軟玻璃光子晶體光纖偏振分束器的制造方法
【專利摘要】一種軟玻璃光子晶體光纖偏振分束器，光纖由軟玻璃材料SF6制成，在背景材料1中有圓形空氣孔4呈正方形結(jié)構(gòu)排列，形成外包層，其中部缺失12個(gè)空氣孔4，并有四個(gè)橢圓形空氣孔3對(duì)稱分布構(gòu)成內(nèi)包層，并形成傳輸光能的兩個(gè)對(duì)稱纖芯2。本實(shí)用新型通過在方形晶格光子晶體光纖中缺失空氣孔并引入橢圓形空氣孔而形成不對(duì)稱性，提高光纖的雙折射從而增大基模光場(chǎng)的兩個(gè)偏振態(tài)的耦合長(zhǎng)度差，實(shí)現(xiàn)基模兩個(gè)偏振態(tài)光場(chǎng)的有效分離。本實(shí)用新型適用于相干通信、光纖傳感系統(tǒng)、光纖測(cè)量技術(shù)等應(yīng)用領(lǐng)域。
【專利說明】軟玻璃光子晶體光纖偏振分束器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種光子晶體光纖偏振分束器，特別是一種以軟玻璃材料SF6構(gòu)成的偏振分束器。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)模式耦合理論，光波入射到雙芯光子晶體光纖的一個(gè)纖芯中時(shí)，會(huì)在其中激發(fā)出基模場(chǎng)，而該纖芯的基模場(chǎng)由于光纖的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)必然會(huì)部分?jǐn)U展到包層中，從而進(jìn)入到相鄰很近的另一個(gè)纖芯中，這部分光能量就成為另一個(gè)纖芯的激勵(lì)源并在其中激發(fā)出傳輸模式。這樣，兩個(gè)纖芯中的模式場(chǎng)就能夠發(fā)生相互耦合，結(jié)果雙芯結(jié)構(gòu)中的基模場(chǎng)就由四個(gè)偏振分量構(gòu)成，即X偏振的奇模和偶模，Y偏振的奇模和偶模，可以表不為:式^丨和，其中，下標(biāo)表示奇?；蚺寄＃蠘?biāo)表示X偏振態(tài)或Y偏振態(tài)。
[0003]耦合長(zhǎng)度是指光波的能量從一個(gè)纖芯完全耦合到另一個(gè)纖芯時(shí)光波沿光纖傳播的距離，通過在光纖中引入高雙折射可以增大基模X偏振態(tài)和Y偏振態(tài)的耦合長(zhǎng)度差，有利于兩個(gè)偏振態(tài)光場(chǎng)的充分分離。光子晶體光纖具有高度靈活的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，可以通過對(duì)孔徑、孔形狀、孔分布方式等結(jié)構(gòu)參數(shù)的有效控制來引入不對(duì)稱性，從而產(chǎn)生高雙折射。軟玻璃材料具有熔點(diǎn)較低、線性和非線性折射率較高等優(yōu)點(diǎn)，采用軟玻璃材料有利于對(duì)雙折射效果進(jìn)行控制，并且可以降低制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)光子晶體光纖的難度，能夠?qū)崿F(xiàn)更優(yōu)良的偏振態(tài)分離效果。傳統(tǒng)的光纖分束器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較單一、制作工藝比較復(fù)雜而且工作性能也有待提高，光子晶體光纖由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活多樣、制作技術(shù)日益完善、具備多方面的優(yōu)越性能而在偏振分束器領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。相比之下，基于光子晶體光纖的偏振分束器具有高雙折射、高消光比和更大的工作帶寬等明顯的優(yōu)勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題:一種基于軟玻璃材料SF6的光子晶體光纖偏振分束器，通過在光子晶體光纖中缺失空氣孔形成雙纖芯結(jié)構(gòu)，基模光場(chǎng)的X偏振態(tài)和Y偏振態(tài)分別在兩個(gè)纖芯中相互I禹合傳輸。由于不同偏振態(tài)光場(chǎng)的I禹合長(zhǎng)度不同，可以選擇合適的光纖長(zhǎng)度使X偏振態(tài)和Y偏振態(tài)光場(chǎng)在光纖的末端分別處于不同的纖芯中，從而實(shí)現(xiàn)偏振態(tài)的分離。
