本发明涉及光纤技术领域，具体的说是一种填充液体的双芯光子晶体光纤。
背景技术：
光子晶体光纤作为一种新型的光纤，从诞生以来，就以其独特的性能、灵活的结构设计引起人们的高度重视。其无尽单模、大模场面积和高非线性等性质被广泛应用于光纤传感和光通信器件领域。随着光子晶体光纤研究的不断深入，基于光子晶体光纤的光通信器件被大量的报道，双芯光子晶体光纤正是其中的热点之一。双芯光子晶体光纤可作为光通信中的关键器件—偏振分束器。目前商用的分束器具有带宽窄、物理长度较长、分光比较低等缺点，难以满足宽大、大容量的光通信网的需求。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种具有短耦合长度和高消光比特性的填充液体的双芯光子晶体光纤。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案为：一种填充液体的双芯光子晶体光纤，包括两条纤芯以及设置在两条纤芯外围的包层，在包层中沿包层的长度方向间隔设有多条空气孔，且多条空气孔在包层横截面上的投影成行分布，其中的奇数行空气孔包括横截面形状为圆形的多个第一空气孔，偶数行空气孔包括横截面形状为椭圆形的多个第二空气孔，且位于包层横截面中心轴线的一行空气孔均为第二空气孔；在最接近包层横截面中心轴线的一行第一空气孔中且最接近包层中心的两个第一空气孔之间的包层部分形成第一纤芯，在最接近包层横截面中心轴线的另一行第一空气孔中且最接近包层中心的两个第一空气孔之间的包层部分形成第二纤芯；第一纤芯和第二纤芯之间的多个第二空气孔中均设有填充液体，位于第一纤芯相背于包层横截面中心轴线一侧的一行第二空气孔中且最接近包层中心的两个第二空气孔之间插设有一个第一空气孔并设有填充金线，位于第二纤芯相背于包层横截面中心轴线一侧的一行第二空气孔中且最接近包层中心的两个第二空气孔之间插设有一个第一空气孔并设有填充金线。
优选的，第一空气孔的直径为d，位于第一纤芯和第二纤芯外部且同行的任意相邻两个第一空气孔的间距为∧，第一空气孔的相对孔间隔比为f，且f=d/∧，其中d=0.87μm，∧=1.18μm，f=0.74。
优选的，第二空气孔的长轴长度为a、短轴长度为b，椭圆率η=b/a，其中b=0.59μm，a=0.72μm，η=0.82。
优选的，第一空气孔和第二空气孔的折射率为1.0，包层材料的折射率为1.45，填充金线的折射率为1.09，填充液体的折射率为1.31。
优选的，第一纤芯和第二纤芯之间包含三个设有填充液体的第二空气孔。
优选的，空气孔的总行数为奇数。
有益效果
本发明与现有技术相比，具有很超短的耦合长度和很高的消光比特性，非常适合制作偏振分束器和与偏振无关的耦合器，并具有带宽宽、物理长度较短、分光比较高等优点，满足宽大、大容量的光通信网的需求。
附图说明
图1为本发明的横截面示意图；
图2为本发明的的x-偏振方向与y-偏振方向耦合长度随波长的变化关系图；
图3是本发明的归一化传输功率随传输距离的变化关系图；
图4是本发明的消光比与波长的变化关系图；
图中标记：1、第一空气孔，2、第二空气孔，3、填充金线，4、第一纤芯，5、填充液体，6、第二纤芯，7、包层。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种填充液体5的双芯光子晶体光纤，包括两条纤芯以及设置在两条纤芯外围的包层7。包层7的横截面呈圆形，两条纤芯分布在靠近包层7中心并分别位于图1中包层7横截面水平中心轴线的上下两侧的位置。在包层7中沿包层7的长度方向间隔设有多条空气孔，多条空气孔在包层7横截面上的投影成行分布。如图1所示，本实施例中共包括奇数行的十一行空气孔，其中的奇数行空气孔包括横截面形状为圆形的多个第一空气孔1，偶数行空气孔包括横截面形状为椭圆形的多个第二空气孔2，位于包层7横截面水平中心轴线的一行空气孔为偶数行空气孔，均为椭圆形的第二空气孔2。
