双包层光纤为什不用空气做外包层?数值孔径过大会对包层光有何影响,是否会增加损耗?

2025-03-24 22:05:55
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回答1:

空气做外包层损耗比较大。
有的双包层光纤,最外层包层就使用的是自由空气包层,因为他的作用是让信号光在纤芯内传播,而让泵浦光(通常激光器会用)在第一个包层里面传输,只要保证泵浦光不漏到外面就可以了,对损耗要求不是很好。

增大数值孔径,容许的入射功率提高,通信距离得到延长。
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EDFA 的增益光纤采用的是纤芯掺入铒离子的普通单模光纤,纤芯直径在8~10μm 之间,包层直径一般为 125μm,泵浦光和信号光同时在纤芯中传输。要提高 EDFA 的输出功率,可以提高泵浦功率,但由于纤芯直径很小,数值孔径也较小(0.1~0.2),导致能够有效耦合进入纤芯的泵浦功率仅为几百毫瓦左右;另一方面,可以通过提高铒离子的掺杂浓度来提高增益光纤的储能,但在铒离子浓度过高时会出现浓度淬灭现象,导致高功率运转时 EDFA 工作失效。以上两个原因限制了 EDFA 输出功率向高功率的提升。
随着新型光纤理论和制造技术的不断提升、对高功率放大器增益光纤的巨大需求、包层泵浦技术和离子共掺技术的出现、以及大功率多模半导体泵浦激光器的出现可以很好的解决上述问题。
双包层光纤,采用纤芯、内包层和外包层结构,主要是引入了直径较大的内包层,内包层数值孔径通常可以做的较高,允许大功率泵浦光直接耦合到直径为几十 μm 到几百 μm 的内包层,比传统光纤的耦合面积增加了 2 个数量级,因此入纤功率和耦合效率都大大得到提高。纤芯直径仍然保持单模光纤的水平以保持较好的光束质量,同时纤芯掺入激活离子。泵浦光耦合入内包层,在内包层与外包层的交接处发生全内反射,反复通过并激活纤芯离子,当信号光通过纤芯时即通过受激辐射得到增益放大。

回答2:

在空气中光线可以传输,这样当光纤转弯的时候就可能泄露光而增加损耗。至于孔径大可以增加光的输入,但在熔接的时候最好是同孔径光纤熔接,否则会造成光损失甚至没法进行传输。