[实用新型]一种光子晶体光纤偏振分束器

说明书

本实用新型公开了一种光子晶体光纤偏振分束器，包括纤芯和包层，所述包层上设有多个圆形的空气孔，包层上与所述纤芯接触部位的中心位置未设置空气孔，所述接触部位设有由空气孔直径增大形成的第一类空气孔和由空气孔直径减小形成的第二类空气孔，所述第一类空气孔有两个，所述第二类空气孔有四个，所述第二类空气孔分别对称设置于两个第一类空气孔的连线两侧且沿所述接触部位的中心位置对称分布。本实用新型采用在实际工程中容易制作的三角形排列的圆形空气孔，同时，通过设计两个纤芯和耦合通道的结构，实现耦合长度短、结构简单、高消光比和不受制作工艺限制的光子晶体光纤偏振分束器。

技术领域

本实用新型涉及光学通信系统技术领域，具体的说，是一种光子晶体光纤偏振分束器。

背景技术

偏振分束器被广泛应用于光传感、光通讯以及光电检测等系统中，它能够将偏振光的两个正交偏振态分离开来。然而，传统偏振分束器存在制作工艺比较复杂、耦合长度较长以及消光比较低的缺点。自从1996年Knight等人首次制造出光子晶体光纤(photoniccrystal fiber，PCF)以来，因其较之普通光纤拥有优异的特性，如高双折射、无截止单模传输和高非线性等，引起了科研人员的广泛关注。另外，其灵活的结构设计也为设计双芯的高性能偏振分束器提供了新的途径。目前，提出的光子晶体光纤的偏振分束器从工作原理上可分为两大类：一是利用二重对称结构产生的高双折射，使两个偏振模式产生不同的耦合长度。对于此种方式，需要调整光纤截面不同的结构参数，使两个正交偏振模式的耦合长度的比值满足m：n(m，n均是正整数且奇偶性不同，如1/2，2/3等)，即能达到实现两个偏振光分离的目的，另外一种则是利用双芯或多芯光纤的谐振现象，通过调节结构参数使入射纤芯的一个偏振模式与其他纤芯传输模的有效折射率相匹配而使之发生谐振，同时保证另外一个偏振模式相位不匹配而不能产生谐振，从而达到偏振模式分离的目的。采用匹配耦合理论可以实现一种宽带的、高消光比偏振分束器。

基于上述方法能够实现宽带宽或高消光比等一些特性的偏振分束器件，性能明显优于传统偏振分束器，但这类分束器对空气孔的几何结构通常具有较苛刻的要求。其后，又提出了全椭圆结构的双芯光子晶体光纤偏振分束器，然而，该分束器存在实际工程中椭圆空气孔难以制作的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光子晶体光纤偏振分束器，用于解决现有技术中光子晶体偏振分束器对空气孔结构的几何结构要求苛刻，制作工作复杂、耦合长度较长以及消光比较低的问题。

本实用新型通过下述技术方案解决上述问题：

一种光子晶体光纤偏振分束器，包括纤芯和包层，所述包层上设有多个圆形的空气孔，包层上与所述纤芯接触部位的中心位置未设置空气孔，所述接触部位设有由空气孔直径增大形成的第一类空气孔和由空气孔直径减小形成的第二类空气孔，所述第一类空气孔有两个，所述第二类空气孔有四个，所述第二类空气孔分别对称设置于两个第一类空气孔的连线两侧且沿所述接触部位的中心位置对称分布。

原理：

包层由背景材料制成，背景材料包括二氧化硅玻璃、软玻璃材料或聚合物材料。空气孔采用圆形，避免了采用其他形状的空气孔导致的制作工艺复杂的问题。在包层与纤芯的接触处增大了两个空气孔的直径，形成了两个第一类空气孔，增加了光纤双折射，使x方向和y方向两个偏振态耦合长度差异更大，从而达到了偏振分束的目的。在包层与纤芯的接触处减小了四个空气孔的直径，形成了第二类空气孔，即空气孔的直径为d，第一类空气孔的直径为d₁，第二类空气孔的直径为d₂，那么，有，d₁＞d＞d₂。第二类空气孔相比原来的空气孔直径减小，使得背景材料面积增加，即拓宽了能量耦合通道，使传输模对应的耦合长度减小，从而使器件长度变短。

进一步地，所述空气孔采用正三角形晶格排列。