八邊形光子晶體光纖偏振分束器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于光學器件領域，涉及一種具有高雙折射的八邊形雙纖芯光子晶體光纖 偏振分束器。
【背景技術】
[0002] 根據(jù)模式耦合理論，光波入射到雙芯光子晶體光纖的一個纖芯中時，會在其中激 發(fā)出基模場，而該纖芯的基模場由于光纖的結構特點必然會部分擴展到包層中，從而進入 到相鄰很近的另一個纖芯中，這部分光能量就成為另一個纖芯的激勵源并在其中激發(fā)出傳 輸模式。這樣，兩個纖芯中的模式場就能夠發(fā)生相互耦合，結果雙芯結構中的基模場就由四 個偏振分量構成，即X偏振的奇模和偶模，Y偏振的奇模和偶模，可以表不為：和， 其中，E代表電場，下標表不奇?；蚺寄＃蠘吮聿籜偏振態(tài)或Y偏振態(tài)。
[0003] 耦合長度是指光波的能量從一個纖芯完全耦合到另一個纖芯時光波沿光纖傳播 的距離，通過在光纖中引入高雙折射可以增大基模X偏振態(tài)和Y偏振態(tài)的耦合長度差，有利 于兩個偏振態(tài)光場的充分分離。光子晶體光纖具有高度靈活的結構設計特點，可以通過對 孔徑、孔形狀、孔分布方式等結構參數(shù)的有效控制來引入不對稱性，從而產(chǎn)生高雙折射。傳 統(tǒng)的光纖分束器的結構設計比較單一、制作工藝比較復雜而且工作性能也有待提高，光子 晶體光纖由于結構設計靈活多樣、制作技術日益完善、具備多方面的優(yōu)越性能而在偏振分 束器領域得到了廣泛的應用。相比之下，基于光子晶體光纖的偏振分束器具有高雙折射、高 消光比和更大的工作帶寬等明顯的優(yōu)勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了克服傳統(tǒng)的光纖分束器制作工藝比較復雜、雙折射較低及工 作性能不高的缺點，提供一種結構新穎簡單、性能優(yōu)良且易于制作的八邊形雙芯光子晶體 光纖偏振分束器。
[0005] 本發(fā)明采取的技術方案如下：
[0006] -種八邊形光子晶體光纖偏振分束器，包括中心對稱分布的雙纖芯和包層，包層 由圓形空氣孔和背景材料構成，所述包層設置在纖芯外圍區(qū)域，其折射率低于纖芯部分；構 成包層的圓形空氣孔圍繞纖芯呈八邊形排列，兩個纖芯之間是一個橢圓形空氣孔，在所述 的光子晶體光纖偏振分束器端面上，所有圓空氣孔的孔徑都相同。
[0007] 所述包層中的每個圓空氣孔在不影響相鄰空氣孔的條件下能夠在原來的位置上 呈放射狀放大。
[0008] 所述的雙纖芯是將包層結構中與橢圓形空氣孔左右相鄰的兩個圓空氣孔用硅玻 璃代替所形成的高折射率區(qū)域。
[0009] 所述的分束器端面上，一個橢圓空氣孔位于結構的中心，其長軸沿橫向分布，且橢 圓孔的長短軸之比可以調(diào)節(jié)；包層中空氣孔間距的比值Ax/Ay和空氣孔徑都可以調(diào)節(jié)。 [0010] 所述的分束器端面結構中，包層空氣孔呈八邊形和矩形相結合的方式分布，最內(nèi) 層空氣孔是以矩形排列的，其余的各層空氣孔排列成八邊形。
[0011] 所述分束器結構的包層背景材料可以為二氧化硅玻璃、軟玻璃材料或聚合物材 料。
[0012] 本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：改進了光纖包層中空氣孔的分布方式，增強了結構的 不對稱性，使光纖具有高雙折射效應。同時，提出的光子晶體光纖偏振分束器具有高消光 比、較大的帶寬等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明實施例一的分束器橫截面示意圖。圖1中，1是背景材料，2是圓空 氣孔，3是纖芯，4是橢圓空氣孔。
[0014] 圖2是圖1不例中光子晶體光纖偏振分束器的歸一化傳輸功率與傳輸距離的關系 圖。
[0015] 圖3是圖1示例中光子晶體光纖偏振分束器的雙折射與孔縱向間距的關系圖。
【具體實施方式】
[0016] 下面通過【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于 此。
[0017] 實施例一
[0018] 參照圖1，一種八邊形光子晶體光纖偏振分束器，沿光纖的軸向有規(guī)律地排列許多 空氣孔，所述的空氣孔沿光纖軸線平行排列，橫截面呈八邊形結構，如圖1所示，背景材料1 為硅玻璃，折射率為1.45。
