[发明专利]一种高双折射低限制损耗光子准晶光纤有效

专利信息
申请号: 202011265731.0 申请日: 2020-12-11
公开(公告)号: CN112363269B 公开(公告)日: 2022-06-24
发明(设计)人: 刘强;任宗欢;孙宇丹;刘超;李贤丽;韩建;付天舒;刘伟;吕靖薇;吕婷婷;杨琳;汪发美 申请(专利权)人: 东北石油大学
主分类号: G02B6/02 分类号: G02B6/02
代理公司: 大庆禹奥专利事务所 23208 代理人: 朱林;杨立芹
地址: 163000 黑龙江省*** 国省代码: 黑龙江;23
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摘要:
搜索关键词: 一种 双折射 限制 损耗 光子 光纤
【说明书】:

发明涉及一种光子准晶光纤,具体涉及一种高双折射低限制损耗光子准晶光纤,光纤包层上分布有八重型光子准晶结构排布的第一空气孔,在第二层、第三层和第四层所构成的每个菱形区域内嵌入了一个直径小于第一空气孔的第二空气孔,在光纤纤芯区域周围分布有6个圆形空气孔,包括2个直径小于第二空气孔的第三空气孔和4个直径小于第三空气孔的第四空气孔,且这2个第三空气孔与纤芯处的虚拟椭圆相切;光纤以Ge20Sb15Se65玻璃为基底材料。该准晶体光纤在包层处插入八个半径较小的空气孔,使得限制损耗更低;该光子准晶光纤采用全圆空气孔,制作难度大大降低,在实现高双折射的同时保持了低限制损耗的特点。

技术领域:

本发明涉及一种光子准晶光纤,具体涉及一种高双折射低限制损耗光子准晶光纤。

背景技术:

高双折射光子准晶光纤在保持光纤模式偏振态的作用上效果显著,在光纤传感、光通信、精密光学仪器等领域具有广阔的应用前景。商用保偏光纤的双折射大小约为10-4。为了提高双折射,研究人员利用光子晶体光纤(PCF)设计了高双折射光纤,光子晶体光纤(photonic crystal fiber,PCF)是其横截面的空气孔排列呈平移周期性的二维晶体结构,在通信波长双折射上达到10-2,与晶体结构相比,准晶体结构的格点排列具有旋转对称和长程指向性,是由一个正方形和一个正三角形或菱形和一个正方形组成的基本单元旋转而来的,可以得到具有6重,8重,10重,12重等多重准晶结构,还会出现2次和3次对称轴,甚至可能出现4次和6次对称轴。研究表明,准晶体结构光纤(photonic quasi-crystal fiber,PQF)具有普通光纤和传统光子晶体光纤所不具备的一些优良传输特性,比如,对单模操作具有较大的截止孔径比、近零的超平坦色散、两个低损耗波导的光子带隙、较大的负色散、较大的模场面积等。

近几年来,为了提高设计结构的双折射,研究人员采用了多种不同的方法去提高双折射,比如在纤芯处采用高折射率的椭圆纤芯,例如在2018年S.Maheswaran采用了在纤芯插入一个用碲酸盐玻璃为材料的椭圆芯来获得高双折射。在纤芯周围采用不同形状的空气孔,也有的结构采用高折射率的材料替代二氧化硅作为基底来获得高双折射,例如以ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF(ZBLAN)的光子准晶光纤,并且改变纤芯左右两侧圆形空气孔为柚子型空气孔,用两种方式来获取高双折射。也有很多结构采用不同形状的空气孔来增加结构的非对称性来获得高双折射,比如在包层采用椭圆空气孔或者菱形空气孔,也有一些研究人员在纤芯处插入椭圆形空气孔等方式来获得高双折射。但是这样在制作方面难度就会大大的提高,相对于其他类型空气孔排列的高双折射光纤,针对用全圆空气孔制作而成的高双折射光纤具有很大的意义。

发明内容:

本发明的目的是提供一种高双折射低限制损耗光子准晶光纤,在保持双折射的同时模场分布集中,在制作难度上有了极大的改善。采用了全圆空气孔而且空气孔排列具有严格的对称性;该准晶体光纤在包层处空气孔排列采用八重准晶体结构;该准晶体光纤在包层处插入八个半径较小的空气孔,使得限制损耗更低;该准晶体光纤在纤芯处空气孔对称排列,制造类椭圆的纤芯,使双折射得到大大的增强;在传感通讯方面具有较高的应用前景。

本发明采用的技术方案为:一种高双折射低限制损耗光子准晶光纤,所述光子准晶光纤包层上分布有八重Penrose型光子准晶结构排布的第一空气孔,其中在第二层、第三层和第四层所构成的每个菱形区域内嵌入了一个直径小于第一空气孔的第二空气孔,在光纤纤芯区域周围分布有6个圆形空气孔,所述6个圆形空气孔包括2个直径小于第二空气孔的第三空气孔和4个直径小于第三空气孔的第四空气孔,且这2个第三空气孔与纤芯处的虚拟椭圆相切;所述光子准晶光纤以Ge20Sb15Se65玻璃为基底材料。

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