專利名稱：一種光子晶體光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種光纖通信傳輸介質(zhì)(光子晶體結(jié)構(gòu))，尤其是一種光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)的通信傳輸介質(zhì)，涉及光通信傳輸介質(zhì)的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著人們對(duì)通信量需求的急劇增加，網(wǎng)絡(luò)的傳輸和交換系統(tǒng)面臨新的挑戰(zhàn)，從某種程度上，推動(dòng)了光纖通信技術(shù)的發(fā)展。作為光信號(hào)傳輸載體的光纖技術(shù)，研究在不斷深化。目前一種新型的光子晶體光纖，因?yàn)槠洫?dú)特的傳輸性能成為研究的熱點(diǎn)。
根據(jù)傳光機(jī)制的不同，光子晶體光纖主要分為以下兩類全內(nèi)反射型光子晶體光纖和光子帶隙型光子晶體光纖。其中全內(nèi)反射型光子晶體光纖是利用全反射來限制光在折射率相對(duì)較高的纖芯中傳輸?shù)?；而光子帶隙型光子晶體光纖則是利用光子禁帶效應(yīng)以限制光在光纖中的傳輸。
光子晶體光纖通常采用周期性排列的結(jié)構(gòu)，例如，沿軸向均勻排列著空氣孔或介質(zhì)柱；沿橫截面光纖結(jié)構(gòu)呈二維周期性分布空氣孔和介質(zhì)柱。
正因?yàn)楣庾泳w光纖的周期性結(jié)構(gòu)，所以光子晶體光纖具有以下優(yōu)勢(shì)可以通過改變纖芯面積，以消弱或加強(qiáng)光纖的非線性效應(yīng)；可以靈活的設(shè)計(jì)色散和色散斜率，提供寬帶色散補(bǔ)償；可以極大的提高耦合效率；可以很大程度上降低損耗等。
傳統(tǒng)的光子帶隙型光子晶體光纖結(jié)構(gòu)中，在橫截面中，周期性分布著介質(zhì)柱和襯底，通過改變介質(zhì)柱的尺寸，相互間的位置關(guān)系以及介質(zhì)柱和襯底之間的折射率差，可以對(duì)光纖的傳輸性能進(jìn)行改善。然而，其光子晶體光纖的帶隙圖并不是很理想，因此這種光子晶體光纖的傳輸帶寬不是很寬。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種的光子晶體光纖，該光纖通過在傳統(tǒng)光子晶體光纖的中心處引入一中心結(jié)構(gòu)，可以極大程度上改善光子晶體光纖的帶隙，具有更寬的傳輸帶寬，并且制作簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛的優(yōu)點(diǎn)。
技術(shù)方案為了適應(yīng)未來光纖通信技術(shù)的發(fā)展，使光子晶體光纖能夠獲得更大的傳輸帶寬，我們提出了一種的光子晶體光纖結(jié)構(gòu)，該光子晶體光纖比傳統(tǒng)的光子晶體光纖可以在更大的頻率范圍內(nèi)支持光纖的單模傳輸。
本發(fā)明所提出的光子晶體光纖包括周期性分布的介質(zhì)柱、襯底、中心結(jié)構(gòu)；其中，介質(zhì)柱沿光纖中心軸線呈正四邊形周期性分布在襯底上，并與襯底的軸線平行，在襯底的軸線上設(shè)有中心結(jié)構(gòu)，中心結(jié)構(gòu)近似為圓形。中心結(jié)構(gòu)是以光纖中心軸線為圓心作圓，并把所述周期性分布介質(zhì)柱的最內(nèi)層4個(gè)介質(zhì)柱涵蓋其中，中心結(jié)構(gòu)有中心三角形介質(zhì)柱、矩形介質(zhì)柱以及邊緣三角形介質(zhì)柱三種形式。襯底可以為硅材料，或?yàn)樗芰喜牧?。介質(zhì)柱其橫截面為圓形，介質(zhì)柱可以由空氣構(gòu)成也可以是具有正折射率或負(fù)折射率的材料構(gòu)成。
為了便于描述介質(zhì)柱之間的周期性分布特點(diǎn)，我們把光纖橫截面分為四個(gè)象限，每個(gè)象限的介質(zhì)柱和其它象限分布的介質(zhì)柱關(guān)于原點(diǎn)、X、Y軸對(duì)稱。我們?nèi)」庾泳w光纖的第一象限分析介質(zhì)柱之間的位置。我們?cè)O(shè)定介質(zhì)柱半徑為R，介質(zhì)柱之間的距離為T。
在X軸上和Y軸上，各介質(zhì)柱中心坐標(biāo)分別為(R+T，R+T)、(3R+2T，R+T)、(5R+3T，R+T)、(7R+4T，R+T)、(R+T，3R+2T)、(3R+2T，3R+2T)、(5R+3T，3R+2T)、(7R+4T，3R+2T)、(R+T，5R+3T)、(3R+2T，5R+3T)、(5R+3T，5R+3T)、(R+T，7R+4T)、(3R+2T，7R+4T)。由此可以獲得介質(zhì)柱的位置關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，以原點(diǎn)為圓心，作圓，該圓可以正好把圓心坐標(biāo)為(R+T，R+T)的介質(zhì)柱涵蓋其中，由此我們可以得出中心結(jié)構(gòu)的尺寸。
