里到外的顺序为：第一层纤芯1a、第二层纤芯1b和第三层纤芯1c，其中所述的第一层纤芯1a位于以光纤中心为中心的正三角形三个顶点，所述的第二层纤芯1b位于以光纤中心为中心的正三角形的三个顶点，所述的第二层纤芯1b所处的三角形由第一层纤芯1a所处的三角形旋转180度而来，所述的第二层纤芯1b所处的三角形边长大于第一层纤芯1a所处的三角形，所述的第三层纤芯1c位于包层中高折射率棒周期排列所形成的六边形的六条边的中心。
4、所述掺杂纤芯1作为光纤放大器或激光器的增益介质，掺杂材料为稀土元素掺杂材料。
5、所述的掺杂材料是掺铒材料、掺镱材料、掺铥材料、铒镱共掺材料、铥钬共掺材料中的一种或多种。
6、所述的高折射率棒3的折射率大于掺杂纤芯1的折射率，所述的掺杂纤芯1的折射率大于所述石英2的折射率，所述掺杂纤芯1和石英2的相对折射率差满足全反射传输条件，周期性排列的高折射率棒3形成光子带隙效应。
7、所述掺杂纤芯1的直径为4-8um，所述的高折射率棒3直径为d1，d1为2-4um，所述高折射率棒3之间的间距为λ，λ为5-8um，d1/λ小于0.4。
8、所述高折射率棒3与石英2的相对折射率差为1.5％-2.5％。
9、所述的第三层纤芯1c与光纤端面中心的距离为
10、本申请将全内反射原理和光子晶体的关键技术结合起来，利用光子带隙效应抑制芯间串扰，由于禁带被设置在信号光波段附近，不会限制泵浦光进入纤芯，光子晶体对泵浦光的散射可有效破坏螺旋光效应，且全固结构相比于空气孔拉制难度显著降低。既解决了掺杂纤芯对泵浦的吸收均匀问题，又降低了多芯光纤的芯间串扰，有效实现了针对多芯光纤放大器的多个独立信道的均衡增益放大。
11、与现有技术相比，本专利技术的优点如下：
12、1)本专利技术提供的泵浦均匀的低串扰有源光纤，具有有效的减少各个纤芯区域之间的串扰结构，可以很好的保证纤芯区域之间的独立性，相比于异质结构，具有更好的几何一致性，芯间性能差异更小，且解复用成本更低。
13、2)本专利技术利用光子晶体带隙效应对不同波长的光进行处理的结构，相比于空气孔或沟槽阻隔信号的设计，可实现在阻隔信号光耦合的同时，使得泵浦光更容易通过光子晶体区域进入纤芯，并利用高折射率棒对泵浦光进行散射，破坏泵浦光的螺旋光效应，实现更高效率的泵浦光吸收。
14、3)本专利技术提供的泵浦均匀的低串扰有源光纤，使用全固结构实现了对信号光的隔离，相比于空气孔结构拉制难度更低。
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1.一种泵浦均匀的低串扰有源光纤，其特征在于：在该光纤的横截面上，包括多个掺杂纤芯(1)和包层区域，所述多个掺杂纤芯(1)的排布采用两层三角形结构以及一层六边形结构，所述的包层区域包括石英(2)和周期性排列的高折射率棒(3)，其中所述高折射率棒(3)排列为六边形的周期性结构，离掺杂纤芯最近的一层高折射率棒被去除，包层其余区域的材料为石英。
2.根据权利要求1所述的泵浦均匀的低串扰有源光纤，其特征在于，所述的多个掺杂纤芯的阵列排布按照从里到外的顺序为：第一层纤芯(1a)、第二层纤芯(1b)和第三层纤芯(1c)，其中所述的第一层纤芯(1a)位于以光纤中心为中心的正三角形三个顶点，所述的第二层纤芯(1b)位于以光纤中心为中心的正三角形的三个顶点，所述的第二层纤芯(1b)所处的三角形由第一层纤芯(1a)所处的三角形旋转180度而来，所述的第二层纤芯(1b)所处的三角形边长大于第一层纤芯(1a)所处的三角形，所述的第三层纤芯(1c)位于包层中高折射率棒周期排列所形成的六边形的六条边的中心。
3.根据权利要求1所述的泵浦均匀的低串扰有源光纤，其特征在于，所述掺杂纤芯(
4.根据权利要求3所述的泵浦均匀的低串扰有源光纤，其特征在于，所述的掺杂材料是掺铒材料、掺镱材料、掺铥材料、铒镱共掺材料、铥钬共掺材料中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的泵浦均匀的低串扰有源光纤，其特征在于，所述的高折射率棒(3)的折射率大于掺杂纤芯(1)的折射率，所述的掺杂纤芯(1)的折射率大于所述石英(2)的折射率，所述掺杂纤芯(1)和石英(2)的相对折射率差满足全反射传输条件，周期性排列的高折射率棒(3)形成光子带隙效应。
6.根据权利要求1所述的泵浦均匀的低串扰有源光纤，其特征在于，所述掺杂纤芯(1)的直径为4-8um，所述的高折射率棒(3)直径为d1，d1为2-4um，所述高折射率棒(3)之间的间距为Λ，Λ为5-8um，d1/Λ小于0.4。
7.根据权利要求5所述的泵浦均匀的低串扰有源光纤，其特征在于，所述高折射率棒(3)与石英(2)的相对折射率差为1.5％-2.5％。
8.根据权利要求2所述的泵浦均匀的低串扰有源光纤，其特征在于，所述的第三层纤芯1c与光纤端面中心的距离为
...【技术特征摘要】
1.一种泵浦均匀的低串扰有源光纤，其特征在于：在该光纤的横截面上，包括多个掺杂纤芯(1)和包层区域，所述多个掺杂纤芯(1)的排布采用两层三角形结构以及一层六边形结构，所述的包层区域包括石英(2)和周期性排列的高折射率棒(3)，其中所述高折射率棒(3)排列为六边形的周期性结构，离掺杂纤芯最近的一层高折射率棒被去除，包层其余区域的材料为石英。
2.根据权利要求1所述的泵浦均匀的低串扰有源光纤，其特征在于，所述的多个掺杂纤芯的阵列排布按照从里到外的顺序为：第一层纤芯(1a)、第二层纤芯(1b)和第三层纤芯(1c)，其中所述的第一层纤芯(1a)位于以光纤中心为中心的正三角形三个顶点，所述的第二层纤芯(1b)位于以光纤中心为中心的正三角形的三个顶点，所述的第二层纤芯(1b)所处的三角形由第一层纤芯(1a)所处的三角形旋转180度而来，所述的第二层纤芯(1b)所处的三角形边长大于第一层纤芯(1a)所处的三角形，所述的第三层纤芯(1c)位于包层中高折射率棒周期排列所形成的六边形的六条边的中心。
3.根据权利要求1所述的泵浦均匀的低串扰有源光纤，其特征在于，所述掺杂纤芯(1)作为光纤放大器...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑国茂，冯文雍，方子惟，周桂耀，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：
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