一种碲酸盐玻璃双芯光子晶体光纤偏振分束器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光纤通信技术领域，特别是一种碲酸盐玻璃双芯光子晶体光纤偏振分 束器。
【背景技术】
[0002] 光子晶体光纤（photonic crystal fiber，PCF)又称微结构光纤，自1996年 Knight等人首次制造出来，光子晶体光纤因其具有许多普通光纤无法相比的优异特性如 无截止单模传输、高双折射、高非线性和极低的损耗等性质，受到了大量科研人员的极大关 注。
[0003] 偏振分束器是光纤通信和光纤传感中一种非常重要的光学器件，它能够把一束光 分解成两束相互正交的偏振光。目前已报道的双芯光子晶体光纤分束器主要分为以下3 类：（1)双折射偏振分束器；(2)熔融光纤偏振分束器；（3)磨抛型光纤分束器，而通过引入 不对称纤芯、椭圆等引起双折射效应来实现两偏振光在双芯PCF上完全分离的双芯PCF偏 振分束器成为了科研人员的研宄热点。
[0004] 近年来，采用软玻璃为基质材料而制成的PCF偏振分束器因其具有高消光比和 较宽带宽等优点引起了研宄人员的极大关注。2012年，刘硕等提出了一种基于碲酸盐 玻璃的双芯 PCF(Shuo L, Shu-Guang L, Ying D. Analysis of the characteristics of the polarization splitter based on tellurite glass dual-core photonic crystal fiber [J] ? Optics&Laser Technology, 2012, 44 (6) : 1813-1817.),但该结构仅能获得 _31dB 的消光比和消光比小于-10dB的20nm带宽，且分束器长度长达360 ym ;2013年，曹晔等研 宄了一种新型双芯PCF(曹晔，崔丹宁，童峥嵘，等.基于碲酸盐玻璃的新型双芯光子晶 体光纤偏振分束器[J].中国激光，2013 (6) : 230-234.)，并采用碲酸盐玻璃和石英玻璃两 种基质材料进行对比，其中基于碲酸盐玻璃的双芯PCF可获得-50. ldB的消光比，但消光 比小于-20dB的带宽仅为34nm，分束器长度长达441. 3 y m ;2014年，郭士亮等以SF6作为 基质材料，设计了一种新型双芯PCF偏振分束器（郭士亮，黄惠，童凯，等.高双折射双 芯光子晶体光纤偏振分束器[J].红外与激光工程，2014, 43(6) : 1863-1868.)，其消光比 为-45. 42dB，但消光比小于-10dB的带宽仅为89nm，分束器长度长达282 y m。
[0005] 当前，设计出一种同时具有短长度、高消光比和较宽带宽的双芯PCF偏振分束器 受到了越来越多科研人员的关注，该双芯PCF偏振分束器能广泛应用于光纤传感和光纤通 信等领域中。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是解决当前已有的双芯PCF偏振分束器在光纤长度较长、消光比和 带宽均较小等方面的问题，提供一种分束器长度较短且结构设计简单，可同时获得高消光 比和较高带宽的碲酸盐玻璃双芯光子晶体光纤偏振分束器。该新型双芯PCF偏振分束器采 用的背景材料是碲酸盐玻璃，水平排列的三行空气孔以矩形晶格排列，中间三行水平排列 以外的圆形空气孔以六边形晶格排列，并在结构中心引入椭圆空气孔；与现有的PCF偏振 分束器相比，该新型双芯PCF偏振分束器具有更短的分束器长度，更高的消光比和较宽带 宽，因而适用于光纤传感和光纤通信器件等领域中。
[0007] 为了达到上述目的，本发明的技术方案是：
[0008] -种蹄酸盐玻璃双芯光子晶体光纤偏振分束器，包括纤芯和包层，包层折射率低 于纤芯；光纤的背景材料是碲酸盐玻璃，其特征在于：该双芯光子晶体光纤偏振分束器中 间水平排列三行空气孔A，在三行空气孔A以外设有包层圆形空气孔B，所述的三行空气孔 A以矩形晶格排列，所述的包层圆形空气孔B以六边形晶格排列，在所述的三行空气孔A中 的中间一行中位于结构中心设有椭圆空气孔C和6个大小相同竖直方向相切的圆形空气孔 D，所述的6个大小相同竖直方向相切的圆形空气孔D每三个一组，分别位于椭圆孔C的左 右两侧。
