專利名稱：高雙折射器件及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電子技術(shù)領(lǐng)域，且特別是有關(guān)于一種高雙折射器件及其制作方法。
背景技術(shù)：
在某些光纖傳輸系統(tǒng)中，保持輸入光的偏正狀態(tài)至關(guān)重要。不同偏振態(tài)信號(hào)之間的隨機(jī)耦合會(huì)大大削弱系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能。為了解決這一問(wèn)題，研究者們發(fā)展出了高雙折射光纖。傳統(tǒng)意義上講，高雙折射光纖的內(nèi)在雙折射可以通過(guò)在纖芯周圍施加應(yīng)力模塊(例如熊貓光纖、領(lǐng)結(jié)光纖和橢圓包層光纖)或者利用芯層的幾何效應(yīng)產(chǎn)生(例如D形光纖和橢圓芯層光纖)。這些光纖都支持兩個(gè)正交偏振的模式，他們的雙折射在10-5-10-4量級(jí)。但是上述的傳統(tǒng)雙折射光纖結(jié)構(gòu)尺寸大，在很多方面已經(jīng)不能適用于飛速發(fā)展得現(xiàn)代微納光學(xué)。另一方面，隨著微納光子學(xué)的發(fā)展，微光纖以其低損耗、大消逝場(chǎng)、可配置性和堅(jiān) 固性吸引了研究者們的巨大興趣。微光纖已經(jīng)在從光通訊到傳感器、激光等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在它們當(dāng)中，高雙折射微光纖的構(gòu)想也被人們提出或?qū)嶒?yàn)驗(yàn)證出來(lái)。例如，矩形截面的微光纖、橢圓形截面的微光纖、從熊貓光纖拉制而來(lái)的微光纖、具有槽型結(jié)構(gòu)的微光纖等等。此類高雙折射微光纖制作相對(duì)成本高，難以直觀確定快慢軸，而且與傳統(tǒng)光纖的互聯(lián)也是不容忽視的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種高雙折射器件及其制作方法，所述的高雙折射器件具有比普通保偏光纖高一個(gè)數(shù)量級(jí)的雙折射，且結(jié)構(gòu)緊湊，成本低廉。為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提出一種高雙折射器件，包括涂覆有低折射率聚合物的介質(zhì)棒和繞到所述介質(zhì)棒上的微光纖，微光纖的一端為光信號(hào)輸入，另一端為輸出，其中，通過(guò)選擇不同直徑的微光纖和不同折射率的聚合物來(lái)調(diào)節(jié)雙折射的大小，通過(guò)繞在所述介質(zhì)棒上的微光纖的長(zhǎng)度來(lái)控制雙折射區(qū)域的長(zhǎng)度。本發(fā)明另提出一種高雙折射器件的制作方法，包括下列步驟在介質(zhì)棒的表面涂覆低折射率聚合物；將微光纖纏繞在所述介質(zhì)棒上，通過(guò)選擇不同直徑的微光纖和不同折射率的涂敷層來(lái)調(diào)節(jié)雙折射的大??；通過(guò)繞在介質(zhì)棒上的微光纖長(zhǎng)度來(lái)控制雙折射區(qū)域的長(zhǎng)度。進(jìn)一步，本發(fā)明中，微光纖繞在所述介質(zhì)棒上的纏繞長(zhǎng)度為1-5圈，并每圈與相鄰圈保持有大于10 μ m的距離，以防止圈與圈之間有光場(chǎng)耦合。進(jìn)一步，本發(fā)明中，所述的低折射率聚合物為為低折射率UV膠、Teflon。進(jìn)一步，本發(fā)明中，所述微光纖是通過(guò)加熱將直徑125 μ m的普通光纖拉制到直徑
O.5-5 μ m的光纖,且光纖兩端仍保留有普通光纖的輸入、輸出端。進(jìn)一步,本發(fā)明中,所述介質(zhì)棒的直徑為O. 5_5mm。本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)是(I)所形成的高雙折射器件具有比普通保偏光纖高一個(gè)數(shù)量級(jí)的雙折射，達(dá)到4X10_3。(2)相比于用普通保偏光纖拉直的高雙折射微光纖，該方法制作成本低廉，所用光線為普通單模光纖，價(jià)格比商用保偏光纖要便宜很多。(3)相比于用普通保偏光纖拉直的高雙折射微光纖，該方法制作過(guò)程對(duì)設(shè)備要求低。


圖I為本發(fā)明一實(shí)施例的高雙折射器件的示意圖。圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的高雙折射器件的側(cè)面顯微鏡照片。圖3為利用正交偏振片法測(cè)量的高雙折射器件樣品的透射光譜圖。圖4為利用光譜圖中的數(shù)據(jù)和理論分析計(jì)算出的器件的雙折射，其中三維網(wǎng)格圖為理論計(jì)算結(jié)果，星號(hào)為利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算的結(jié)果。
具體實(shí)施例方式為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實(shí)施例并配合所附圖式說(shuō)明如下。圖I為本發(fā)明一實(shí)施例的高雙折射器件的示意圖。如圖I所示，高雙折射器件包括涂覆有低折射率聚合物的介質(zhì)棒I和繞到所述介質(zhì)棒上的微光纖2，微光纖的一端2a為光信號(hào)輸入，另一端2b為輸出，在光纖的輸入、輸出端分別加入起偏器和檢偏器。起偏器和檢偏器是利用正交偏振片法測(cè)量時(shí)所需連接的元件。通過(guò)選擇不同直徑的微光纖和不同折射率的聚合物來(lái)調(diào)節(jié)雙折射的大小，通過(guò)繞在所述介質(zhì)棒上的微光纖的長(zhǎng)度來(lái)控制雙折射區(qū)域的長(zhǎng)度。本發(fā)明的高雙折射器件的制作方法，具體包括下列步驟(I)將普通單模光纖(直徑125微米左右)通過(guò)加熱拉制到直徑O. 5-5 μ m左右，形成微光纖，光纖兩端仍保留有普通光纖的輸入輸出端。(2)將微光纖通過(guò)機(jī)械纏繞在涂覆有特氟龍薄層的棒子(直徑O. 5-5mm)上，纏繞長(zhǎng)度為1-5圈，并保持每圈與相鄰圈保持有一定距離(>10 μ m)以防止圈與圈之間有光場(chǎng)耦
