[发明专利]一种高双折射蜣螂形纤芯光子晶体光纤

说明书

本发明提供了一种高双折射蜣螂形纤芯光子晶体光纤，包括包层，该包层采用正六角晶格排列的圆形空气孔，包层内部嵌入纤芯，其特征在于，所述纤芯包括横向排列的两个中心空气孔、横向设置的两条空气孔直臂以及纵向设置的四条空气孔螺旋臂。本发明提供的太赫兹光纤在1.6THz到2.7THz频率范围，实现的双折射变化范围为0.039到0.061，且x、y偏振态的限制损耗在1.6THz到2.7THz之间分别低于0.0099dB/cm、0.042dB/cm。

技术领域

本发明涉及太赫兹通信与传感技术领域，具体涉及一种高双折射蜣螂形纤芯光子晶体光纤，尤其涉及的是一种工作在1.6THz到2.7THz范围的高双折射太赫兹光子晶体光纤。

背景技术

高双折射太赫兹光子晶体光纤是通过改变光子晶体光纤两个偏振方向上空气孔的大小、形状或排列方式，调控光子晶体光纤的折射率分布，从而获得具有高双折射特性的太赫兹光子晶体光纤。太赫兹光子晶体光纤在高双折射方面具有明显优势，可为太赫兹波的传输提供重要技术支持，在成像技术、宽带通信、安全检测、生物医药等方面发挥着重要作用，具有非常高的研究价值和应用前景。

最早的高双折射光子晶体光纤是巴斯大学的Blanch等人报道的偏振保持光子晶体光纤，其通过采用两种不同直径的空气孔，使光纤具有二重旋转对称性，实现的双折射为3.7×10^-3，双折射值明显高于传统的保偏光纤。随后人们开展了大量关于高双折射光子晶体光纤的研究，应用于各个波段。由于太赫兹波在电磁波谱中所处的独特位置，使太赫兹波具有很多优越的特性。当前，获得具有较高双折射、低限制损耗的太赫兹光子晶体光纤已成为重要的研究方向。根据高双折射太赫兹光子晶体光纤设计方法的不同，目前的报道大致可以分为以下三类：(1)光子晶体光纤的包层为各向异性结构。这种设计方法主要通过调节包层晶格的各向异性参数，来提高双折射，以此为基础制作的光子晶体光纤在常用通信波段表现出了明显的高双折射、高非线性、低限制损耗等特性。(2)在纤芯附近的局部包层中引入非对称性，这种设计方法主要通过调节近芯包层的晶格参数实现高双折射，高双折射主要由近芯局部包层的晶格参数决定，包层其余晶格对高双折射的影响较小，通过调节近芯包层的晶格参数，可以实现对光子晶体光纤特性的调控。(3)具有微结构纤芯的光子晶体光纤。由于纤芯晶格对模式特性的影响大于包层晶格，在光子晶体光纤的纤芯引入具有各向异性的微结构晶格，更容易获得高双折射特性，而且可以增大光纤的模场面积。

由于太赫兹波极易被传输介质材料吸收，因此，对于太赫兹波的传输来说，降低其吸收损耗是太赫兹光子晶体光纤的一个研究方向，而微结构纤芯光子晶体光纤在降低损耗，提高传输特性方面具有强大的优势。同时在纤芯中加入空气孔晶格可以有效的降低材料的限制损耗。此外，太赫兹波的波长为30μm-3mm，波长较长，所以太赫兹光子晶体光纤的晶格参数较大，便于加工制作。太赫兹波具有宽带性、低能性、穿透性、抗干扰性等诸多优点，使得太赫兹技术近年来蓬勃发展，高双折射太赫兹光子晶体光纤可广泛应用于太赫兹波产生、传输和探测领域，所以高双折射太赫兹光子晶体光纤非常具有发展前途。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高双折射蜣螂形纤芯光子晶体光纤。

为解决上述问题，本发明采取的技术方案为：

一种高双折射蜣螂形纤芯光子晶体光纤，包括包层，该包层采用正六角晶格排列的圆形空气孔，包层内部嵌入纤芯，其特征在于，所述纤芯包括横向排列的两个中心空气孔、横向设置的两条空气孔直臂以及纵向设置的四条空气孔螺旋臂。

进一步地，所述中心空气孔设置在纤芯的中心位置，沿所述中心空气孔设置有螺旋弧度不同的空气孔直臂和空气孔螺旋臂。

进一步地，所述圆形空气孔的半径为R，间距为Λ。

进一步地，Λ＝95μm、R＝45.42μm。

进一步地，所述中心两个空气孔的半径为r0，间距为Λ₀。