本發(fā)明涉及一種可調(diào)諧單芯光子晶體光纖spr單偏振波長分裂器，屬于光纖通信、光網(wǎng)絡(luò)和光器件領(lǐng)域，適用于波分復(fù)用解復(fù)用、光測試儀表、光纖傳感和激光系統(tǒng)等領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

表面等離子體諧振(surfaceplasmonresonance,spr)一般出現(xiàn)在介質(zhì)和金屬的交界處，是一種電子振動(dòng)現(xiàn)象，其促使金屬表面波的模式同波導(dǎo)模式相耦合，最終在某一確定條件下(某一確定波長或入射角)，兩個(gè)模式相位匹配產(chǎn)生諧振耦合，此時(shí)損耗值達(dá)到最大，出現(xiàn)損耗峰值。spr常見的激發(fā)結(jié)構(gòu)有棱鏡型、平面光柵型以及光纖型結(jié)構(gòu)。一般而言，光纖型spr采用的是d-型光纖為基底，并在d型面上鍍膜金屬薄膜作為光纖spr型結(jié)構(gòu)。但，隨著光子晶體光纖(photoniccrystalfiber,pcf)的快速發(fā)展，如今的光纖spr常常采用pcf作為結(jié)構(gòu)基底，并由此研究制作各類光器件，應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中，如基于spr的pcf傳感、濾波、太陽能電池以及納米光刻技術(shù)等領(lǐng)域。由于利用spr效應(yīng)可將光學(xué)控制維度降低至二維，在很小的電磁場空間內(nèi)突破衍射極限、實(shí)現(xiàn)納米尺寸的光傳輸，且具有局部場增強(qiáng)優(yōu)勢，故基于spr效應(yīng)的器件尺寸十分微小，易于集成。

隨著智慧城市、大數(shù)據(jù)時(shí)代的提出和實(shí)現(xiàn)，對(duì)超大帶寬容量的通信系統(tǒng)需求越來越迫切，故而使得作為未來網(wǎng)絡(luò)核心的全光網(wǎng)越來越受到大家的重視。目前，作為全光網(wǎng)絡(luò)重要器件之一的偏振分束器已然成為人們競相研究的熱點(diǎn)。常見的偏振分束器可分為棱鏡型、平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)型和光纖型等幾大類。其中，廣義上的光纖偏振分束器指的是采用光纖結(jié)構(gòu)將含有不同波長的一束光分解為波長不同的兩束光，或者是將同一波長的兩個(gè)正交偏振態(tài)分裂開來，前者也常被稱為光纖波長分裂器?；趐cf的波長分裂器可通過pcf折射率分布、各類型空氣孔尺寸以及耦合長度的設(shè)計(jì)來獲得優(yōu)異的波長分裂特性。但在某一特定的pcf下，其折射率分布、空氣孔尺寸以及耦合長度參數(shù)為固定值，故不能實(shí)現(xiàn)波長分裂的可調(diào)諧，而且這些pcf波長分裂器中的光纖必須是雙芯或者多芯pcf才能實(shí)現(xiàn)波長分裂。本發(fā)明通過在單芯pcf的某些空氣孔中鍍金屬薄膜作為spr激發(fā)物質(zhì)，由于光纖spr的混合模耦合效應(yīng)和單偏振濾波特性，這種光纖波長分裂器可實(shí)現(xiàn)在單芯pcf上分裂不同波長光，且輸出光為單一偏振態(tài)光，其器件長度可小至微米量級(jí)。又在橢圓形空氣孔中注入磁流體，根據(jù)磁光效應(yīng)，磁流體折射率會(huì)隨外加磁場的變化而變化，從而導(dǎo)致單芯pcf的有效折射率變化，實(shí)現(xiàn)單偏振波長分裂的可調(diào)諧。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:

