本發(fā)明涉及了一種磁流體填充雙芯光子晶體光纖的可調(diào)諧偏振分束器，屬于特種光纖、光纖通信、信號處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

偏振分束器能將一束入射光分裂為兩個正交偏振態(tài)光束，并沿不同的方向傳輸，是光網(wǎng)絡(luò)中的一種重要器件。偏振分束器在光纖通信、光纖傳感、光電檢測等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

近年來，偏振分束器的設(shè)計主要基于模式演化、定向耦合、多模干涉、馬赫增德爾干涉等原理。其中，基于模式演化原理的設(shè)備具有體積小、消光比高等優(yōu)點，但此設(shè)備主要在硅基上進(jìn)行制作，制作難度相對較高。因此，基于玻璃材料及光纖結(jié)構(gòu)的偏振分束器被大量研究。然而，由于玻璃材料的雙折射較小，使得器件尺寸大大增加。光子晶體光纖由周期性排列的空氣孔和純石英基底構(gòu)成，由于其天然的高雙折射，光子晶體光纖為偏振分束器提供了良好的器件基礎(chǔ)。

目前光子晶體光纖偏振分束器主要基于單芯光子晶體光纖、雙芯光子晶體光纖和三芯光子晶體光纖等結(jié)構(gòu)?；趩涡竟庾泳w光纖結(jié)構(gòu)的偏振分束器的主要工作原理是，在靠近芯子的空氣孔的內(nèi)壁涂覆金屬，并由此引發(fā)表面等離子體諧振(SPR)效應(yīng)。SPR效應(yīng)造成兩偏振光損耗不同，損耗較高的偏振光被濾掉。但在單芯光子晶體光纖偏振分束器的輸出端，只能得到固定方向的偏振態(tài)?；陔p芯和三芯光子晶體光纖的偏振分束器主要采用耦合模方程對其進(jìn)行研究。當(dāng)光從其中一個芯子注入時，由于模式耦合作用，入射芯子的光耦合到另一芯子中，其能量呈周期正弦式分布，在傳輸距離等于耦合長度時，芯子中的能量達(dá)到最大。由于雙折射的存在，兩個方向的偏振光耦合長度不同，在傳輸距離達(dá)到某一定值時，兩方向的偏振光被分離開來，實現(xiàn)偏振分束。目前所研究的基于雙芯、三芯光子晶體光纖的偏振分束器結(jié)構(gòu)大多采用雙通道輸出。雙通道輸出需引入光纖分束器，并采用全接入技術(shù)將光纖分束器接入基于雙芯或三芯光子晶體光纖的偏振分束器。但光纖分束器的接入過程復(fù)雜，且損耗較大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的問題是，克服目前單芯光子晶體光纖的單一偏振輸出及雙芯、三芯光子晶體光纖雙通道輸出結(jié)構(gòu)連接復(fù)雜且損耗大這一問題。提供一種磁流體填充雙芯光子晶體光纖的可調(diào)諧偏振分束器。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種磁流體填充雙芯光子晶體光纖的可調(diào)諧偏振分束器，該分束器基于雙芯光子晶體光纖結(jié)構(gòu)。雙芯光子晶體光纖包括純石英基底、兩個相同的芯子和周期排列的空氣孔，且芯子上下兩側(cè)的空氣孔、芯子左右兩側(cè)的空氣孔以及遠(yuǎn)離芯子的空氣孔的半徑各不相同。其中，在雙芯光子晶體光纖靠近芯子的空氣孔中填充有磁流體。

在靠近纖芯的空氣孔中填充折射率可調(diào)的磁流體時，通過調(diào)整磁場強(qiáng)度，達(dá)到偏振態(tài)的可調(diào)諧。在初始無磁場的狀態(tài)，雙芯光子晶體光纖輸出某一偏振方向的單偏振光。當(dāng)在外界施加磁場時，磁流體折射率的變化引起偏振模式的有效折射率發(fā)生變化，導(dǎo)致兩個偏振方向的耦合長度發(fā)生變化，從而輸出的單偏振光能量減小，另一偏振光能量增大。在某一特定的磁場強(qiáng)度下，初始狀態(tài)輸出的偏振光能量降到最低，而另一方向的偏振光能量達(dá)到最大，此時在輸出端實現(xiàn)了偏振模式的轉(zhuǎn)換。

本發(fā)明的有益效果具體如下：

本結(jié)構(gòu)主要基于雙芯光子晶體光纖和磁流體的性質(zhì)，在偏振分束器的輸出端實現(xiàn)偏振模式的轉(zhuǎn)換可調(diào)諧。該偏振分束器結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計靈活、連接損耗小、且易于與光通信系統(tǒng)集成。

