[发明专利]一种具有高双折射特性的光子晶体光纤

说明书

技术领域

 本发明属于光纤技术领域，特别是一种具有高双折射特性的光子晶体光纤。

背景技术

在单模光纤中，基模是由两个相互正交的偏振模式组成的，它们有相同的传播常数，彼此简并，因此可以看成是单一的偏振电矢量。然而，实际的光纤在生产、成缆、铺设等过程中多少会有一些不完善，内部折射率分布也因内部应力的不均匀而导致折射率的不均匀。这些因素将造成光纤在不同的方向上折射率不相等，即两个正交偏振模传播常数存在差异，破坏了基模的相互简并特性，从而导致了模式双折射。保偏光纤则是在光纤的横截面上人为地引入几何各向异性，使实际光纤产生的随机双折射不会对偏振方向产生显著影响，光纤中的两基模的耦合系数减小，导致两正交传播常数β_x与β_y的差增大，即：△β=β_x－β_y越大，则模式双折射程度越高。

光子晶体光纤（photonic crystal fiber ,简称PCF)又称为微结构光纤或多孔光纤。光子晶体光纤包层中空气孔的特殊排列结构使其与传统光纤相比，呈现出许多奇异的特性，如无截止的单模传输、高双折射、高非线性、色散可调节及大模面积等独特性质，成为当前研究的一个热点，并被广泛应用于光传感、光通信及非线性光学等领域。高双折射光纤在高速光通信系统、光纤传感和精密光学仪器等领域都有着重要的应用，而双折射是影响光纤通信系统性能的重要特性。高双折射光子晶体光纤是由纯石英材料制作而成，并可设计不同的结构改进光纤性能，受温度和压力的影响比较小，具有传统高双折射光纤无法比拟的优越性。高双折射光子晶体光纤的结构设计灵活，为得到性能优异的高双折射光子晶体光纤，主要通过破坏结构的对称性获得，如改变纤芯的形状和纤芯周围的空气孔直径，也可以改变包层空气孔的形状。

最早报道设计并制作出具有高双折射光子晶体光纤的文献是2000年光学快报第25卷18期1325-1327页发表的“高双折射光子晶体光纤”，参见：Ortigosa B A, Knight J C, Wadsworth W J et.al. Highly birefringence photonic crystal fiber [J]. Optics Letter, 2000,25 (18) :1325-1327, 文中报道了双折射达3.7×10^-3的石英双折射光子晶体光纤。