TWI239411B - Broadband ultra-flattened dispersion micro-structured fiber - Google Patents
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Description
1239411 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本^明係有關於-種具微結構孔隙之光纖結構，特別是 關於一種具有不同直徑之氣孔之微結構光纖。 【先前技術】 苓考圖1，顯不習知微結構光纖（micr…咖uCtured fiber) 之橫截面結構示意圖。該f知微結構光纖iq包括一纖核 (core)ll及一纖殼（ciadding)區域12,該纖核丨丨及該纖殼區域 12係為同一材質，該纖殼區域12具有複數個氣孔η，該等 氣孔13係規則性地排列成複數個正六邊形之氣孔組14，其 中最A近该光纖中心之氣孔組丨4圍繞成該纖核丨丨，該等氣 孔133具有相同之直徑心且該等氣孔丨3丨，丨32間之間距八亦 相同。為了達到色散相關應用，例如色散平坦（flattened disperSlon)、色散補償（dlspersi(m c〇mpensati〇n)或色散遷移 (shifted dispersion)等，必須調整等氣孔13之直徑j及間距八 之大小。一般而言，該等氣孔丨3之直徑j對間距Λ之比值（^/λ) 愈大代表在光通訊波段有愈大的正常色散值可用作色散補 償；而該等氣孔13之直徑d對間距Λ之比值（心八）愈小（約0.25 左右）則具色散平坦特性。一般而言，該間距Λ通常約為26 微米（μηι)，該直徑j通常約為〇·624微米（|im)。 美國專利第US 6,636,677及US 6,718，105號結合傳統光纖 之纖核周圍之折射係數分布控制技術及微孔隙結構達成更 佳之色散補償特性。另外，美國專利第US 6,571，〇45及 US 6,445,862則是控制微孔隙結構之結構週期均一性，同樣 94170.doc 1239411 地造成纖核周圍折射係數分布差異之效果達到色散補償之 應用。 參考圖2，顯示習用微結構光纖之色散值與波長之關係 圖由圖中可知’習用微結構光纖1 〇之色散值在 ±〇·5 ps/km/nm之波長從 1350 11111至 1750 nm頻寬約 4〇〇 nm。 在色放平坦之特性方面，由之前敘述可知，欲達色散平垣 特（±該等氣孔之直徑^對間距Λ之比值（〃/八）必須愈小愈 好’而要達成此一 5文果則必帛減小該氣孔之直徑核是加大 該間距Λ，然而此二種方式皆會使該光纖之損耗 (c〇nflnement loss)提高，需增加氣孔組之數目達2〇圈以上 方可有效減低損耗值至傳統光纖的標準，故會增加製作上 之困難度及製作成本且效果並不理想。 因此’實有需要提供-創新且富進步性的微結構光纖， 以解決上述問題。 【發明内容】
本發明之主要目的传改呈羽i /Aft , XL W你^善白知微結構光纖在設計色散平 坦的應用上會因氣孔直和夕A , n a I 孔札直仫之鈿小及氣孔間距的增大而增加 衣作上的難度及知耗不易降低蓉Π % 〇 ,e 刃丨牛似寺問碭，且提供一種比習知 微結構光纖更大的頻寛、f彻 用見更低的扣耗、更大的設計自由度 及更容易製造的結構。 為達上述目的，本發明担山 _ α 月柃出一種具微結構孔隙之光纖， 包括-纖核及-纖殼區域’該纖核及該纖殼區域係為同一 材質，該纖殼區域具有複數個氣孔，料氣孔係規則性地 排列成複數個正六邊形之氣孔組，其中最靠近該光纖令心 94l70.doc 1239411 之氣孔組圍繞成該纖核，該纖殼區域包括一内圈區域及一 卜圈區域’該内圈區域包括至少一氣孔組，且位於該内圈 區域之每一氣孔組之氣孔直徑相同及氣孔間距相同，該外 圈區域包括至少一氣孔組，且位於該外圈區域之每一氣孔 組之氣孔直徑相同及氣孔間距相同，其中位於該外圈區域 之乳孔組之氣孔直徑大於位於該内圈區域之氣孔組之氣孔 直徑。 【實施方式】 茶考圖3，顯示本發明較佳實施例之微結構光纖之橫截面 σ構示思圖。該微結構光纖3〇包括一纖核1及一纖殼 (cladding)區域32，該纖核31及該纖殼區域32係為同一材 二，例如皆為二氧化矽（silica)。該纖殼區域32具有複數個 ，孔33，該等氣孔33係規則性地排列成複數個正六邊形之 亂孔組’其中最靠近該光纖中心之氣孔組圍繞成該纖核 31亦即，本發明係在二氧化矽材質的光纖中具有週期性 排列的氣孔33包圍光纖中心區域形成光纖3〇的纖核3卜其 他氣孔週期性分布的區域則為纖殼區域32，且該等氣孔組 在本實施例中係由俯視觀之為正六邊形。 要特徵在於，該纖殼區域32包括一内圈q 321及一外圈區域322，該内圈區域32ι包括至少一氣孔: 該外圈區域322包括至少-氣孔組。在本實施例中，該户 區域321包括二氣孔組33、34，該外圈區域322包括二泰 組35、36,全部共有四氣孔組。然而可以理解的是，才 明不以全部四氣孔組為限，該内圈區域之氣孔組之數目 94170.doc 1239411 以為2至6個’該外圈區域之氣孔組之數目可以為1至6個。 