[发明专利]一种太赫兹反谐振光纤偏振调控器

说明书

本发明公开了一种太赫兹反谐振光纤偏振调控器，包括：反谐振光纤、二氧化钒薄膜和脉冲调制激光源；所述反谐振光纤由空气纤芯、空芯薄壁管和管状外包层组成，所述管状外包层的内壁均匀分布所述空芯薄壁管；所述空芯薄壁管彼此之间无接触形成无节点式结构，所述空芯薄壁管环绕于所述空气纤芯周围作为内包层；所述二氧化钒薄膜沉积于所述空芯薄壁管内壁；所述脉冲调制激光源通过耦合进入所述空芯薄壁管内，激励所述二氧化钒薄膜发生相变，使空气纤芯中的太赫兹波发生偏振；控制不同空芯薄壁管内脉冲激光的通断与强度，可以对太赫兹波的偏振状态进行调控。本发明实现了基于HC‑ARF的高速波导偏振调控器件，补全了在偏振调控器件领域的空缺。

技术领域

本发明涉及光纤调控器件技术领域，尤其涉及一种太赫兹反谐振光纤偏振调控器。

背景技术

太赫兹(Terahertz,THz)波是频率为0.1～10THz的电磁波，在光谱中处于微波和红外光之间，因其在光谱中的特殊位置，同时具有优良的光子学和电子学特性。THz波具有许多独特的特点，如对非极化物质具有较高的穿透性，本身光子能量较低，并且具有宽带宽和大通信容量等特性。因此THz波可以广泛应用于医学成像、安全检查、环境监测、大气遥感以及基础物理研究等领域。

因为大气中的水蒸气对THz波具有较强的吸收，使得THz波在自由空间中传输时有较大的损耗并且难以控制其传输方向，所以低损耗高传输性能的THz波导成为了THz波应用的迫切需求。在众多波导研究中，空芯光纤作为一种新兴波导备受关注，通过巧妙的几何设计，空芯光纤将光束约束在光纤中间的空气孔中进行传输，导光介质为空气，与传统的固体导光介质相比，空气有更低的瑞利散射和非线性效应，所以光传输效果更加优异。其中HC-ARF(Hollow-core anti-resonant fiber，空芯反谐振光纤)在THz波段具有结构简单、高传输带宽、低传输损耗、高损伤阈值等特点，近年来引起了科研工作者们的广泛关注。

随着HC-ARF的不断发展，基于HC-ARF的THz器件如THz开关、调制器、偏振器等器件也成为THz应用一个新的研究方向。其中THz偏振调控器件是THz光谱和成像系统的重要器件，通过偏振器不但可以得到不同偏振状态下的THz波，而且可以获得不同的相位延迟从而直接获得物体的复介电常数。

现有的关于THz偏振调控器件的研究还在初级阶段，大多是利用“三明治”式的二维层结构进行偏振调控，这种结构虽然制作简单，但是相较波导调控器件来说在使用以及耦合方面有诸多不足，而且应用面较窄。

基于HC-ARF的波导偏振调控器件将调控功能集成于波导之内，与HC-ARF耦合更加方便，而且HC-ARF具有良好的传输特性，在实现调控功能的同时，还可以实现低损耗传输的效果。在HC-ARF高速发展的环境下，基于HC-ARF的波导偏振调控器件的研究逐渐提上日程。

发明内容

本发明提供了一种太赫兹反谐振光纤偏振调控器，本发明实现了基于HC-ARF的高速波导偏振调控器件，补全了HC-ARF在偏振调控器件领域的空缺，详见下文描述：

一种太赫兹反谐振光纤偏振调控器，所述调控器包括：反谐振光纤、二氧化钒薄膜和脉冲调制激光源；

所述反谐振光纤由空气纤芯、空芯薄壁管和管状外包层组成，所述管状外包层的内壁均匀分布所述空芯薄壁管；所述空芯薄壁管彼此之间无接触形成无节点式结构，所述空芯薄壁管环绕于所述空气纤芯周围作为内包层；所述二氧化钒薄膜沉积于所述空芯薄壁管内壁；

所述脉冲调制激光源通过耦合进入所述空芯薄壁管内，激励所述二氧化钒薄膜发生相变，使空气纤芯中的太赫兹波发生偏振；控制不同空芯薄壁管内脉冲激光的通断与强度，可以对太赫兹波的偏振状态进行调控。

其中，所述反谐振光纤内设有四个空芯薄壁管。所述反谐振光纤的材料为环烯烃共聚物。

进一步地，所述空芯薄壁管截面为圆形，所述空芯薄壁管厚度满足太赫兹波的反谐振周期。