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专利号: 2022106876729
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 光学
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种在S+C+L波段内支持八种空间模式的椭圆芯模式选择性光子灯笼,其特征在于:包括椭圆芯套管(1)、八种输入光纤;

所述椭圆芯套管(1)的外壁为圆形;内芯为横截面为椭圆形的腔体;

所述八种输入光纤分别为LP01输入光纤(2)、LP11a输入光纤(3)、LP11b输入光纤(4)、LP21a输入光纤(5)、LP21b输入光纤(6)、LP02输入光纤(7)、LP31a输入光纤(8)和LP31b输入光纤(9);

所述八种输入光纤设置在内芯内,椭圆芯套管(1)包括拉锥前区域(12)、第一段锥区(10)和第二段锥区(11);

所述LP01输入光纤(2)、LP02输入光纤(7)的轴心位于腔体内椭圆横截面的短轴上;

LP01、LP31b、LP11b、LP21b、LP21a、LP11a和LP31a输入光纤沿腔体内壁依次接触围成一圈,每根输入光纤的外壁与其相邻的输入光纤外壁相切,LP01、LP31b、LP11b、LP21b、LP21a、LP11a和LP31a输入光纤的外壁和腔体内壁相切;

所述第一段锥区(10)锥度比为d2/d1,第二段锥区(11)锥度比为d3/d2,第一段锥区(10)锥度比大于第二段锥区(11)锥度比;所述d1、d2分别为第一段锥区(10)的起始端和末端外径,所述d3为第二段锥区(11)的末端外径。

2.根据权利要求1所述的一种在S+C+L波段内支持八种空间模式的椭圆芯模式选择性光子灯笼,其特征在于:所述第一段锥区(10)的锥区长度L1小于第二段锥区(11)的锥区长度L2,第一段锥区(10)锥度比与第二段锥区(11)锥度比的乘积等于0.12。

3.根据权利要求2所述的一种在S+C+L波段内支持八种空间模式的椭圆芯模式选择性光子灯笼,其特征在于:所述椭圆芯套管(1)在拉锥前的区域外壁直径为1200μm;内芯椭圆形横截面的长轴为

236μm,短轴为172μm。

4.根据权利要求3所述的一种在S+C+L波段内支持八种空间模式的椭圆芯模式选择性光子灯笼,其特征在于:所述第一段锥区(10)锥度比为0.4,所述第二段锥区(11)锥度比为0.3。

5.根据权利要求4所述的一种在S+C+L波段内支持八种空间模式的椭圆芯模式选择性光子灯笼,其特征在于:所述第一段锥区(10)的锥区长度L1为27000μm,第二段锥区(11)的锥区长度L2为73000μm。

6.根据权利要求1所述的一种在S+C+L波段内支持八种空间模式的椭圆芯模式选择性光子灯笼,其特征在于:所述LP01输入光纤(2)包层直径为80μm,纤芯直径为14μm;所述LP11a输入光纤(3)包层直径为74μm,纤芯直径为12.8μm;所述LP11b输入光纤(4)包层直径为74μm,纤芯直径为11.8μm;所述LP21a输入光纤(5)包层直径为60μm,纤芯直径为10.8μm;所述LP21b输入光纤(6)包层直径为60μm,纤芯直径为10μm;所述LP02输入光纤(7)包层直径为48μm,纤芯直径为9.2μm;所述LP31a输入光纤(8)包层直径为40μm,纤芯直径为8.6μm;所述LP31b输入光纤(9)包层直径为40μm,纤芯直径为8μm。

7.根据权利要求1所述的一种在S+C+L波段内支持八种空间模式的椭圆芯模式选择性光子灯笼,其特征在于:所述椭圆芯套管(1)的基底材料为二氧化硅,其在1550nm波长下折射率为1.444。

8.根据权利要求7所述的一种在S+C+L波段内支持八种空间模式的椭圆芯模式选择性光子灯笼,其特征在于:所述八种输入光纤的基底材料在1550nm波长下折射率为1.45;所述八种输入光纤的纤芯在1550nm波长下折射率为1.46。

9.一种在S+C+L波段内支持八种空间模式的椭圆芯模式选择性光子灯笼中的八种输入光纤的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)制备光纤预制棒,光纤纤芯折射率在1550nm波长下为1.46,光纤包层折射率在

