空芯光纤 6 ：嵌套与无嵌套 ANF 空芯光纤

我们在上一篇文章中提到，ARF 反谐振光纤有两种类型：管状型和嵌套型。

且最初设计的空芯光纤内部存在较多节点，导致节点损耗。

在管状型中，我们利用了具有负曲率的芯边界来消除不希望出现的节点，将它们放置在模场强度较低的位置，从而降低衰减系数。

然后，Kolyadin等人提出了进一步的改进，用一个非接触管环包围芯来构造空芯光纤的结构，也就是咱们说的 HC-ANF 光纤，简称ANF光纤。

ANF 可以认为是是 ARF 的一种改进版本，它进一步优化了包层结构，以消除包层中的节点。

管子沿方位角以一定的距离相互隔开，光在能够被限制在光纤的特定区域，主要依靠构成纤芯周围薄壁玻璃管的内外表面之间发生的两次菲涅尔反射效应。

这样，节点在靠近纤芯处被完全消除，与具有接触节点的类似光纤相比，其衰减系数进一步降低了。

基光场强度的分布如下图，但在光场位置还是存在节点。

HC-ANF

接着，又提出的改进型反谐振光纤，通过在增加一个或多个与外管相同厚度的嵌套管，并且附着在与外管相同的方位角位置的包层上。

外管与内管之间，在靠近纤芯的方向上，以一定的距离分开。

这类空芯光纤形成的光场分布如下图，消除光场范围的节点。这类光纤叫做空心无节点反谐振光纤（HC-NANF），简称为NANF。

HC-NANF

对比 HC-ANF，因为 NANF 外包层上的光场基本上不再接触外包层，其光场强度从最大值的 6 个数量级降低到超过 8 个数量级的水平。

下图是这两类光纤在芯径 R = 15µm、管层壁的厚度t = 0.42µm下的损耗比较。

其中，虚线表示 ANF 在空气-玻璃界面上发生的散射散射损耗 SSL，NANF 的这个值与 ANF 相同。

研究发现，具有 6 个嵌套管的光纤与具有 8 个或 10个 嵌套管的 ANF 光纤相比，性能要好一些。

原则上，可以进一步减少谐振嵌套管的数量，即少于 6 个。OFC 上曾报道过 5 个嵌套管的NANF，纤芯直径 D=34.5μm，损耗 0.22dB/km @1060nm。

回头我们专门来说说，不同嵌套层数的NANF光纤在性能方面的比较。