[发明专利]双芯太赫兹光纤耦合器有效

专利信息
申请号: 202110059358.1 申请日: 2021-01-15
公开(公告)号: CN112859245B 公开(公告)日: 2022-04-15
发明(设计)人: 蔡十华;黄旭;王少华;罗浩洋;左翔宇;祝远锋 申请(专利权)人: 江西师范大学
主分类号: G02B6/27 分类号: G02B6/27
代理公司: 北京商专永信知识产权代理事务所(普通合伙) 11400 代理人: 周军;王鹏
地址: 330000 *** 国省代码: 江西;36
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摘要:
搜索关键词: 双芯太 赫兹 光纤 耦合器
【说明书】:

本发明公开一种双芯太赫兹光纤耦合器,包括两个第一类圆形介质管、一个第二类圆形介质管和两个圆柱体状的纤芯;第一类圆形介质管的外径小于第二类圆形介质管的内半径,纤芯的直径小于第一类圆形介质管的内径;第一类圆形介质管内切于第二类圆形介质管,或第一类圆形介质管沿垂直于切线的方向部分嵌入第二类圆形介质管;每个第一类圆形介质管内切有一个纤芯,或每个纤芯沿垂直于切线的方向部分嵌入一个第一类圆形介质管。本发明通过调整光纤结构参数可使两偏振模耦合长度相等,具有耦合长度偏振无关特性。耦合器长度较短,纤芯模的传输损耗小。第二类圆形介质管将纤芯传导模与外界环境隔离开,耦合器在运转过程中可免予外部环境的干扰。

技术领域

本发明涉及光纤通信领域,特别涉及一种对称悬挂双芯太赫兹光纤耦合器。

背景技术

太赫兹(Terahertz,THz)通常是指频率在0.1~10THz范围内的电磁波, 近十几年来,太赫兹波已被广泛的应用于各种物理和生物领域,如生物技术、通信和光谱学等。一个完整的THz系统一般由三个主要部分组成:THz辐射源、光波导和探测器。目前,THz辐射源和探测器越来越接近实用化,但THz 光纤及器件还处于理论和实验室研究阶段,原因是用以组成此波段所需光纤及光纤器件的低损耗透明材料比较匮乏,故THz系统主要采用自由空间传播的方式来实现THz波的传输,这导致THz系统体积庞大且需要精密的维护和校准,同时外界环境也会引起THz波较大的损耗,现阶段,太赫兹波的高效传输已经成为影响太赫兹技术发展的瓶颈。因此研制具有高品质的THz光纤及其器件具有重要的科学意义和实用价值。

双芯THz光纤耦合器是太赫兹系统中的重要部件之一,材料对THz波的强吸收对THz光纤耦合器设计提出了要求:(1)耦合器长度要短,减少传输损耗;(2)传导模能量主要分布在空气孔中降低吸收损耗;(3)两偏振模耦合长度相同,提高耦合器品质;(4)光纤耦合器结构简单,便于制备。

Ming-Yang Chen等[Ming-Yang Chen,et al.,“Design and analysis of a low-loss terahertzdirectional coupler based on three-corephotonic crystal fibreconfiguration,”J.Phys.D:Appl.Phys,2011,44:405104]提出了基于实心光子晶体光纤的指向耦合器,其x偏振模和y偏振模的耦合长度分别为1.968cm和 2.193cm,两种偏振模式之间的耦合长度差大于10%。该定向耦合器的纤心模式主要分布在基底材料中,这表明耦合器的传输损耗只能通过缩短耦合器的长度来降低。

钟华等[钟华,徐裕富,祝远锋,饶春芳,“一种双芯太赫兹光纤耦合器,”中国发明专利,CN201910759385.2]设计了一种悬挂亚波长芯太赫兹光纤耦合器,调整结构参数可使两偏振模具有相同的耦合长度,且耦合长度较短,但纤芯的支撑臂为矩形介质层,在光纤制备过程中矩形介质层易变形。

发明内容

本发明的目的是提供一种双芯太赫兹光纤耦合器,可以解决上述现有技术问题中的一种或几种。

根据本发明的一个方面,提供了一种双芯太赫兹光纤耦合器,主要包括:两个第一类圆形介质管、一个第二类圆形介质管和两个圆柱体状的纤芯;第一类圆形介质管的外径小于第二类圆形介质管的内半径,纤芯的直径小于第一类圆形介质管的内径;第一类圆形介质管内切于第二类圆形介质管,或第一类圆形介质管沿垂直于切线的方向部分嵌入第二类圆形介质管;每个第一类圆形介质管内切有一个纤芯,或每个纤芯沿垂直于切线的方向部分嵌入一个所述第一类圆形介质管;第一类圆形介质管、第二类圆形介质管和纤芯的圆心处在同一条直线上;每个纤芯位于第一类圆形介质管内远离第二类圆形介质管的一侧;纤芯的外表面与第一类圆形介质管的内表面之间形成第一类空气孔;第一类圆形介质管的外表面与第二类圆形介质管的内表面之间形成第二类空气孔;第一类圆形介质管、第二类圆形介质管、第一类空气孔和第二类空气孔为光纤包层,光纤包层整体呈全内反射结构。

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