[0019] 所述的分束器橫截面包括雙纖芯3和包層，雙纖芯3是由中心位于規(guī)則網(wǎng)格結點 上的兩個圓空氣孔2的缺失形成的高折射率芯區(qū)，圖1中部的虛線部分表示纖芯的大致范 圍。
[0020] 所述分束器的包層是由在背景材料1的規(guī)則網(wǎng)格結點上的空氣孔2排列形成的等 效低折射率區(qū)域，空氣孔呈規(guī)則的八邊形分布，位于纖芯3的周圍。
[0021] 所述的包層由具有相同孔徑d的圓孔氣孔2和背景材料1構成，空氣孔2以矩形 和八邊形相結合的方式排列有四層，最內(nèi)層空氣孔以矩形排列，其余的三層空氣孔排列成 八邊形。相鄰空氣孔中心的橫向和縱向間距分別為AjP Λ y，分束器的橫截面中心為一個 橢圓形空氣孔4。
[0022] 包層中每個空氣孔2的直徑d = I. 1 μ m，孔間距為Ax= 1.2 μ m，Λ y= 1.7 μ m， 中心的橢圓空氣孔長短軸分別為I. 6 μL?和I. I μL?，包層空氣孔徑和中心橢圓孔的長短軸 都可以調(diào)節(jié)。分束器的橫截面中除了空氣孔以外的區(qū)域都由硅玻璃材料構成。
[0023] 圖2結果表明，該偏振分束器具有很好的分離基模兩個偏振態(tài)光場的作用，在長 度為314 μπι時可以將基模的兩個線偏振光場完全分離，達到較高的消光比。
[0024] 圖3結果表明該結構具有很強的不對稱性，通過調(diào)節(jié)結構參數(shù)可以在1. 55 μπι波 長處達到10 3量級的雙折射，比普通保偏光纖的雙折射高一個量級，具有較強的保持偏振 態(tài)的能力。
[0025] 實施例二
[0026] -種八邊形光子晶體光纖偏振分束器，分束器的橫截面為八邊形，包層空氣孔呈 八邊形和矩形相結合的方式分布，分束器的背景材料為聚合物或軟玻璃材料，其它結構及 數(shù)據(jù)參數(shù)與實施例一相同。
【主權項】
1. 一種八邊形光子晶體光纖偏振分束器，包括中心對稱分布的雙纖芯和包層，其特征 是：包層由圓形空氣孔和背景材料構成，所述包層設置在纖芯外圍區(qū)域，其折射率低于纖芯 部分；構成包層的圓形空氣孔圍繞纖芯呈八邊形排列，兩個纖芯之間是一個橢圓形空氣孔， 在所述的光子晶體光纖偏振分束器端面上，所有圓空氣孔的孔徑都相同。2. 根據(jù)權利要求1所述的八邊形光子晶體光纖偏振分束器，其特征是：所述包層中的 每個圓空氣孔在不影響相鄰空氣孔的條件下能夠在原來的位置上呈放射狀放大。3. 根據(jù)權利要求1所述的八邊形光子晶體光纖偏振分束器，其特征是：所述的雙纖芯 是將包層結構中與橢圓形空氣孔左右相鄰的兩個圓空氣孔用硅玻璃代替所形成的高折射 率區(qū)域。4. 根據(jù)權利要求1所述的八邊形光子晶體光纖偏振分束器，其特征是：所述的分束器 端面上，一個橢圓空氣孔位于結構的中心，其長軸沿橫向分布，且橢圓孔的長短軸之比可以 調(diào)節(jié)；包層中空氣孔間距的比值A x/Ay和空氣孔徑都可以調(diào)節(jié)。5. 根據(jù)權利要求1所述的八邊形光子晶體光纖偏振分束器，其特征是：所述的分束器 端面結構中，包層空氣孔呈八邊形和矩形相結合的方式分布，最內(nèi)層空氣孔是以矩形排列 的，其余的各層空氣孔排列成八邊形。6. 根據(jù)權利要求1所述的八邊形光子晶體光纖偏振分束器，其特征是：所述分束器結 構的包層背景材料為二氧化硅玻璃、軟玻璃材料或聚合物材料。
【專利摘要】本發(fā)明屬涉及一種八邊形雙纖芯光子晶體光纖偏振分束器，包括中心對稱分布的雙纖芯和包層，包層由圓形空氣孔和背景材料構成，所述包層設置在纖芯外圍區(qū)域，其折射率低于纖芯部分；構成包層的圓形空氣孔圍繞纖芯呈八邊形排列，兩個纖芯之間是一個橢圓形空氣孔，在所述的光子晶體光纖偏振分束器端面上，所有圓空氣孔的孔徑都相同。其優(yōu)點是：改進了光纖包層中空氣孔的分布方式，增強了結構的不對稱性，使光纖具有高雙折射效應。同時，提出的光子晶體光纖偏振分束器具有高消光比、較大的帶寬等優(yōu)點。
【IPC分類】G02B6/032, G02B6/024
【公開號】CN105116486
【申請?zhí)枴緾N201510628544
【發(fā)明人】郝銳
【申請人】燕山大學
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年9月29日