[发明专利]一种用于偏振器件的微结构光纤

说明书

技术领域

本发明属于光纤偏振技术领域，涉及一种用于偏振器件的微结构光纤。

背景技术

随着光纤通信和光纤传感技术的迅猛发展，光的偏振态对系统及元器件显得越发重要。光纤偏振器件作为偏振器件的一个重要分支，发挥着独特的作用。由于光纤偏振器体积小、重量轻、插入损耗低、消光比高，与光纤系统的兼容性强，因而倍受青睐。光纤偏振器应用广泛，在光隔离器、光环行器、光开关和光调制器等无源器件中大量使用；在光器件测试系统中，光纤偏振器与其他器件配合可以获得稳定灵活的测试条件，实现对器件的多参数检测；在光纤系统中，光纤偏振器是产生线偏振光的关键器件；在以偏振或者相位为主要检测特征的光纤系统，光纤偏振器是重要无源器件，如光纤陀螺、光纤电流传感器、光纤水听传感器以及相干光通信系统等。现有的光纤偏振器件主要包括以下几种。

金属包层光纤偏振器件是将光纤嵌在一变曲率半径的槽中研磨，将光纤磨抛到纤芯附近，再镀上介质-金属复合膜层。当光波到达此复合膜区时，在介质-金属界面上产生的表面等离体波将光纤内一个偏振模耦合损耗掉。另一偏振模不能激发表面等离子体波，可几乎无损耗地通过此区域，从而实现起偏功能。这种光纤偏振器消光比可以达到35dB以上、插入损耗低于0.5dB、温度稳定性较好、易于实现小型化；但是制作工艺复杂，在小批量生产时消光比只能保证30dB。

环形线圈光纤偏振器是利用了卷绕的保偏光纤对不同偏振模式具有不同的弯曲损耗制成的。在确定好所需保偏光纤长度和曲率半径后，将光纤均匀卷绕在一个特定曲率半径的线圈骨架上。线圈光纤偏振器尺寸较大，通常骨架的半径要10cm左右，缠绕的光纤长度达几米长。此类偏振器制作简单，消光比通常可以达到30dB，但整个器件的尺寸较大。

微孔光纤偏振器是在一段D形微孔光纤的微孔中注入金属而构成的。在光纤的包层中靠近纤芯处做出一个D形微孔，微孔通常距离纤芯几个微米，当在微孔内注入某种金属后，大的结构非对称性导致光偏振状态发生变化，成为衰减型光纤偏振器。此类偏振器的消光比可达40dB，插入损耗为2.5dB，但是整个偏振器件长度较长，需要约40cm的微孔光纤。

在综上所述的研究中，现有的光纤偏振器件在性能和制作方法上各有特点，但是都存在各自的缺点。金属包层光纤偏振器尺寸小、消光比高、插入损耗低，但是制作工艺比较复杂，无法实现大批量生产。线圈光纤偏振器和微孔光纤偏振器制作工艺较简单，但是整个器件尺寸较大，降低了实用性。基于光纤偏振器件的广阔应用及对新型光纤偏振器件的迫切需求，需要大大改进和提高现有的光纤偏振器件制作技术，以满足工程应用及科学研究的要求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有偏振器件制作工艺复杂、无法实现大批量生产、尺寸大等问题，提出一种用于偏振器件的微结构光纤。

本发明的技术解决方案如下：

在微结构光纤拉制前预处理阶段，预制棒的特定区域内三角形点阵排列实心石英棒，其余区域三角形点阵排列空芯石英棒，共形成八层的六边形石英棒排列；再将预制棒拉制成直径为125μm的光纤；所述的特定区域是指空气纤芯垂直上方最中心三列中除最内层的区域。

本发明所具有的优点为：一种用于偏振器件的微结构光纤只需在微结构光纤拉制前预处理阶段在特定区域三角形点阵排列实心石英棒，其余区域三角形点阵排列空芯石英棒，使得微结构光纤包层折射率分布不对称即可实现对入射光的起偏，所以本发明微结构光纤制作方法简单；使用本发明微结构光纤制作偏振器件时，只需截取8mm～10mm长度的光纤，所以基于本发明微结构光纤的偏振器件制作简单、可以实现大批量生产；此外基于本发明微结构光纤制作的偏振器件消光比高、性能稳定、尺寸小，可以广泛应用于光纤通信和光纤传感技术中。

附图说明

图1是本发明微结构光纤拉制前预处理阶段的横截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步描述。

如图1所示，在微结构光纤拉制前预处理阶段，预制棒的特定区域内三角形点阵排列实心石英棒1，其余区域三角形点阵排列空芯石英棒2，共形成八层的六边形石英棒排列；再将预制棒拉制成直径为125μm的光纤；所述的特定区域是指空气纤芯3垂直上方最中心三列中除最内层的区域。

本发明基于以下原理：