專利名稱：填充有折射率溫度敏感材料的光子晶體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種禁帶位置可調(diào)的光子晶體光纖，屬于光電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光子產(chǎn)業(yè)中存在著一種基礎(chǔ)的材料——光子晶體，光子晶體的研究不僅僅是光通訊領(lǐng)域內(nèi)的問題，同時它對其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)也將產(chǎn)生巨大的影響。自從1987年Yablonowitch 和John分別獨立地提出了光子晶體和光子禁帶的概念以來，光子晶體就成為國內(nèi)外都受到極大重視的熱點課題，在光學(xué)物理、凝聚態(tài)物理、電磁波、信息技術(shù)等領(lǐng)域引起了人們廣泛的關(guān)注。在這短短二十年里，光子晶體在理論研究和實驗研究方面都取得了顯著的成果， 并且在某些領(lǐng)域也有了一定的應(yīng)用，比如光子晶體光集成回路、光子晶體光波導(dǎo)、光子晶體濾波器等。但這畢竟是一種全新的概念，對它的研究還不夠深入和廣泛，其很多特性還沒有得到很好的應(yīng)用，有必要開展進一步的研究，尤其是在可見光波段全向禁帶的實現(xiàn)與展寬方面。而光子晶體三維全空間禁帶的獲得是光子晶體諸多應(yīng)用得以實現(xiàn)的前提，因此，三維全空間禁帶的實現(xiàn)及其制備技術(shù)更是受到人們的廣泛關(guān)注，并一直是光子晶體領(lǐng)域理論、 實驗和應(yīng)用研究所關(guān)注的熱點。目前，實現(xiàn)全空間禁帶一直是人們所追求的，但是，有些時候在光子晶體的應(yīng)用中可能并不需要全空間的光子晶體，而是需要禁帶位置可調(diào)節(jié)的光子晶體，也即所需的禁帶寬度可能并不是很寬，但是其中心位置可能需要多個。針對該需求，中國專利CN1996100A 提出了一種溫度調(diào)控一維光子晶體產(chǎn)生動態(tài)光子晶體的方法，其方法是用折射率對溫度變化相對敏感的膜層材料來制作一維光子晶體，從而通過溫度的變化來改變所述膜層材料的折射率，從而實現(xiàn)該一維光子禁帶位置的調(diào)節(jié)，但是，這種方法存在一定的缺陷，其并不涉及二、三維光子晶體結(jié)構(gòu)，也即這種方法僅能實現(xiàn)一維光子晶體禁帶位置的動態(tài)變化，但是在一些應(yīng)用中往往需要的是二維或三維光子晶體的禁帶位置變化，在另外一些情況中，該多層膜結(jié)構(gòu)的光子晶體并不適于某些特定的應(yīng)用，例如，在光纖傳輸以及光纖激光器等的應(yīng)用中，該多層膜結(jié)構(gòu)的光子晶體與光纖之間存在耦合困難，結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺陷，此時我們需要的往往是一種禁帶位置可動態(tài)變化的光子晶體，該光子晶體不僅可以在結(jié)構(gòu)簡單的情況下很好的實現(xiàn)與光纖之間的耦合，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)禁帶位置調(diào)節(jié)的需要，本發(fā)明就是針對于此而提出的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為解決上述問題而提出的，提供一種禁帶位置可調(diào)節(jié)的光子晶體光纖及其制造方法，其很好的解決了上述技術(shù)問題。眾所周知，光子晶體光纖是光纖中沿軸向均勻排列的空氣孔所組成的，其中光纖材料一般為石英、塑料等。普通的光纖對于溫度本身也具有一定的溫度特性，也即其折射率也會隨著溫度的改變而改變，但是這種光纖對溫度非常不敏感，也即折射率隨溫度的改變而發(fā)生的變化量非常小，一般都在10_5/°c，在這種情況下，如果直接使用溫度來調(diào)諧其禁帶
3位置就存在困難，因為即使對光纖施加了很大的溫度變化，但是其折射率的改變還是非常小，其調(diào)諧作用基本體現(xiàn)不出來。以上分析表明，使用溫度控制光子晶體光纖的折射率以實現(xiàn)禁帶位置的調(diào)節(jié)基本上是不可能的。本發(fā)明就是基于上述現(xiàn)有技術(shù)而做出的，發(fā)明人提出的構(gòu)思是將折射率對溫度變化相對敏感的材料填充入光子晶體光纖的空氣孔中，然后再改變其溫度，即可實現(xiàn)光子晶體光纖禁帶位置的調(diào)節(jié)。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種光子晶體光纖，該光子晶體光纖是由折射率對溫度變化敏感的材料和制作光子晶體的材料形成的周期性結(jié)構(gòu)組成，也即光子晶體光纖內(nèi)原來的空氣孔填充有折射率對溫度變化敏感的材料，并且所述光子晶體連接有加熱爐或制冷器。