目前基于pcf的波長分裂器在某一特定pcf下，無法實(shí)現(xiàn)波長的動(dòng)態(tài)分裂；另外，一般的pcf波長分裂器還存在波長分裂器帶寬較小、器件長度較長以及模式耦合不充分、無法實(shí)現(xiàn)利用單芯pcf分裂波長等缺點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種可調(diào)諧單芯光子晶體光纖spr單偏振波長分裂器包括正六邊形空氣孔分布的單芯pcf7，背景材料為石英5。其中，小空氣孔4半徑為0.2微米到0.6微米；大空氣孔1半徑為0.5微米到2微米，周期6-1為1.1微米到4.1微米，大小空氣孔中心間距6-2為0.8微米到2.7微米；四個(gè)橢圓形空氣孔3的長短軸半徑范圍分別為0.5微米到2.2微米和1微米到2.5微米；在單芯pcf7中，對(duì)稱的上空氣孔2-1被鍍膜上厚度可在30微米到70微米之間的金屬材料8-1，且下空氣孔2-2內(nèi)側(cè)壁也被鍍膜上厚度可在30微米到70微米之間的金屬材料8-2。根據(jù)spr的混合模耦合效應(yīng)和單偏振濾波特性，當(dāng)包含a和b兩個(gè)波長的光進(jìn)入單芯pcf7后，a波長光的x-偏振被吸收損耗掉而輸出y-偏振光，相對(duì)應(yīng)的b波長光則只有x-偏振輸出，y-偏振被吸收損耗掉，由此可分裂兩個(gè)波長的光。另外，由于在橢圓空氣孔3中填充滿了磁流體。當(dāng)外加垂直或水平磁場強(qiáng)度變化時(shí)，根據(jù)磁光效應(yīng)，磁流體折射率會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，從而導(dǎo)致單芯pcf模式的有效折射率發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)單偏振波長分裂的可調(diào)諧。

本發(fā)明和已有技術(shù)相比所具有的有益效果：

本發(fā)明通過在單芯pcf的某些空氣孔中鍍膜金屬材料作為spr激發(fā)源，并將磁流體填充至橢圓形空氣孔中。由于光纖spr的混合模耦合效應(yīng)以及單偏振濾波特性，故這種光纖波長分裂器是一種可基于單芯pcf的單偏振波長分裂器，并且解決了一般pcf波長分裂器的器件長度長、模式耦合不完全等缺點(diǎn)。另外，根據(jù)磁光效應(yīng)，磁流體折射率會(huì)隨著外加磁場的變化而變化，從而導(dǎo)致單芯pcf的有效折射率變化，實(shí)現(xiàn)波長分裂的可調(diào)諧，它能夠很好的應(yīng)用于光通信、光測試儀表、光纖傳感和激光系統(tǒng)等領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為一種可調(diào)諧單芯光子晶體光纖spr單偏振波長分裂器結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)此發(fā)明進(jìn)一步描述。

實(shí)施方式一

一種可調(diào)諧單芯光子晶體光纖spr單偏振波長分裂器包括正六邊形空氣孔分布的單芯pcf7，背景材料為石英5。其中，小空氣孔4半徑為0.2微米；大空氣孔1半徑為0.5微米，周期6-1為1.1，大小空氣孔中心間距6-2為0.8微米；四個(gè)橢圓形空氣孔3的長短軸半徑分別為0.5微米和1微米；在單芯pcf7中，對(duì)稱的上空氣孔2-1被鍍膜上厚度為30微米的金屬材料8-1，且下空氣孔2-2內(nèi)側(cè)壁被鍍膜上厚度為35微米的金屬材料8-2。根據(jù)spr的混合模耦合效應(yīng)和單偏振濾波特性，當(dāng)包含a和b兩個(gè)波長的光進(jìn)入單芯pcf7后，a波長光的x-偏振被吸收損耗掉而輸出y-偏振光，相對(duì)應(yīng)的b波長光則只有x-偏振輸出，y-偏振被吸收損耗掉，由此可分裂兩個(gè)波長的光。另外，由于在橢圓空氣孔3中填充滿了磁流體。當(dāng)外加垂直或水平磁場強(qiáng)度變化時(shí)，根據(jù)磁光效應(yīng)，磁流體折射率會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，從而導(dǎo)致單芯pcf模式的有效折射率發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)單偏振波長分裂的可調(diào)諧。

