[发明专利]填充有折射率磁敏感材料的光子晶体光纤及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种禁带位置可调的光子晶体光纤，属于光电子技术领域。

背景技术

光子产业中存在着一种基础的材料——光子晶体，光子晶体的研究不仅仅是光通讯领域内的问题，同时它对其他相关产业也将产生巨大的影响。自从1987年Yablonowitch和John分别独立地提出了光子晶体和光子禁带的概念以来，光子晶体就成为国内外都受到极大重视的热点课题，在光学物理、凝聚态物理、电磁波、信息技术等领域引起了人们广泛的关注。在这短短二十年里，光子晶体在理论研究和实验研究方面都取得了显著的成果，并且在某些领域也有了一定的应用，比如光子晶体光集成回路、光子晶体光波导、光子晶体滤波器等。但这毕竟是一种全新的概念，对它的研究还不够深入和广泛，其很多特性还没有得到很好的应用，有必要开展进一步的研究，尤其是在可见光波段全向禁带的实现与展宽方面。而光子晶体三维全空间禁带的获得是光子晶体诸多应用得以实现的前提，因此，三维全空间禁带的实现及其制备技术更是受到人们的广泛关注，并一直是光子晶体领域理论、实验和应用研究所关注的热点。

目前，实现全空间禁带一直是人们所追求的，但是，有些时候在光子晶体的应用中可能并不需要全空间的光子晶体，而是需要禁带位置可调节的光子晶体，也即所需的禁带宽度可能并不是很宽，但是其中心位置可能需要多个。针对该需求，中国专利CN1996100A提出了一种温度调控一维光子晶体产生动态光子晶体的方法，其方法是用折射率对温度变化相对敏感的膜层材料来制作一维光子晶体，从而通过温度的变化来改变所述膜层材料的折射率，从而实现该一维光子禁带位置的调节，但是，这种方法存在一定的缺陷，其并不涉及二、三维光子晶体结构，也即这种方法仅能实现一维光子晶体禁带位置的动态变化，但是在一些应用中往往需要的是二维或三维光子晶体的禁带位置变化，在另外一些情况中，该多层膜结构的光子晶体并不适于某些特定的应用，例如，在光纤传输以及光纤激光器等的应用中，该多层膜结构的光子晶体与光纤之间存在耦合困难，结构复杂等缺陷，此时我们需要的往往是一种禁带位置可动态变化的光子晶体，该光子晶体不仅可以在结构简单的情况下很好的实现与光纤之间的耦合，并且还能够实现禁带位置调节的需要，本发明就是针对于此而提出的。

发明内容

本发明就是为解决上述问题而提出的，提供一种禁带位置可调节的光子晶体光纤及其制造方法，其很好的解决了上述技术问题。

众所周知，光子晶体光纤是光纤中沿轴向均匀排列的空气孔所组成的，其中光纤材料一般为石英、塑料等。其折射率随温度的改变而发生的变化量非常小，一般都在10^-5/℃，因此，使用温度控制光子晶体光纤的折射率以实现禁带位置的调节基本上是不可能的。

本发明就是基于上述问题而做出的，发明人提出的构思是将折射率对磁场变化相对敏感的材料(磁流体)填充入光子晶体光纤的空气孔中，然后再改变磁场，使得磁流体的折射率发生改变，即可实现光子晶体光纤禁带位置的调节。

根据本发明，提供了一种光子晶体光纤，该光子晶体光纤是由磁流体材料和制作光子晶体的材料形成的周期性结构组成，也即光子晶体光纤内原来的空气孔填充有折射率对磁场变化敏感的材料，并且所述光子晶体外部加装磁场发生装置。

根据本发明的一实施例，所述制作光子晶体光纤的材料为石英或塑料。

根据本发明的该实施例，所述折射率对磁场变化敏感的磁流体材料为CoFe₂O₄或MnFe₂O₄或Fe₃O₄的水基(或煤油基或庚烷基)磁流体。

根据本发明的另外一实施例，提供了一种制作禁带位置可调的光子晶体光纤的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)制作光子晶体光纤；

2)在所述光子晶体光纤内的空气孔内填充折射率磁敏感的材料；

3)将磁场发生装置连接至所述制作出的光子晶体光纤。

根据该实施例，所述制作光子晶体光纤的材料为石英或塑料。

根据该实施例，所述折射率磁敏感的材料为CoFe₂O₄或MnFe₂O₄或Fe₃O₄的水基(或煤油基或庚烷基)磁流体。

附图说明

附图1是现有技术中一光子晶体光纤的实物端面示意图；

附图2是现有技术中光子晶体光纤的结构端面示意图；

附图3是本发明中的光子晶体光纤周围缠绕有线圈的示意图；