附圖說明

圖1為磁流體填充雙芯光子晶體光纖的可調(diào)諧偏振分束器的橫截面示意圖。

圖2為初始無磁場時，輸出端兩偏振光能量隨傳輸距離的變化圖。

圖3為兩偏振光耦合距離隨外加磁場強(qiáng)度的變化示意圖。

圖4為偏振分束器長度為3.035mm時，輸出端兩偏振光能量隨外加磁場強(qiáng)度的變化示意圖。

圖5為偏振分束器長度為8.430mm時，輸出端兩偏振光能量隨外加磁場強(qiáng)度的變化示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖1至5對一種磁流體填充雙芯光子晶體光纖的可調(diào)諧偏振分束器作進(jìn)一步描述。

實施例一

一種磁流體填充雙芯光子晶體光纖的可調(diào)諧偏振分束器的橫截面如圖1所示，該分束器基于雙芯光子晶體光纖結(jié)構(gòu)。雙芯光子晶體光纖包括純石英基底1、兩個相同的芯子2和周期排列的空氣孔，且芯子上下兩側(cè)的空氣孔3、芯子左右兩側(cè)的空氣孔4以及遠(yuǎn)離芯子的空氣孔5的半徑各不相同。其中，在雙芯光子晶體光纖靠近芯子的空氣孔6中填充有磁流體。

本實施例中磁流體填充雙芯光子晶體光纖的可調(diào)諧偏振分束器，在初始無磁場時，輸出端兩偏振光能量隨傳輸距離的變化圖如圖2所示。在傳輸距離為3.035mm，8.430mm時，在輸出端，X偏振光能量7達(dá)到最大，Y偏振光能量8達(dá)到最小，實現(xiàn)了單偏振輸出。

實施例二

一種磁流體填充雙芯光子晶體光纖的可調(diào)諧偏振分束器的橫截面如圖1所示，該分束器基于雙芯光子晶體光纖結(jié)構(gòu)。雙芯光子晶體光纖包括純石英基底1、兩個相同的芯子2和周期排列的空氣孔，且芯子上下兩側(cè)的空氣孔3、芯子左右兩側(cè)的空氣孔4以及遠(yuǎn)離芯子的空氣孔5的半徑各不相同。其中，在雙芯光子晶體光纖靠近芯子的空氣孔6中填充有磁流體。

實施例中磁流體填充雙芯光子晶體光纖的可調(diào)諧偏振分束器，磁流體的折射率隨外界施加磁場的強(qiáng)度改變。當(dāng)外界磁場變化時，磁流體折射率的改變引起偏振模式有效折射率的變化，從而兩偏振光耦合距離隨外加磁場強(qiáng)度變化。兩偏振光耦合距離隨外加磁場強(qiáng)度的變化示意圖如圖3所示，X偏振光9和Y偏振光10的耦合距離均隨磁場強(qiáng)度減小。

實施例三

一種磁流體填充雙芯光子晶體光纖的可調(diào)諧偏振分束器的橫截面如圖1所示，該分束器基于雙芯光子晶體光纖結(jié)構(gòu)。雙芯光子晶體光纖包括純石英基底1、兩個相同的芯子2和周期排列的空氣孔，且芯子上下兩側(cè)的空氣孔3、芯子左右兩側(cè)的空氣孔4以及遠(yuǎn)離芯子的空氣孔5的半徑各不相同。其中，在雙芯光子晶體光纖靠近芯子的空氣孔6中填充有磁流體。

實施例中磁流體填充雙芯光子晶體光纖的可調(diào)諧偏振分束器，兩偏振光耦合距離的變化引起輸出端兩偏振光能量的改變。偏振分束器長度為3.035mm時，輸出端兩偏振光能量隨外加磁場強(qiáng)度的變化示意圖如圖4所示。在磁場強(qiáng)度為0-350Oe范圍內(nèi)，輸出端X偏振光的能量11與Y偏振光的能量12變化較小，不能實現(xiàn)偏振模式的轉(zhuǎn)換。

實施例四

一種磁流體填充雙芯光子晶體光纖的可調(diào)諧偏振分束器的橫截面如圖1所示，該分束器基于雙芯光子晶體光纖結(jié)構(gòu)。雙芯光子晶體光纖包括純石英基底1、兩個相同的芯子2和周期排列的空氣孔，且芯子上下兩側(cè)的空氣孔3、芯子左右兩側(cè)的空氣孔4以及遠(yuǎn)離芯子的空氣孔5的半徑各不相同。其中，在雙芯光子晶體光纖靠近芯子的空氣孔6中填充有磁流體。

實施例中磁流體填充雙芯光子晶體光纖的可調(diào)諧偏振分束器，兩偏振光耦合距離的變化引起輸出端兩偏振光能量的改變。偏振分束器長度為8.430mm時，輸出端兩偏振光能量隨外加磁場強(qiáng)度的變化示意圖如圖5所示。在磁場強(qiáng)度為230Oe時，輸出端X偏振光的能量13達(dá)到最小，同時Y偏振光的能量14達(dá)到最大，可實現(xiàn)偏振模式的轉(zhuǎn)換。