一种高双折射近零色散的增益光子晶体光纤的制作方法

本实用新型属于光纤技术领域，具体涉及一种高双折射近零色散的增益光子晶体光纤。

背景技术：

光子晶体光纤又称为微结构光纤或者多孔光纤，可以用于色散补偿以及产生高非线性，或者同时作为光纤激光器的有源部分。在光纤的横截面上规则排列着微米量级的空气孔，沿轴向方向延伸。在光纤的中心部分是实芯的基底材料或者是折射率高于基底材料的其它材料构成纤芯。包层区域是在基底材料中分布着规则排列的空气孔。光场主要局限在中心区域，一般称之为全内反射型光子晶体光纤。改变其有关参数会改变其双折射、非线性以及色散等。用于光纤激光器时可以作为增益部分。

对于应用于脉冲Yb掺杂光纤激光器，脉冲的产生和传播依赖于光路的色散和双折射等参数。光子晶体光纤由于其灵活的设计特性，可方便地通过改变其空气孔分布以及空气孔的形状和尺寸，来改变其双折射、非线性以及色散等参数。当其纤芯掺入Yb离子后，可以作为光纤激光器的增益部分。但是，在具体实施时，还会出现色散偏离零值而影响脉冲传输的问题以及双折射低而影响激光传输过程中脉冲保持的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种高双折射近零色散的增益光子晶体光纤，解决了现有的掺Yb增益光子晶体光纤中色散绝对值较大和双折射较低的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种高双折射近零色散的增益光子晶体光纤，光纤横截面分为包层和纤芯，包层内设有大空气孔，大空气孔均匀排列构成六角点阵的正六边形阵列，相邻的三个大空气孔的中心组成正三角形，纤芯位于由大空气孔组成的正六边形的中心，所述纤芯为椭圆形纤芯，椭圆形纤芯的长轴与大空气孔形成的正六边形阵列的某一边长平行，靠近纤芯的空气孔和纤芯之间设有四个小空气孔，四个小空气孔以椭圆形纤芯的长轴为对称轴分布在纤芯两侧，四个小空气孔的形状为圆形或者椭圆形。

所述纤芯是采用镱掺杂铝硅酸盐玻璃制成的纤芯，包层内除去大空气孔的其余部分为石英材质。

所述大空气孔的直径与相邻两个大空气孔圆心之间的距离的比值小于0.95。

所述小空气孔为圆形时，小空气孔的直径不小于400纳米，且小空气孔的直径不大于相邻两个大空气孔圆心之间距离的0.5倍。

所述小空气孔为椭圆形时，小空气孔的短轴长度不小于400纳米，

小空气孔的长轴长度不大于相邻两个大空气孔圆心之间距离的0.5倍。

所述小空气孔为椭圆形时，小空气孔的长轴与纤芯的长轴平行。

椭圆形纤芯的半长轴不小于0.5μm，半短轴不小于0.3μm。

所述小空气孔的中心与大空气孔的中心位于一致的点阵位置。

包层内区域的四个圆形小空气孔或者椭圆形小空气孔，其直径或者椭圆率、尺寸在一定范围内随意组合，获得不同的双折射和模场面积；椭圆形纤芯的半长轴、半短轴、椭圆率在一定范围内随意调整组合，以获得不同的双折射和模场面积；纤芯区域与包层的内部区域在一定范围内随意组合，以获得不同的双折射和模场面积。

本实用新型的有益效果：本发明通过改变包层的空气孔的间距、占空比，包层最内层四个小孔的形状和尺寸，引入高双折射同时使光子晶体光纤具有近零的色散。本实用新型在纤芯区域采用了椭圆形的结构，包层区域在最内层选择了缺陷的六角结构（即相比六角结构少了两个小空气孔），共有四个小空气孔，横截面为椭圆或者圆形，通过特殊的纤芯横截面，和包层最内层的特殊结构（四个小空气孔以椭圆），获取近零色散以及较高的双折射，为脉冲激光的产生和传送取得了条件，以达到获得纤芯内单模传输的高光束质量的目的。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图。

图2为本实用新型实施例2的结构示意图。

图3为图2所示光子晶体光纤在700nm—1680nm区间的色散曲线。

图4为图2所示光子晶体光纤在700nm—1680nm区间处的双折射曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本实用新型做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本实用新型而非用于限制本实用新型的范围，该领域的技术熟练人员可以根据上述实用新型的内容作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

如图1所示，一种高双折射近零色散的增益光子晶体光纤，光纤横截面分为包层和纤芯3，包层内设有大空气孔1，大空气孔均匀排列构成六角点阵的正六边形阵列，相邻的三个大空气孔的中心组成正三角形，纤芯位于由大空气孔组成的正六边形的中心，大空气孔的直径与相邻两个大空气孔圆心之间的距离的比值小于0.95，所述纤芯为椭圆形纤芯，椭圆形纤芯的半长轴不小于0.5μm，半短轴不小于0.3μm。

椭圆形纤芯的长轴与大空气孔形成的正六边形阵列的某一边长平行，靠近纤芯的空气孔和纤芯之间设有四个小空气孔，四个小空气孔以椭圆形纤芯的长轴为对称轴分布在纤芯两侧，小空气孔的中心与大空气孔的中心位于一致的点阵位置，四个小空气孔的形状为椭圆形，小空气孔的长轴与纤芯的长轴平行，小空气孔的短轴长度不小于400纳米，小空气孔的长轴长度不大于相邻两个大空气孔圆心之间距离的0.5倍。

所述纤芯是采用镱掺杂铝硅酸盐玻璃制成的纤芯，包层内除去大空气孔的其余部分4为石英材质。

实施例2

本实施例的小空气孔2为圆形，小空气孔的直径不小于400纳米，且小空气孔的直径不大于相邻两个大空气孔圆心之间距离的0.5倍，其他实施方式同实施例1。

本实用新型的实例是一种全内反射型光子晶体光纤。如图3和图4所示，采用有限元法研究了其色散、双折射。研究表明不同的结构参数对光子晶体光纤的性能有程度不同的影响，在1060nm处，双折射可以达到10^-4，这是专用保偏光纤的级别，色散可以达到-0.00083ps•nm^-1•km^-1。零色散点出现在1070nm附近。本实用新型涉及的光子晶体光纤将可以在光纤激光器方面得到重要的应用。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。