八
口 ο將所述光纖的輸入、輸出端分別通過(guò)正交偏振片與光源和光譜儀鏈接。實(shí)驗(yàn)測(cè)得兩個(gè)樣品的光譜圖在圖3中給出，其中最上方的數(shù)據(jù)曲線為器件的插入損耗，下方的兩條數(shù)據(jù)曲線為兩個(gè)樣品的干涉光譜。光譜測(cè)量范圍為1200-1600nm涵蓋了整個(gè)光纖通訊波段。通過(guò)對(duì)光譜數(shù)據(jù)的分析，我們得出了器件的群雙折射關(guān)于微光纖半徑和波長(zhǎng)的變化圖(見(jiàn)圖4)。結(jié)果顯示，該器件的群雙折射在整個(gè)波段高達(dá)10_3量級(jí)，比普通雙折射光纖高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。最大的雙折射有4X 10_3之多。綜上所述，本發(fā)明所形成的高雙折射器件具有比普通保偏光纖高一個(gè)數(shù)量級(jí)的雙折射，達(dá)到4X 10_3。相比于用普通保偏光纖拉直的高雙折射微光纖，該方法制作成本低廉，所用光線為普通單模光纖，價(jià)格比商用保偏光纖要便宜很多。相比于用普通保偏光纖拉直的高雙折射微光纖，該方法制作過(guò)程對(duì)設(shè)備要求低。該器件可望在光通信、光纖傳感、集成光學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種高雙折射器件，其特征在于，包括涂覆有低折射率聚合物的介質(zhì)棒和繞到所述介質(zhì)棒上的微光纖，微光纖的一端為光信號(hào)輸入，另一端為輸出， 其中，通過(guò)選擇不同直徑的微光纖和不同折射率的聚合物來(lái)調(diào)節(jié)雙折射的大小，通過(guò)繞在所述介質(zhì)棒上的微光纖的長(zhǎng)度來(lái)控制雙折射區(qū)域的長(zhǎng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高雙折射器件，其特征在于，其中微光纖繞在所述介質(zhì)棒上的纏繞長(zhǎng)度為1-5圈，并每圈與相鄰圈保持有大于10 m的距離，以防止圈與圈之間有光場(chǎng)耦合。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高雙折射器件，其特征在于，其中所述的低折射率聚合物為為低折射率UV膠、Teflon。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高雙折射器件，其特征在于，其中所述微光纖是通過(guò)加熱將直徑125 u m的普通光纖拉制到直徑0. 5-5 u m的光纖，且光纖兩端仍保留有普通光纖的輸入、輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高雙折射器件，其特征在于，其中所述介質(zhì)棒的直徑為0.5_5mm0
6.一種高雙折射器件的制作方法，其特征在于，包括下列步驟 在介質(zhì)棒的表面涂覆低折射率聚合物； 將微光纖纏繞在所述介質(zhì)棒上，通過(guò)選擇不同直徑的微光纖和不同折射率的涂敷層來(lái)調(diào)節(jié)雙折射的大??；通過(guò)繞在介質(zhì)棒上的微光纖長(zhǎng)度來(lái)控制雙折射區(qū)域的長(zhǎng)度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高雙折射器件的制作方法，其特征在于，其中微光纖繞在所述介質(zhì)棒上的纏繞長(zhǎng)度為1-5圈，并每圈與相鄰圈保持有大于10 m的距離，以防止圈與圈之間有光場(chǎng)I禹合。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高雙折射器件的制作方法，其特征在于，其中所述微光纖是通過(guò)加熱將直徑125 u m的普通光纖拉制到直徑0. 5-5 u m的光纖，且光纖兩端仍保留有普通光纖的輸入、輸出端。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高雙折射器件的制作方法，其特征在于，其中所述介質(zhì)棒的直徑為0. 5_5mm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高雙折射器件及其制作方法，所述高雙折射器件包括涂覆有低折射率聚合物的介質(zhì)棒和繞到所述介質(zhì)棒上的微光纖，微光纖的一端為光信號(hào)輸入，另一端為輸出，其中，通過(guò)選擇不同直徑的微光纖和不同折射率的聚合物來(lái)調(diào)節(jié)雙折射的大小，通過(guò)繞在所述介質(zhì)棒上的微光纖的長(zhǎng)度來(lái)控制雙折射區(qū)域的長(zhǎng)度。所述的高雙折射器件具有比普通保偏光纖高一個(gè)數(shù)量級(jí)的雙折射，且結(jié)構(gòu)緊湊。相比于用普通保偏光纖拉直的高雙折射微光纖，該方法制作成本低廉，該器件可望在光通信、光纖傳感、集成光學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
文檔編號(hào)G02B6/06GK102830462SQ20121033953
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者徐飛, 寇君龍, 陳燁, 陸延青, 胡偉 申請(qǐng)人:南京大學(xué)