有益效果本發(fā)明提出的一種新型的光子晶體光纖，通過在光纖的中心處引入一個(gè)近似為圓形的中心結(jié)構(gòu)。采用這種結(jié)構(gòu)的光子晶體光纖，其中呈正方形周期性分布的介質(zhì)柱、襯底和中心結(jié)構(gòu)的共同作用下，光子帶隙型光子晶體光纖的帶隙圖明顯增強(qiáng)，也就是說，這種結(jié)構(gòu)的光子晶體光纖可傳送的光波長(zhǎng)范圍有了明顯提高，結(jié)合波分復(fù)用系統(tǒng)的日益成熟和完善，可以在一根光纖上復(fù)用傳送更多的波長(zhǎng)信號(hào)，因此系統(tǒng)的傳輸容量大大提高，此光子晶體光纖可廣泛應(yīng)用于未來大容量遠(yuǎn)距離的光傳輸系統(tǒng)中，并且具有損耗低的特點(diǎn)。此外該結(jié)構(gòu)的光子晶體光纖可靈活改變介質(zhì)柱的直徑、介質(zhì)柱之間的距離、中心結(jié)構(gòu)的大小等，因此可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)其損耗、色散、傳輸帶寬等光學(xué)性能。該結(jié)構(gòu)的光子晶體光纖由于引入中心結(jié)構(gòu)，制作和生產(chǎn)相對(duì)于傳統(tǒng)正四邊形光子晶體光纖更為方便。


圖1是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)圖，圖中有周期性排列的介質(zhì)柱1；襯底2。
圖2為本發(fā)明光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)圖，圖中有周期性排列的介質(zhì)柱1，襯底2，中心結(jié)構(gòu)3。
圖3為中心結(jié)構(gòu)3最佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，圖中有中心三角形介質(zhì)柱31；矩形介質(zhì)柱32；邊緣三角形介質(zhì)柱33。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的一種光子晶體光纖由介質(zhì)柱1，襯底2和中心結(jié)構(gòu)構(gòu)成。各介質(zhì)柱呈正方形周期性分布，其中光纖軸由內(nèi)層到外層，可以看作是邊長(zhǎng)為兩個(gè)介質(zhì)柱、邊長(zhǎng)為四個(gè)介質(zhì)柱、邊長(zhǎng)為六個(gè)介質(zhì)柱環(huán)繞光纖軸構(gòu)成的周期性分布的介質(zhì)柱，最外層的四個(gè)介質(zhì)柱中心相連分別平行與X軸和Y軸。然后以光纖中心軸為圓心以涵蓋四個(gè)最內(nèi)層四個(gè)介質(zhì)柱可以獲得中心結(jié)構(gòu)，中心結(jié)構(gòu)橫截面近似為圓形。通過引入中心結(jié)構(gòu)光纖的傳輸性能有很大改善。中心結(jié)構(gòu)可以采用如圖3所示的結(jié)構(gòu)，以正六邊形出發(fā)，以正六邊形各邊分別作為各正方形一個(gè)邊長(zhǎng)，在正六邊形外側(cè)分別作六個(gè)正方形32，然后用邊緣正三角形介質(zhì)柱31順次連接所述的六個(gè)正六邊形，最后以正六邊形中心順次連接正六邊形各頂點(diǎn)，得到六個(gè)中心三角形介質(zhì)柱。
權(quán)利要求
1.一種光子晶體光纖，其特征在于該光子晶體光纖包括周期性分布的介質(zhì)柱(1)、襯底(2)、中心結(jié)構(gòu)(3)；其中，介質(zhì)柱(1)沿光纖中心軸線呈正四邊形周期性分布在襯底(2)上，并與襯底(2)的軸線平行，在襯底(2)的軸線上設(shè)有中心結(jié)構(gòu)(3)，中心結(jié)構(gòu)(3)近似為圓形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體光纖，其特征在于中心結(jié)構(gòu)(3)是以光纖中心軸線為圓心作圓，并把所述周期性分布介質(zhì)柱(1)的最內(nèi)層4個(gè)介質(zhì)柱涵蓋其中，中心結(jié)構(gòu)(3)有中心三角形介質(zhì)柱(31)、矩形介質(zhì)柱(32)以及邊緣三角形介質(zhì)柱(33)三種形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體光纖，其特征在于襯底(2)可以為硅材料，或?yàn)樗芰喜牧稀?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體光纖，其特征在于介質(zhì)柱(1)其橫截面為圓形，介質(zhì)柱(1)可以由空氣構(gòu)成也可以是具有正折射率或負(fù)折射率的材料構(gòu)成。
全文摘要
一種光子晶體光纖是一種光纖通信傳輸介質(zhì)(光子晶體結(jié)構(gòu))，尤其是一種光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)的通信傳輸介質(zhì)，該光子晶體光纖包括周期性分布的介質(zhì)柱(1)、襯底(2)、中心結(jié)構(gòu)(3)；其中，介質(zhì)柱(1)沿光纖中心軸線呈正四邊形周期性分布在襯底(2)上，并與襯底(2)的軸線平行，在襯底(2)的軸線上設(shè)有中心結(jié)構(gòu)(3)，中心結(jié)構(gòu)(3)近似為圓形。中心結(jié)構(gòu)(3)是以光纖中心軸線為圓心作圓，并把所述周期性分布介質(zhì)柱(1)的最內(nèi)層4個(gè)介質(zhì)柱涵蓋其中，中心結(jié)構(gòu)(3)有中心三角形介質(zhì)柱(31)、矩形介質(zhì)柱(32)以及邊緣三角形介質(zhì)柱(33)三種形式。襯底(2)可以為硅材料，或?yàn)樗芰喜牧稀?br> 文檔編號(hào)G02B6/02GK101051100SQ20071002176
公開日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2007年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月27日
發(fā)明者陳鶴鳴, 武劍鋒, 王文軒, 汪靜麗 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)