1550nm波长下折射率为1.45,保证包层外径与纤芯外径的比例为8.3333:1;

2)通过调整拉丝塔温度、送棒速度、牵引速度等参数,稳定制备出包层外径125μm,纤芯直径15μm的初始光纤;

3)在上步制备状态下再次调整拉丝塔温度、送棒速度、牵引速度等参数,稳定制备出纤芯直径为14μm、包层外径为116.6667μm的第一光纤;

4)在上步制备状态下进一步调整拉丝塔温度、送棒速度、牵引速度等参数,稳定制备出纤芯直径为12.8μm、包层外径为106.6667μm的第二光纤;

5)在上步制备状态下进一步调整拉丝塔温度、送棒速度、牵引速度等参数,稳定制备出纤芯直径为11.8μm、包层外径为98.3333μm的第三光纤;

6)在上步制备状态下进一步调整拉丝塔温度、送棒速度、牵引速度等参数,稳定制备出纤芯直径为10.8μm、包层外径为98μm的第四光纤;

7)在上步制备状态下进一步调整拉丝塔温度、送棒速度、牵引速度等参数,稳定制备出纤芯直径为10μm、包层外径为83.3333μm的第五光纤;

8)在上步制备状态下进一步调整拉丝塔温度、送棒速度、牵引速度等参数,稳定制备出纤芯直径为9.2μm、包层外径为76.6667μm的第六光纤;

9)在上步制备状态下进一步调整拉丝塔温度、送棒速度、牵引速度等参数,稳定制备出纤芯直径为8.6μm、包层外径为71.6667μm的第七光纤;

10)在上步制备状态下进一步调整拉丝塔温度、送棒速度、牵引速度等参数,稳定制备出纤芯直径为8μm、包层外径为66.6667μm的第八光纤;

11)使用氢氟酸将第一光纤腐蚀到外径80μm得到LP01输入光纤,将第二光纤腐蚀到外径74μm得到LP11a输入光纤,将第三光纤腐蚀到外径74μm得到LP11b输入光纤,将第四光纤腐蚀到外径60μm得到LP21a输入光纤,将第五光纤腐蚀到外径60μm得到LP21b输入光纤,将第六光纤腐蚀到外径48μm得到LP02输入光纤,将第七光纤腐蚀到外径40μm得到LP31a输入光纤,将第八光纤腐蚀到外径40μm得到LP31b输入光纤。

10.一种在S+C+L波段内支持八种空间模式的椭圆芯模式选择性光子灯笼中的八种输入光纤的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)首先制备得到包层外径125μm,纤芯直径15μm的初始光纤;

2)在初始光纤基础上通过调整不同的拉锥比来依次实现八种输入光纤的制备:当拉锥比为0.933时得到纤芯直径为14μm、包层外径为116.6667μm的第九光纤;

当拉锥比为0.853时得到纤芯直径为12.8μm、包层外径为106.6667μm的第十光纤;

当拉锥比为0.787时得到纤芯直径为11.8μm、包层外径为98.3333μm的第十一光纤;

当拉锥比为0.720时得到纤芯直径为10.8μm、包层外径为98μm的第十二光纤;

当拉锥比为0.667时得到纤芯直径为10μm、包层外径为83.3333μm的第十三光纤;

当拉锥比为0.613时得到纤芯直径为9.2μm、包层外径为76.6667μm的第十四光纤;

当拉锥比为0.573时得到纤芯直径为8.6μm、包层外径为71.6667μm的第十五光纤;

当拉锥比为0.533时得到纤芯直径为8μm、包层外径为66.6667μm的第十六光纤;

3)使用氢氟酸将第九光纤腐蚀到外径80μm得到LP01输入光纤,将第十光纤腐蚀到外径

74μm得到LP11a输入光纤,将第十一光纤腐蚀到外径74μm得到LP11b输入光纤,将第十二光纤腐蚀到外径60μm得到LP21a输入光纤,将第十三光纤腐蚀到外径60μm得到LP21b输入光纤,将第十四光纤腐蚀到外径48μm得到LP02输入光纤,将第十五光纤腐蚀到外径40μm得到LP31a输入光纤,将第十六光纤腐蚀到外径40μm得到LP31b输入光纤。