椭圆形高双折射软玻璃光子晶体光纤的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种椭圆形高双折射软玻璃光子晶体光纤，属于光纤技术领域。
【背景技术】
[0002]在理想情况下，单模光纤传输的基模光场是由两个相互正交的线偏振模式场构成的，它们有相同的传播常数，互相简并。然而，实际光纤的横截面不是完美的圆形，而且光纤内部也会有残留的应力，或者受到其它的外界因素的干扰都会使光纤中基模场的两个偏振分量的传播常数发生变化，破坏了基模场的简并特性，从而使基模光场在传输过程中的偏振态发生随机的无规则变化。保偏光纤是在光纤的结构中引入不对称性，使基模两个偏振态的传播常数差别增大，从而减小其耦合程度，则基模场的偏振态能够得以保持。
[0003]光子晶体光纤具有高度灵活的结构设计特点，可以通过对孔径、孔形状、孔分布方式等结构参数的有效控制来引入较强的不对称性，从而产生高双折射。传统的高双折射光纤的结构设计比较单一、制作工艺比较复杂、工作稳定性较差且双折射程度也有待提高，光子晶体光纤由于结构设计灵活多样、制作技术日益完善、具备多方面的优越性能而在保偏光纤、光纤陀螺、波分复用器、光纤放大器等领域得到了广泛的应用。相比之下，高双折射光子晶体光纤在光通讯、光传感等领域具有传统保偏光纤所无法比拟的优越性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了克服传统的保偏光纤制作工艺比较复杂、双折射较低及工作稳定性较差的缺点，提供一种结构新颖简单、性能优良、易于制备的椭圆形高双折射软玻璃光子晶体光纤。
[0005]本发明采取的技术方案如下:
[0006]一种椭圆形高双折射软玻璃光子晶体光纤，光纤包括光纤背景材料，光纤的横截面结构包括纤芯和包层，包层由在光纤背景材料中规则分布的、沿光纤轴向延伸的圆形空气孔道和圆形空气孔道间的光纤背景材料构成，纤芯位于光纤的横截面结构的中心区域，包层设置在纤芯外围区域，纤芯是由以椭圆形轮廓排列的空气孔包围形成的由光纤背景材料构成的高折射率芯区，包层的折射率低于的折射率；构成包层中的圆形空气孔道在围绕纤芯的呈放射性分布的椭圆形轮廓上排列，圆形空气孔道在光纤的横截面上投影为圆形空气孔，在同一椭圆形轮廓上相邻两个空气孔的中心与光纤横截面中心的连线的夹角是相同的，即每圈空气孔是以角度均匀的方式分布的。
[0007]所述的空气孔道沿光纤轴线平行排列；
[0008]每圈空气孔分布的椭圆形的长短轴之比都是4:3 ;
[0009]在光子晶体光纤端面上，所述的空气孔在不影响相邻空气孔的条件下可以在原来的位置上呈放射状放大，同一圈中的圆空气孔的孔径都相同；
[0010]在所述光纤的横截面结构上从内向外共分布有6圈空气孔；
[0011]所述光子晶体光纤的横截面结构上的空气孔呈中心对称形式分布，从内向外共有四种空气孔径，分别为屯、d2、d3、d4，且屯< d 2< d 3< d 4；
[0012]所述光纤结构的背景材料为软玻璃SF6或聚合物材料。
[0013]本发明的有益效果体现在:改进了光纤包层中空气孔道的分布方式，只采用圆形空气孔道即可增强结构的不对称性，使光纤具有高双折射效应。同时，提出的光子晶体光纤设计具有容易制备和低损耗的优点。
【附图说明】
[0014]图1是本发明实施例一中光纤的横截面示意图。图1中，外部的虚线是光纤结构的轮廓线，I是光纤背景材料，2是纤芯，3、4、5、6是不同孔径的圆形空气孔。
[0015]图2是图1示例中包层空气孔圈数不同时光子晶体光纤的双折射与波长之间的关系O
[0016]图3是图1示例中包层空气孔圈数不同时光子晶体光纤的限制损耗与波长间的关系O
【具体实施方式】
[0017]下面通过【具体实施方式】对本发明做进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
[0018]实施例一
[0019]参照图1，一种椭圆形高双折射光子晶体光纤，沿光纤的轴向有规律地排列许多空气孔道，所述的空气孔道沿光纤轴线平行排列，如图1所示，光纤背景材料I为软玻璃SF6，折射率为1.76。
[0020]所述的光纤横截面包括纤芯2和包层，纤芯是由以椭圆形轮廓排列的空气孔包围形成的由光纤背景材料构成的椭圆形高折射率芯区。