以氣孔組33為例’所有位於該内圈區域321之氣孔333之直 徑4皆相同，且所有氣孔33 1、332間之間距Λ]皆相同。以氣 孔組36為例，所有位於該外圈區域322之氣孔363之直徑a 皆相同’且所有氣孔36 i、362間之間距、皆相同，其中位 於該外圈區域322之氣孔363之直徑大於位於該内圈區域 321之氣孔333之直徑《。此外，位於該外圈區域322之氣孔 361、362之間距Λ。可以大於或小於或等於位於該内圈區域 321之氣孔331、332之間距Λι。 本發明之優點係在針對色散平坦設計上，該微結構光纖 30可調之結構參數除了内圈區域321之氣孔直徑《及氣孔 間距Λι外’更包括外圈區域322之氣孔直徑尖及氣孔間距 八2 ’比習用微結構光纖丨〇多了二個設計參數。在本實施例 之δ又什中’首先考量損耗（c〇nfinement i〇ss)的影響將外圈 區域322之氣孔設計在尖/八2 = 〇8〜〇99的比例範圍，該心^比 值越大損耗越小。接著依序調整岣/Λι、Λι及八2/八!即可得到 欲設計之色散特性，其中該</Λι比值係影響色散曲線之斜 率’該 ' 值係影響色散值之大小，該八2/Λι比值係影響頻寬 大小。 參考圖4 ’顯示本發明之微結構光纖之色散值與波長之關 係圖。曲線Α所代表之微結構光纖係包括三氣孔組，其中内 圈區域有二氣孔組，外圈區域有一氣孔組，且將Λι、4、、 及 4分別设疋在 1.43 μιη、0·5 1072 μιη、1.428 μιη及 1.2852 μτη 則其色散值在±〇·5 ps/km/nm之波長從1140 nm至1590 nm頻 94170.doc 1239411 寬達450 nm。曲線B所代表之微結構光纖係包括四氣孔組， 其中内圈區域有二氣孔組，外圈區域有二氣孔組，且將八、 名、人2及兑分別設定在1·68 μιη、0.51072 μηι、1.428 μιτι及 1.285 2 μιη則其色散值在±0.5 ps/km/nm之波長從1245 nm至 1 740 nm頻寬達495 nm之超寬頻寬涵蓋整個光通訊波段。 上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，並非限制 本發明。因此習於此技術之人士對上述實施例進行修改及 變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之 申請專利範圍所列。 【圖式簡單說明】 圖1顯示習知微結構光纖之橫截面結構示意圖； 圖2顯示習用微結構光纖之色散值與波長之關係圖； 圖3顯示本發明較佳實施例之微結構光纖之橫戴面結構 示意圖；及 圖4顯示本發明之微結構光纖之色散值與波長之關係圖。 【圖式元件符號說明】 10 習知微結構光纖 11 纖核 12 纖殼區域 13，131，132，133 氣孔 14 氣孔組 d 氣孔直徑 Λ 氣孔間距 30 本發明微結構光纖 94170.doc -10- 1239411 31 纖核 32 纖殼區域 33, 34 内圈區域之氣孔組 35, 36 外圈區域之氣孔組 321 内圈區域 322 外圈區域 331， 332, 333 内圈區域之氣孔 361，362, 363 外圈區域之氣孔 d' 内圈區域之氣孔直徑 \ 内圈區域之氣孔間距 d2 外圈區域之氣孔直徑 λ2 外圈區域之氣孔間距 94170.doc -11 -
Claims (1)
1239411 拾、申請專利範圍： 1. 一種具微結構孔隙之光纖，包括—纖核（c〇re)及一纖殼 (cladding)區域，該纖核及該纖殼區域係為同一材質，該 纖殼區域具有複數個氣孔，該等氣孔係規則性地排列成 複數個正六邊形之氣孔組，其中最靠近該光纖中心之氣 孔組圍繞成該纖核，其特徵在於： 該纖殼區域包括-内圈區域及一外圈區域，該内圈區 域包括至少一氣孔組，且位於該内圈區域之每一氣孔組 之氣孔直仏相同及氣孔間距相同，該外圈區域包括至少 一氣孔組，且位於該外圈區域之每一氣孔組之氣孔直徑 相同及氣孔間距相同，其中位於該外圈區域之氣孔組之 氣孔直徑大於位於該内圈區域之氣孔組之氣孔直徑。 2·如申請專利範圍第丨項之光纖，其中該纖核及該纖殼區域 之材質皆為二氧化碎（silica)。 3. 如申請專利範圍第丨項之光纖，其中位於該外圈區域之氣 孔組之氣孔間距大於位於該内圈區域之氣孔組之氣孔間 距。 4. 如申請專利範圍第丨項之光纖，其中位於該外圈區域之氣 孔組之氣孔間距小於位於該内圈區域之氣孔組之氣孔間 距。 5 ·如申明專利範圍第1項之光纖，其中位於該外圈區域之氣 孔組之氣孔間距等於位於該内圈區域之氣孔組之氣孔間 距。 6.如申請專利範圍第1項之光纖，其中該内圈區域之氣孔組 94170.doc 1239411 之數目係為2至6個。 7 •如申請專利範圍第1項之光纖，其中該外圈區域之氣孔組 之數目係為1至6個。 8 h I 二 • 曱請專利範圍第1項之光纖，其中位於該外圈區域之氣 孔組之氣孔直徑與氣孔間距之比值為0.7至0.99。 9·如申請專利範圍第1項之光纖，其中該光纖之超寬頻色散平 坦範圍為目標色散值±5 ps/nm/km且頻寬40 nm〜600 nm。 94170.doc
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