[0005]本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案:一種軟玻璃光子晶體光纖偏振分束器，包括對(duì)稱分布的雙纖芯和包層，所述包層設(shè)置在纖芯外圍區(qū)域，其折射率低于纖芯部分。所述光子晶體光纖的背景材料I是軟玻璃SF6，構(gòu)成內(nèi)包層的橢圓形空氣孔3圍繞纖芯呈矩形排列，構(gòu)成外包層的圓形空氣孔4圍繞內(nèi)包層呈正方形均勻排布。在光子晶體光纖端面上，外包層中每四個(gè)相鄰空氣孔呈正方形排列。
[0006]構(gòu)成內(nèi)包層的空氣孔是一圈四個(gè)呈矩形排列的橢圓形空氣孔。
[0007]構(gòu)成外包層的空氣孔是多圈呈正方形排布的圓形空氣孔。 [0008]構(gòu)成外包層的圓形空氣孔尺寸小于構(gòu)成內(nèi)包層的橢圓形空氣孔尺寸，外包層孔中心間距A ( 1.2 μ m，外包層空氣孔直徑d ( 0.6 μ m，橢圓孔的橢圓率b/a ( 0.34。
[0009]本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有:
[0010]1、本實(shí)用新型采用軟玻璃材料，可以很大程度地降低光纖加工制備的難度，更有效地對(duì)雙折射、消光比、耦合長(zhǎng)度等參量進(jìn)行控制，制備工藝簡(jiǎn)單，可應(yīng)用于相干通信、光纖傳感、光存儲(chǔ)等領(lǐng)域。
[0011]2、本實(shí)用新型力學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)10-2量級(jí)的高雙折射，能夠顯著增大耦合長(zhǎng)度差，實(shí)現(xiàn)基模X偏振態(tài)和Y偏振態(tài)光場(chǎng)的有效分離。而且，通過對(duì)空氣孔徑d、孔間距Λ和橢圓率d/a的控制，可以靈活地調(diào)節(jié)偏振分束器的工作性能，實(shí)現(xiàn)很短的分束器長(zhǎng)度、很高的消光比和較大的工作帶寬。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是圖1實(shí)施例偏振分束器的基模光場(chǎng)分布圖，其中圖(a)-(d)分別是X偏振態(tài)和Y偏振態(tài)的偶模和奇模的光場(chǎng)分布。
【具體實(shí)施方式】
[0014]參照附圖1-2，一種軟玻璃光子晶體光纖偏振分束器，橫截面結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括纖芯和內(nèi)外包層，選擇軟玻璃SF6作為背景材料1，在分束器的光纖橫截面上，外包層的圓形空氣孔4以正方形結(jié)構(gòu)排列，孔徑d < 0.6 μ m,孔中心間距Λ < 1.2 μ m,且其中部缺失12個(gè)空氣孔4，并有四個(gè)橢圓形孔3以矩形結(jié)構(gòu)對(duì)稱分布構(gòu)成內(nèi)包層，并形成傳輸光能的纖芯2，橢圓孔的橢圓率b/a < 0.34。光纖由多圈空氣孔構(gòu)成，可以將大部分光場(chǎng)能量集中在纖芯區(qū)域。圖2給出了基模的X偏振態(tài)和Y偏振態(tài)光場(chǎng)分布。
【權(quán)利要求】
1.一種軟玻璃光子晶體光纖偏振分束器，結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)對(duì)稱纖芯和包層，包層位于纖芯的外部區(qū)域，纖芯折射率高于包層折射率，光纖由軟玻璃材料SF6構(gòu)成，其特征是: 在所述的光纖背景材料(1)中按規(guī)則晶格結(jié)構(gòu)排列空氣孔，其中，纖芯(2)周圍的四個(gè)橢圓形空氣孔(3)以矩形結(jié)構(gòu)排列，形成內(nèi)包層，其余的圓形空氣孔(4)按方形結(jié)構(gòu)排列，構(gòu)成外包層，圓形空氣孔的直徑為d，孔中心間距為Λ，橢圓形空氣孔的長(zhǎng)短軸分別為a和b0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟玻璃光子晶體光纖偏振分束器，其特征是:光子晶體光纖外包層呈正方形結(jié)構(gòu)，且其中部缺失12個(gè)空氣孔(4)，并有四個(gè)橢圓形孔(3)以矩形結(jié)構(gòu)對(duì)稱分布，形成傳輸光能的纖芯(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟玻璃光子晶體光纖偏振分束器，其特征是:外包層孔中心間距Λ≤1.2 μ m，外包層空氣孔直徑d≤0.6 μ m，橢圓孔的橢圓率b/a≤0.34。
【文檔編號(hào)】G02B27/28GK203658616SQ201420009671
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】郝銳 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)