[0009] 进一步的，所述的圆形空气孔A直径为屯，水平间距为Ai，竖直间距为A 2冲间三 行水平排列以外的圆形空气孔以六边形晶格排列，圆形空气孔B直径为屯，孔间距为A1;位 于结构中心的椭圆空气孔C长轴为m，短轴为n，椭圆率为n =m/n;中间圆形孔D与中心 椭圆孔C的水平间距为2 A i，圆形空气孔D直径为d2，其中中间水平排列的三行圆形空气孔 A直径屯=1 ym，水平间距A 1= 1. 1 ym，竖直间距A 2= 2 ym ;中间三行水平排列以外的 圆形空气孔B直径屯=1 ym，孔间距A i= 1. 1 ym ;位于结构中心的椭圆空气孔C长轴直 径m = 1. 1 ym，短轴直径n = 1 ym ;6个大小相同竖直方向相切的圆形空气孔D直径d2 = 0. 8 y m，中间圆形孔D与中心椭圆孔C的水平间距为2 A:。
[0010] 进一步的，本发明光纤背景材料碲酸盐玻璃的有效折射率由Sellmeier公式求 出：
【主权项】
1. 一种蹄酸盐玻璃双芯光子晶体光纤偏振分束器，包括纤芯和包层，包层折射率低于 纤芯；光纤的背景材料是碲酸盐玻璃，其特征在于：该双芯光子晶体光纤偏振分束器中间 水平排列三行空气孔A，在三行空气孔A以外设有包层圆形空气孔B，所述的三行空气孔A 以矩形晶格排列，所述的包层圆形空气孔B以六边形晶格排列，在所述的三行空气孔A中的 中间一行中位于结构中心设有椭圆空气孔C和6个大小相同竖直方向相切的圆形空气孔D， 所述的6个大小相同竖直方向相切的圆形空气孔D每三个一组，分别位于椭圆孔C的左右 两侧。
2. 根据权利要求1所述的碲酸盐玻璃双芯光子晶体光纤偏振分束器，其特征在于：所 述的圆形空气孔A直径为Cl1，水平间距为A 1，竖直间距为A2;中间三行水平排列以外的圆 形空气孔以六边形晶格排列，圆形空气孔B直径为Cl 1，孔间距为A1;位于结构中心的椭圆空 气孔C长轴为m，短轴为n，椭圆率为n =m/n;中间圆形孔D与中心椭圆孔C的水平间距 为2 Λ i，圆形空气孔D直径为d2，其中中间水平排列的三行圆形空气孔A直径Cl1= 1 μ m，水 平间距A1= 1. Ιμπι，竖直间距Λ 2=2μπι冲间三行水平排列以外的圆形空气孔B直径Cl1 =1 μπι，孔间距A1= L 1 μηι ;位于结构中心的椭圆空气孔C长轴直径m = L 1 μπι，短轴直 径η = 1 μπι ;6个大小相同竖直方向相切的圆形空气孔D直径d2= 0. 8 μπι，中间圆形孔D 与中心椭圆孔C的水平间距为2 Λ i。
3. 根据权利要求1所述的蹄酸盐玻璃双芯光子晶体光纤偏振分束器，其特征在于：光 纤背景材料碲酸盐玻璃的有效折射率由Sellmeier公式求出：
其中：A = 2. 4843245，B = I. 6174321，C = 0· 053715551，D = 2· 4765135，E = 225. 0， λ单位为μ m。
【专利摘要】本发明公开了一种碲酸盐玻璃双芯光子晶体光纤偏振分束器，包括纤芯和包层，该偏振分束器中间水平排列三行空气孔并以矩形晶格排列，三行空气孔以外设有包层圆形空气孔并以六边形晶格排列，在三行空气孔中间一行中位于结构中心设有椭圆空气孔及6个大小相同竖直方向相切的圆形空气孔，6个圆形空气孔每三个一组，分别位于椭圆孔的左右两侧。本发明以碲酸盐玻璃为背景材料，在工作波长为1.55μm处，x和y两个偏振方向上的耦合长度分别为81.13μm和160.89μm，消光比高达-59.26dB，且可获得145nm消光比小于-20dB的宽带范围，覆盖了光通信的整个C+L波段和大部分S波段，具有一定的实际应用价值。
【IPC分类】G02B6-024, G02B6-02
【公开号】CN104749690
【申请号】CN201510181113
【发明人】白育堃, 孟庆超
【申请人】天津理工大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年4月15日