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述制作光子晶體光纖的材料為石英或塑料。根據(jù)本發(fā)明的該實施例，所述折射率對溫度變化敏感的材料為二氧化鈦、氧化鋯、 氧化鋁、一氧化鎂或者上述四者之間的任意組合。根據(jù)本發(fā)明的另外一實施例，提供了一種制作禁帶位置可調(diào)的光子晶體光纖的方法，其特征在于包括以下步驟1)制作光子晶體光纖；2)在所述光子晶體光纖內(nèi)的空氣孔內(nèi)填充折射率對溫度變化的敏感材料；3)將加熱爐或制冷器連接至所述制作出的光子晶體光纖。根據(jù)該實施例，所述制作光子晶體光纖的材料為石英或塑料。根據(jù)該實施例，所述折射率對溫度變化敏感材料為二氧化鈦、氧化鋯、氧化鋁、一氧化鎂或者上述四者之間的任意組合。
具體實施例方式下面將對本發(fā)明的具體實施方式
進行說明，直接將折射率對溫度變化敏感的材料填充進入光子晶體光纖的空氣孔中，其中折射率對溫度變化敏感的材料包括二氧化鈦，氧化鋯，氧化鋁以及一氧化鎂，這與CN1996100A所提出的折射率溫度敏感材料是一樣的。這樣形成的光子晶體光纖結(jié)構(gòu)就與現(xiàn)有的光子晶體光纖結(jié)構(gòu)區(qū)別僅在于，現(xiàn)有技術(shù)中的光子晶體光纖中的光子晶體是由空氣孔和制作光子晶體的材料形成的周期性結(jié)構(gòu)形成的，而本發(fā)明中的光子晶體光纖則是由折射率對溫度變化敏感的材料和制作光子晶體的材料形成的周期性結(jié)構(gòu)形成的；其中制作光子晶體的材料為石英或塑料。上述光子晶體光纖的制作方法為首先拉制出具有空氣孔的光子晶體光纖，然后再將折射率對溫度變化敏感的材料填充進入光子晶體光纖的空氣孔中。從上述制作方法可以看出，本發(fā)明所提出的填充有折射率溫度敏感材料的光子晶體光纖在制作上由于不需要新的設(shè)備，能夠很好在現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)，所以有利于產(chǎn)業(yè)上的推廣。該光子晶體光纖的禁帶位置調(diào)節(jié)方式可采用CN1996100A所使用的調(diào)節(jié)方式，也即使用與該光子晶體光纖相連接的加熱爐，當(dāng)然也可以是制冷裝置，例如制冷器，在此不需要再次進行詳細闡述。當(dāng)光子晶體被加熱爐加熱或制冷器制冷之后，光子晶體內(nèi)的折射率對溫度變化敏感的材料的折射率會隨著溫度的變化而變化，從而實現(xiàn)光子晶體光纖禁帶位置調(diào)節(jié)的目的。
權(quán)利要求
1.一種禁帶位置可調(diào)的光子晶體光纖，其特征在于該光子晶體光纖是由折射率對溫度變化敏感的材料和制作光子晶體的材料形成的周期性結(jié)構(gòu)組成，也即光子晶體光纖內(nèi)原來的空氣孔內(nèi)填充有折射率對溫度變化敏感的材料，并且所述光子晶體光纖連接有加熱爐或制冷器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體光纖，其特征在于所述制作光子晶體光纖的材料為石英或塑料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光子晶體光纖，其特征在于所述折射率對溫度變化敏感的材料為二氧化鈦、氧化鋯、氧化鋁、氧化鎂或者上述四者之間的任意組合。
4.一種制作禁帶位置可調(diào)的光子晶體光纖的方法，其特征在于包括以下步驟1)制作光子晶體光纖；2)在所述光子晶體光纖內(nèi)的空氣孔內(nèi)填充折射率對溫度變化敏感的材料；3)將加熱爐或制冷器連接至所述制作出的光子晶體光纖。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述制作光子晶體光纖的材料為石英或塑料。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于所述折射率對溫度變化敏感的材料為二氧化鈦、氧化鋯、氧化鋁、一氧化鎂或者上述四者之間的任意組合。
全文摘要
一種禁帶位置可調(diào)的光子晶體光纖，其特征在于該光子晶體光纖是由折射率對溫度變化敏感的材料和制作光子晶體的材料形成的周期性結(jié)構(gòu)組成，也即光子晶體光纖內(nèi)原來的空氣孔填充有折射率對溫度變化敏感的材料，并且所述光子晶體連接有加熱爐或制冷器。
文檔編號G02B1/04GK102183815SQ20111016280
公開日2011年9月14日 申請日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者任芝, 李松濤 申請人:華北電力大學(xué)(保定)