[0021]所述光纤的包层是由在光纤背景材料I中的以椭圆形轮廓排列的从内向外计，孔径为Cl1的第一圈圆形空气孔3、孔径为d 2的第二圈圆形空气孔4、孔径为d 3的第三和第四圈圆形空气孔5、孔径为d4的第五和第六圈圆形空气孔6，与圆形空气孔道间的光纤背景材料共同形成的等效低折射率区域，空气孔排列成的椭圆形的长短轴之比为4:3，位于纤芯2的周围。
[0022]所述光纤的包层中的六圈圆形空气孔构成，孔半径由内向外依次为0.2 μπκ
0.4 μ m、0.5 μ m、0.5 μ m、0.6 μ m、0.6 μ m，所述的圆空气孔在不影响相邻空气孔的条件下可以在原来的位置上呈放射状放大，同一圈圆空气孔的孔径都相同。在同一圈空气孔中，相邻两个孔的中心与横截面中心连线的夹角是相同的，即空气孔是以角度均匀的方式分布的。椭圆形的长短轴之比可以调节，构成纤芯的光纤背景材料和包层中的光纤背景材料相同，均为软玻璃SF6。
[0023]图2结果表明，所述的光纤结构具有很强的双折射特性，在1.55 μ m波长处的双折射可达到1.6X10_3，比普通保偏光纤的双折射高一个数量级。同时，五圈和六圈空气孔构成的结构具有几乎相同的双折射效果，也说明了所述光纤能够以较简单的结构产生高双折射效应。
[0024]图3结果表明该结构具有很低的限制损耗，在1.55 μm波长处基模两个偏振态的限制损耗可达到10_8dB/km以下。
[0025]实施例二
[0026]—种椭圆形高双折射光子晶体光纤，光纤横截面中的空气孔排列成椭圆形轮廓，光纤的背景材料为聚合物材料，其它结构及数据参数与实施例一相同。
【主权项】
1.一种椭圆形高双折射软玻璃光子晶体光纤，所述光纤包括光纤背景材料，光纤的横截面结构包括纤芯和包层，包层由在光纤背景材料中规则分布的、沿光纤轴向延伸的圆形空气孔道和圆形空气孔道间的光纤背景材料构成，纤芯位于光纤的横截面结构的中心区域，包层设置在纤芯外围区域，包层的折射率低于的折射率，其特征是:构成包层中的圆形空气孔道在围绕纤芯的呈放射性分布的椭圆形轮廓上排列，圆形空气孔道在光纤的横截面上投影为圆形空气孔。2.根据权利要求1所述的椭圆形高双折射软玻璃光子晶体光纤，其特征是:纤芯是由以椭圆形轮廓排列的空气孔包围形成的由光纤背景材料构成的高折射率芯区。3.根据权利要求1所述的椭圆形高双折射软玻璃光子晶体光纤，其特征是:所述的空气孔道沿光纤轴线平行排列。4.根据权利要求1所述的椭圆形高双折射软玻璃光子晶体光纤，其特征是:所述光子晶体光纤的横截面结构上的空气孔呈中心对称形式分布，从内向外共有四种空气孔径，分别为 Cl1、d2、d3、d4，且 Cl1 < d 2< d 3< d 4o5.根据权利要求1所述的椭圆形高双折射软玻璃光子晶体光纤，其特征是:在同一椭圆形轮廓上相邻两个空气孔的中心与光纤横截面中心的连线的夹角是相同的。6.根据权利要求1所述的椭圆形高双折射软玻璃光子晶体光纤，其特征是:每圈空气孔分布的椭圆形的长短轴之比都是4:3。7.根据权利要求1所述的椭圆形高双折射软玻璃光子晶体光纤，其特征是:在光子晶体光纤端面上，所述的空气孔在不影响相邻空气孔的条件下可以在原来的位置上呈放射状放大，同一圈中的圆空气孔的孔径都相同。8.根据权利要求1所述的椭圆形高双折射软玻璃光子晶体光纤，其特征是:所述光纤结构的背景材料为软玻璃SF6或聚合物材料。9.根据权利要求4所述的椭圆形高双折射软玻璃光子晶体光纤，其特征是:在所述光纤的横截面结构上从内向外共分布有6圈空气孔。
【专利摘要】本发明涉及一种椭圆形高双折射软玻璃光子晶体光纤，光纤包括光纤背景材料，光纤的横截面结构包括纤芯和包层，包层由在光纤背景材料中规则分布的、沿光纤轴向延伸的圆形空气孔道和圆形空气孔道间的光纤背景材料构成，纤芯位于光纤的横截面结构的中心区域，包层设置在纤芯外围区域，包层的折射率低于的折射率，其特征是：构成包层中的圆形空气孔道在围绕纤芯的呈放射性分布的椭圆形轮廓上排列，圆形空气孔道在光纤的横截面上投影为圆形空气孔。其优点是：改进了光纤包层中空气孔道的分布方式，增强了结构的不对称性，使光纤具有高双折射效应。同时，提出的光子晶体光纤设计具有容易制备和低损耗的优点。
【IPC分类】G02B6/02
【公开号】CN104991305
【申请号】CN201510411398
【发明人】郝锐, 杜会静
【申请人】燕山大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年7月14日