模间色散为零的双芯光子晶体光纤的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及晶体光纤通信领域，具体涉及一种模间色散为零的双芯光子晶体光纤。
【背景技术】
[0002]光子晶体光纤是微结构光纤或者是多孔光纤，它的横截面上有较为复杂的折射率分布，通常这类光纤的包层区含有不同排布形式的贯穿整根光纤的空气孔，这些空气孔的尺度与光波波长大致在同一量级上，光波可以被限制在其芯区内传播。
[0003]当今光纤研宄表明，在双芯光纤中，模间色散是影响光脉冲传输的一个重要因素，因此，模间色散在双芯光纤耦合器的脉冲转换和全光开关的实现过程中的一个重要的物理量。目前，常见的双芯光纤一阶模间色散不能达到完全为零。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型解决了现有技术中的不足，提供了一种模间色散系数为零的双芯光子晶体光纤。
[0005]本实用新型的技术方案:
[0006]一种模间色散为零的双芯光子晶体光纤，其包括光纤基底和贯穿所述光纤基底的若干根空气孔一，包括包层和设置在所述包层内部的纤芯，所述包层为六重对称的三角形晶格结构，所述纤芯为在所述晶体光纤中心的对称两侧缺失两根所述空气孔一形成的区域，围绕形成所述纤芯的为空气孔二。
[0007]优选的，所述纤芯中心设有一个空气孔三，所述空气孔三将所述纤芯间隔成纤芯一和纤芯二。
[0008]优选的，所述纤芯一和纤芯二的截面面积相等。
[0009]优选的，所述空气孔三的直径比所述空气孔一和空气孔二的直径小，所述空气孔二的直径比所述空气孔一的直径小。
[0010]优选的，所述空气孔一的直径为dl，所述空气孔二的直径为d2，所述空气孔三的直径为d3，孔间距为A，则纤芯一与纤芯二之间的间距C = 2A。
[0011]优选的，dl= 0.8 μ d2 = 2.0 μ d3 = 2.4 μ A = 5ym、C = 10 μ m 时，所述双芯光子晶体光纤的耦合特性最强。
[0012]优选的，所述光纤基底的材料为二氧化硅。
[0013]实用新型所达到的有益效果:
[0014]其一、本实用新型的双芯光子晶体光纤的结构具有优越的光学特性，该光纤具有两个纤芯，并且通过改变两个纤芯间的空气孔三的直径可以对耦合特性和模间色散特性进行灵活控制，并且该光纤在特定的传输频率处，一阶模间色散系数为零，因此，可以完全消除模间色散引起的脉冲失真问题。
[0015]其二、通过本实用新型的双芯光子晶体光纤的特殊结构性能，可以应用在光纤耦合器和全光开关设计中，是一个重大进展。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的截面结构示意图。
[0017]图2模间色散系数kl随着传输频率的变化曲线图。
[0018]其中，1-光纤基底，10-空气孔一，11-空气孔二，12-空气孔三，13-纤芯一，14-纤芯二。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
[0020]实施例1
[0021]如图1所不，本实施例中公开一种模间色散为零的双芯光子晶体光纤，其包括光纤基底I和贯穿上述光纤基底的若干根空气孔一 10，在本实施例中，上述光纤基底I材料选择二氧化娃材料，即在二氧化娃为基底的光纤空添加若干根空气孔一 10。
[0022]上述的双芯光子晶体光纤在结构构成方面，其主要包括包层和设置在上述包层内部的纤芯，上述包层即为六重对称的三角形晶格结构，即上述空气孔一通过六重对称的三角形晶格结构的排布方式组成了包层；在以上述双芯晶体光纤的中心为对称点的两个各缺失一个空气孔一，则这个缺失的区域形成了纤芯，并且围绕上述纤芯的空气孔是空气孔二
Ilo
[0023]在本实用新型的最佳实施例中，设置在上述纤芯中心位置上的一个小空气孔三12将上述纤芯分为纤芯一 13和纤芯二 14，上述空气孔三12将纤芯平均分配，即纤芯一 13和纤芯二 14的截面面积相等。
[0024]在本实施例中，上述空气孔一 10的直径为dl，上述空气孔二 11的直径为d2，上述空气孔三12的直径为d3，孔间距为A，则纤芯一 13与纤芯二 14之间的间距C = 2A，一阶模间色散系数为kl。