實(shí)施方式二

一種可調(diào)諧單芯光子晶體光纖spr單偏振波長分裂器包括正六邊形空氣孔分布的單芯pcf7，背景材料為石英5。其中，小空氣孔4半徑為0.6微米；大空氣孔1半徑為2微米，周期6-1為4.1微米，大小空氣孔中心間距6-2為2.7微米；四個(gè)橢圓形空氣孔3的長短軸半徑分別為2.2微米和2.5微米；對(duì)稱的上空氣孔2-1被鍍膜上厚度為35微米的金屬材料8-1，且下空氣孔2-2內(nèi)側(cè)壁被鍍膜上厚度為45微米的金屬材料8-2。根據(jù)spr的混合模耦合效應(yīng)和單偏振濾波特性，當(dāng)包含a和b兩個(gè)波長的光進(jìn)入單芯pcf7后，a波長光的x-偏振被吸收損耗掉而輸出y-偏振光，相對(duì)應(yīng)的b波長光則只有x-偏振輸出，y-偏振被吸收損耗掉，由此可分裂兩個(gè)波長的光。另外，由于在橢圓空氣孔3中填充滿了磁流體。當(dāng)外加垂直或水平磁場強(qiáng)度變化時(shí)，根據(jù)磁光效應(yīng)，磁流體折射率會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，從而導(dǎo)致單芯pcf模式的有效折射率發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)單偏振波長分裂的可調(diào)諧。

實(shí)施方式三

一種可調(diào)諧單芯光子晶體光纖spr單偏振波長分裂器包括正六邊形空氣孔分布的單芯pcf7，背景材料為石英5。其中，小空氣孔4半徑為0.2微米；大空氣孔1半徑為0.5微米，周期6-1為1.1微米，大小空氣孔中心間距6-2為0.8微米；四個(gè)橢圓形空氣孔3的長短軸半徑分別為0.5微米和1微米；對(duì)稱的上空氣孔2-1被鍍膜上厚度為40微米的金屬材料8-1，且下空氣孔2-2內(nèi)側(cè)壁被鍍膜上厚度為55微米的金屬材料8-2。根據(jù)spr的混合模耦合效應(yīng)和單偏振濾波特性，當(dāng)包含a和b兩個(gè)波長的光進(jìn)入單芯pcf7后，a波長光的x-偏振被吸收損耗掉而輸出y-偏振光，相對(duì)應(yīng)的b波長光則只有x-偏振輸出，y-偏振被吸收損耗掉，由此可分裂兩個(gè)波長的光。另外，由于在橢圓空氣孔3中填充滿了磁流體。當(dāng)外加垂直或水平磁場強(qiáng)度變化時(shí)，根據(jù)磁光效應(yīng)，磁流體折射率會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，從而導(dǎo)致單芯pcf模式的有效折射率發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)單偏振波長分裂的可調(diào)諧。

實(shí)施方案四

一種可調(diào)諧單芯光子晶體光纖spr單偏振波長分裂器包括正六邊形空氣孔分布的單芯pcf7，背景材料為石英5。其中，小空氣孔4半徑為0.2微米；大空氣孔1半徑為0.7微米，周期6-1為1.5微米，大小空氣孔中心間距6-2為1微米；四個(gè)橢圓形空氣孔3的長短軸半徑分別為0.5微米和1微米；對(duì)稱的上空氣孔2-1被鍍膜上厚度為40微米的金屬材料8-1，且下空氣孔2-2內(nèi)側(cè)壁被鍍膜上厚度為35微米的金屬材料8-2。根據(jù)spr的混合模耦合效應(yīng)和單偏振濾波特性，當(dāng)包含a和b兩個(gè)波長的光進(jìn)入單芯pcf7后，a波長光的x-偏振被吸收損耗掉而輸出y-偏振光，相對(duì)應(yīng)的b波長光則只有x-偏振輸出，y-偏振被吸收損耗掉，由此可分裂兩個(gè)波長的光。另外，由于在橢圓空氣孔3中填充滿了磁流體。當(dāng)外加垂直或水平磁場強(qiáng)度變化時(shí)，根據(jù)磁光效應(yīng)，磁流體折射率會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，從而導(dǎo)致單芯pcf模式的有效折射率發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)單偏振波長分裂的可調(diào)諧。