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光子晶体光纤

阅读：1062发布：2020-08-23

IPRDB可以提供光子晶体光纤专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种光子晶体光纤，包括纤芯和包层，纤芯为光纤背景材料的中心实心区域；包层为包围纤芯的均布相同结构空气单元的外围区域，空气单元在光纤背景材料中呈周期性排列，每相邻的三个空气单元构成一个正三角形，所述空气单元由2个空气孔组成。构成空气单元的2个空气孔之间有间距，2个空气孔孔径大小可以相同也可以不同。所述的空气孔内填充有极性材料。所述的光纤背景材料为硅玻璃材料或聚合物材料。本发明通过2个空气孔组成的空气单元代替单一的空气孔，从而实现双折射效应，根据现有制作光子晶体光纤的空心正六面柱体堆积技术，本发明制备简单、操作方便。，下面是光子晶体光纤专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种光子晶体光纤，包括纤芯和包层，其特征在于纤芯为光纤背景材料的中心实心区域；包层为包围纤芯的均布相同结构空气单元的外围区域，空气单元在光纤背景材料中呈周期性排列，每相邻的三个空气单元构成一个正三角形，所述空气单元由2个空气孔组成。

2.如权利要求1所述的光子晶体光纤，其特征在于构成空气单元的2个空气孔孔径相同。

3.如权利要求1所述的光子晶体光纤，其特征在于构成空气单元的2个空气孔孔径不同。

4.如权利要求1-3之一所述的光子晶体光纤，其特征在于构成空气单元的2个空气孔之间有间距。

5.如权利要求4所述的光子晶体光纤，其特征在于所述的空气孔内填充有极性材料。

6.如权利要求5所述的光子晶体光纤，其特征在于所述的光纤背景材料为硅玻璃材料。

7.如权利要求5所述的光子晶体光纤，其特征在于所述的光纤背景材料为聚合物材料。

说明书全文

(一)技术领域

本发明涉及一种具有较强双折射效应的光子晶体光纤。

(二)背景技术

在普通的单模光纤中，如果光纤受到垂直于轴向随机的压力作用，光纤端面将会由完美的圆形结构转变成为一定程度上的椭圆结构，两个正交偏振方向上的偏振模式不再简并，它们的模式传播常数 β略有不同，并在传播过程中相互耦合，这种模态双折射效应会使入射的线偏振态经过一段距离后转变为任意偏振态。为了维持模式的偏振特性，可人为引入较强的双折射，两个正交模式在光纤中的折射率不同，使环境中随机引起的双折射相对固有的双折射而言是个小量，因此当光沿某个光轴方向线性偏振时，光将在传输过程中维持其偏振方向。如果偏振方向不是沿某个光轴方向，而是与光轴有夹角，在传输过程中光将会经历线偏振态、椭圆偏振态、线偏振态、椭圆偏振态，然后再回到线偏振态的周期性过程。在偏振态经历一个周期性变化过程中光沿轴向传播的距离称为差拍长度LB， $L_{B} = \frac{2 π}{| β_{X} - β_{Y} |},$ βX与βY是两个正交方向上模式的传播常数，差拍长度越短，光纤的偏振保持特性就越好，常规保偏光纤具有毫米量级的差拍长度。双折射强弱也可用两个正交方向上的折射率差表示，B＝|nX-nY|，其中nX和nY分别是两个正交方向上的模式折射率。通过将纤芯设置成椭圆结构，可形成 B～10-6的弱双折射效应，通过在纤芯的对称两侧插入硼硅玻璃材料引起应力双折射可形成B～10-4的强双折射效应。

光子晶体光纤又称为多孔光纤或微结构光纤。在光纤端面上，规则排列的许多空气小孔在背景材料中沿轴向伸长，在光纤的中心位置缺失一个空气小孔，形成导光的纤芯，而外围空气孔在背景材料中的均匀排列形成包层。纤芯折射率大于包层，这类光子晶体光纤是通过全内反射的原理进行导光的，光模场基本限定在中心缺陷位置。光子晶体光纤具有灵活的端面结构设计特征，将纤芯、空气孔的排列在某两个垂直方向上设计为不对称，如相关文献所述，在纤芯周围的两个对称方向上引入两个很大的空气孔，将会使光子晶体光纤产生双折射，或如布拉兹光子学有限公司已经公开的专利申请(CN 1341221A) 所述，在纤芯附近的对称两侧区域中空气孔不同于其他空气孔大小也会引起双折射效应。此外，有文献报道将圆空气孔变成具有椭圆形空气孔时也可产生双折射效应。根据现有的空心正六面柱体堆积技术，引入大空气孔或排布复杂的图案制作工艺较难。

(三)发明内容

本发明为了解决现有技术引入大空气孔存在技术难题的缺点，提供一种结构简便并容易制作的双折射的光子晶体光纤。

为此，本发明采取以下技术方案：

一种光子晶体光纤，包括纤芯和包层，纤芯为光纤背景材料的中心实心区域；包层为包围纤芯的均布相同结构空气单元的外围区域，空气单元在光纤背景材料中呈周期性排列，每相邻的三个空气单元构成一个正三角形，所述空气单元由2个空气孔组成。

构成空气单元的2个空气孔孔径相同。

构成空气单元的2个空气孔孔径不同。

构成空气单元的2个空气孔之间有间距。

所述的空气孔内填充有极性材料。

所述的光纤背景材料为硅玻璃材料。

所述的光纤背景材料为聚合物材料。

本发明所述的光子晶体光纤的有益效果主要体现在：通过2个空气孔组成的空气单元代替单一的空气孔，从而实现双折射效应，根据现有制作光子晶体光纤的空心正六面柱体堆积技术，本发明制备简单、操作方便。

(四)附图说明

图1是本发明一个实施例的横截面示意图；

图2是图1示例的模场分布图；

图3是图1示例中两个正交方向上的模式有效折射率；

图4是图1示例中两个正交方向上的模式有效折射率差。

(五)具体实施方式

实施例一：

参照附图1-4，一种光子晶体光纤，端面结构如图1所示，一种光子晶体光纤，包括纤芯和包层，纤芯为光纤背景材料2的中心实心区域；包层为包围纤芯的均布相同结构空气单元的外围区域，空气单元在光纤背景材料中呈周期性排列，每相邻的三个空气单元构成一个正三角形，所述空气单元均由2个相同空气孔1组成。背景材料2为石英，空气孔1的直径为D＝0.4μm，空气单元中两个空气孔的间距为 d＝0.8μm。整个端面上由于空气单元结构一样，空气孔具有统一的轴取向，因此在两正交方向上具有不同的折射率，该光纤是双折射的。图2是场的模式图，图3示出了在1.0微米～2.0微米波段两个正交方向上的模式有效折射率，图4是两方向上的有效折射率差B＝|nX-nY|～10-4。

实施例二：

所有或部分空气孔被极性材料所填充，其他条件同实施例一。

实施例三：

背景材料2为聚合物材料，其他条件同实施例一。

实施例四：

构成空气单元的2个空气孔孔径大小不一样，其他同实施例一。

标题	发布/更新时间	阅读量
光子检测器-专利编号CN109983761A	2020-05-11	210
一种光子计数器-专利编号CN109255425A	2020-05-13	612
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