[0025]上述空气孔三的直径比上述空气孔一和空气孔二的直径小，上述空气孔二的直径比上述空气孔一的直径小，即d3 < d2 < dl。
[0026]将本实施例中获得的双芯光子晶体光纤应用在光纤定向耦合器中，一阶模间色散系数kl不可忽略，将耦合系数对频率的函数关系k(f)在频率f0处进行泰勒级数展开，即k(f) = k0+(f-f0)kl+l/2(f-f0)2k2，其中，kl为一阶模间色散系数，k2为二阶模间色散系数，kl较大回导致严重的脉冲变宽甚至至完全失真，又因为高阶色散的值相对较小，因此，可以忽略k2，仅对kl进行分析，当d2 = 2.0 μ m、d3 = 2.4 μ m、A = 5 μ m、C = 10 μ m时，可变参数dl = 0.8μπι、0.9μπι、1.Ιμπι时，kl随着传输频率的变化曲线如图2中所示。
[0027]从图2中，可以清楚的看到零点的存在，并且经过计算，在d = 0.8 μπι的光纤结构下，频率在496.9ΤΗζ时，kl为O ;在d = 0.9 μm的光纤结构下，频率在492.9THz时，kl为O ;在d = 1.1 μπι的光纤结构下，频率在490.3ΤΗζ时，kl为O ;在kl为O时，光脉冲可以很好地在纤芯一和纤芯二之间周期性耦合传输，并且不会产生脉冲展宽的现象，具有良好的开关特性。
[0028]因此，通过本实用新型的双芯光子晶体光纤的特殊结构性能，可以应用在光纤耦合器和全光开关设计中，是一个重大进展。
[0029]以上上述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种模间色散为零的双芯光子晶体光纤，其包括光纤基底和贯穿所述光纤基底的若干根空气孔一，包括包层和设置在所述包层内部的纤芯，其特征在于，所述包层为六重对称的三角形晶格结构，所述纤芯为在所述晶体光纤中心的对称两侧缺失两根所述空气孔一形成的区域，围绕形成所述纤芯的为空气孔二。
2.根据权利要求1所述的模间色散为零的双芯光子晶体光纤，其特征在于，所述纤芯中心设有一个空气孔三，所述空气孔三将所述纤芯间隔成纤芯一和纤芯二。
3.根据权利要求2所述的模间色散为零的双芯光子晶体光纤，其特征在于，所述纤芯一和纤芯二的截面面积相等。
4.根据权利要求3所述的模间色散为零的双芯光子晶体光纤，其特征在于，所述空气孔三的直径比所述空气孔一和空气孔二的直径小，所述空气孔二的直径比所述空气孔一的直径小。
5.根据权利要求4所述的模间色散为零的双芯光子晶体光纤，其特征在于，所述空气孔一的直径为dl，所述空气孔二的直径为d2，所述空气孔三的直径为d3，孔间距为A，则纤芯一与纤芯二之间的间距C = 2A。
6.根据权利要求5所述的模间色散为零的双芯光子晶体光纤，其特征在于，dl=0.8 μ m、d2 = 2.0 μ m、d3 = 2.4 μ m、A = 5 μ m、C = 10 μ m时，所述双芯光子晶体光纤的親合特性最强。
7.根据权利要求1所述的模间色散为零的双芯光子晶体光纤，其特征在于，所述光纤基底的材料为二氧化硅。
【专利摘要】本实用新型公开了一种模间色散为零的双芯光子晶体光纤，其包括光纤基底和贯穿所述光纤基底的若干根空气孔一，包括包层和设置在所述包层内部的纤芯，所述包层为六重对称的三角形晶格结构，所述纤芯为在所述晶体光纤中心的对称两侧缺失两根所述空气孔一形成的区域，围绕形成所述纤芯的为空气孔二。本实用新型的双芯光子晶体光纤的结构具有优越的光学特性，该光纤具有两个纤芯，并且通过改变两个纤芯间的空气孔三的直径可以对耦合特性和模间色散特性进行灵活控制，并且该光纤在特定的传输频率处，一阶模间色散系数为零，因此，可以完全消除模间色散引起的脉冲失真问题。
【IPC分类】G02B6-02
【公开号】CN204331086
【申请号】CN201420687235
【发明人】陈明, 殷国亮, 邢应鹏, 许 永, 李强, 黄钧亮, 钱治宇
【申请人】江苏南方光纤科技有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年11月17日