第二空气孔2的长轴长度为a、短轴长度为b，椭圆率η=b/a，其中b=0.59μm，a=0.72μm，η=0.82。第一空气孔1的直径为d，图1中除第五行和第七行的其他奇数行空气孔中，位于同行的任意相邻两个第一空气孔1的间距均为∧，第一空气孔1的相对孔间隔比为f，且f=d/∧，其中d=0.87μm，∧=1.18μm，f=0.74。
第五行中位于包层7横截面的竖直中心轴线两侧的两组第一空气孔1中任意相邻的两个第一空气孔1的间距仍为∧=1.18μm，左侧最右端的一个第一空气孔1和右侧最左端的一个第一空气孔1之间的间距较大，相当于按照原有第一空气孔1的排布间隔正常排布的情况下缺失了两个第一空气孔1，并由缺失的两个第一空气孔1所对应位置的包层7部分形成了本发明的第一纤芯4。同样的，在第七行的中部由缺失的两个第一空气孔1所对应位置的包层7部分形成了本发明的第二纤芯6。第一纤芯4和第二纤芯6以包层7水平中心轴线对称设置。
第一纤芯4的外缘被第六行空气孔中的三个第二空气孔2、第四行空气孔中的两个第二空气孔2以及第五空气孔中的两个第一空气孔1围绕，在上述三个第二空气孔2中设有填充液体5，在上述两个第二空气孔2中间的位置设有一个第一空气孔1并在该第一空气孔1中设有填充金线3。同样的，第二纤芯6的外缘空气孔以及填充物的设置与第一纤芯4对称设置。第一空气孔1和第二空气孔2的折射率为1.0，包层7材料的折射率为1.45，填充金线3的折射率为1.09，填充液体5的折射率为1.31。
在最接近包层7横截面中心轴线的一行第一空气孔1中且最接近包层7中心的两个第一空气孔1之间的包层7部分形成第一纤芯4，在最接近包层7横截面中心轴线的另一行第一空气孔1中且最接近包层7中心的两个第一空气孔1之间的包层7部分形成第一纤芯4；第一纤芯4和第二纤芯6之间的多个第二空气孔2中均设有填充液体5，位于第一纤芯4相背于包层7横截面中心轴线一侧的一行第二空气孔2中且最接近包层7中心的两个第二空气孔2之间插设有一个第一空气孔1并设有填充金线3，位于第二纤芯6相背于包层7横截面中心轴线一侧的一行第二空气孔2中且最接近包层7中心的两个第二空气孔2之间插设有一个第一空气孔1并设有填充金线3。
本实施例中，当∧=1.18μm，f=0.74时，采用光束传播法计算可得到本发明的x-偏振方向与y-偏振方向的耦合长度lx和ly分别为0.002472mm、0.003285mm。当l=4lx=3ly=99μm时，可以实现两偏振光的分离，可以制作偏振分束器。当l=8lx=6ly时，两偏振光又在填充液体5的双芯光子晶体光纤的同一个纤芯中发生耦合，可以制作与偏振无关的耦合器。
本发明如图2所示的x-偏振方向与y-偏振方向的耦合长度lx和ly分别为0.002472mm、0.003285mm。图3给出了，在波长1.55μm处，本发明的归一化功率随传输距离的变化关系，其中∧=1.18μm，f=0.74。从3图可以看出，当l=4lx=3ly=99μm时，从第一纤芯4入射基模模场光功率，经过一个光纤长度后，实现了x,y-偏振光功率的分离。此时，x-偏振模场光功率处于第一纤芯4，而y-偏振模场光功率完全可以进入第二纤芯6中，可以实现两偏振光的分离。
图4给所示，x-偏振和y-偏振的归一化功率随波长呈现周期性变化。消光比为偏振分束器一个非常重要的参数指标，展现的是x,y-偏振方向的光的分离效果，其消光比越大，分离效果越好。从图4可见，消光比达到-10db时，本发明的带宽大约为32nm。
综上，本发明的填充液体5的双芯光子晶体光纤，具有超短的耦合长度和高的消光比特性，非常适合制作偏振分束器和与偏振无关的耦合器。