一種高雙折射低損耗光子晶體光纖，包括纖芯和包層，纖芯由光纖中心部位的背景材料、四個圓孔a和兩個圓孔b共同構(gòu)成的纖芯高折射率區(qū)域，其在纖芯處呈兩個圓孔a夾一個圓孔b的兩列并行排列的微結(jié)構(gòu)纖芯；包層為包圍纖芯且直徑相同且呈正八邊形周期性排列的圓形空氣孔構(gòu)成的區(qū)域共四層，最內(nèi)層圓形空氣孔與四個圓孔a外切。本發(fā)明專利技術(shù)的優(yōu)點是：該光纖引入微結(jié)構(gòu)纖芯，具有二維旋轉(zhuǎn)對稱性，模式雙折性能高，比普通的光子晶體光纖高出一個數(shù)量級達(dá)到10-1；該光纖的限制損耗超低為10-6dB/km量級，適用作制作色散補償光纖；選用As2Se3作為背景材料，具有大的負(fù)色散特性，性能更加優(yōu)秀且易于操作。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】一種高雙折射低損耗光子晶體光纖，包括纖芯和包層，纖芯由光纖中心部位的背景材料、四個圓孔a和兩個圓孔b共同構(gòu)成的纖芯高折射率區(qū)域，其在纖芯處呈兩個圓孔a夾一個圓孔b的兩列并行排列的微結(jié)構(gòu)纖芯；包層為包圍纖芯且直徑相同且呈正八邊形周期性排列的圓形空氣孔構(gòu)成的區(qū)域共四層，最內(nèi)層圓形空氣孔與四個圓孔a外切。本專利技術(shù)的優(yōu)點是：該光纖引入微結(jié)構(gòu)纖芯，具有二維旋轉(zhuǎn)對稱性，模式雙折性能高，比普通的光子晶體光纖高出一個數(shù)量級達(dá)到10-1；該光纖的限制損耗超低為10-6dB/km量級，適用作制作色散補償光纖；選用As2Se3作為背景材料，具有大的負(fù)色散特性，性能更加優(yōu)秀且易于操作。【專利說明】一種高雙折射低損耗光子晶體光纖
本專利技術(shù)屬于光纖通信
，特別是一種高雙折射低損耗光子晶體光纖。
技術(shù)介紹
光子晶體光纖是一種帶有缺陷的二維光波導(dǎo)，由在軸向方向具有周期性微結(jié)構(gòu)空氣孔排列的石英材料構(gòu)成，通過微小空氣孔對光的約束，實現(xiàn)光的傳導(dǎo)。與傳統(tǒng)光纖相比，光子晶體光纖擁有其無法比擬的特性:無截止單模特性、高非線性、高雙折射特性、色散可調(diào)特性等。模式的雙折射是衡量保偏光纖性能的重要參數(shù)，它是由光纖兩個正交方向上的等效折射率差的不同而產(chǎn)生的，因而增大二者的折射率只差可以有效的迅速增大雙折射，提高光纖的保偏性能。高雙折射光子晶體光纖能夠被廣泛的應(yīng)用于激光器以及其他光學(xué)精密儀器的制造。由于高雙折射特性能夠很大程度上影響光學(xué)器件的性能，因而其設(shè)計及參數(shù)優(yōu)化是現(xiàn)階段研究的熱點，包層形狀及空氣孔形狀種類繁多。目前已報道的高雙折射光子晶體光纖主要分為以下幾類:1)在纖芯附近引入局部非對稱；2)具有各項異性的包層；3)在包層摻雜聚合物等；4)具有微結(jié)構(gòu)纖芯。最早報道設(shè)計并制作出具有高雙折射光子晶體光纖的文獻是2000年光學(xué)快報第25卷18期1325-1327頁發(fā)表的“高雙折射光子晶體光纖”，參見:0rtigosa B A, Knight JC，Wadsworth W J et.al.Highly birefringence photonic crystal fiber .0pticsLetter, 2000, 25 (18):1325-1327,文中報道了雙折射達(dá)3.7X 10_3的石英雙折射光子晶體光纖。2010年，張美艷設(shè)計了一種基于微結(jié)構(gòu)的矩形和橢圓纖芯的光子晶體光纖，通過調(diào)整孔徑以及微結(jié)構(gòu)纖芯的參數(shù)，能夠有效優(yōu)化光纖的性能。2012年，So Eun Kim提出在包層是橢圓孔結(jié)構(gòu)的纖芯引入一個小橢圓孔，通過優(yōu)化光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)，雙折射達(dá)1.94X10_2，限制損耗達(dá)0.1 dB/km。當(dāng)如，基于新的背景材料諸如硫化物、締酸鹽等的光子晶體光纖引起了極大的興趣，新材料的低損耗以及硫化物特有的大負(fù)色散特性使得光子晶體光纖的設(shè)計和制作有了更大的可能性，設(shè)計出同時具有高雙折射、低損耗以及大的負(fù)色散特性的光子晶體光纖成為了可能，其能夠良好的用于制作色散補償光纖。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是解決目前已有的光子晶體光纖雙折射較低同時損耗較大的問題，提供一種結(jié)構(gòu)相對簡單并且易于制作的高雙折射低損耗光子晶體光纖，該光子晶體光纖采用了八邊形包層并且引入了纖芯微結(jié)構(gòu)，具有比現(xiàn)有的光子晶體光纖更高的雙折射；采用了新的背景材料As2Se3，使得光纖擁有更低的限制損耗并且可以有很大的負(fù)色散，因而可以用作制作色散補償光纖。本專利技術(shù)的技術(shù)方案:一種高雙折射低損耗光子晶體光纖，包括纖芯和包層，包層折射率低于纖芯；纖芯由光纖中心部位的背景材料As2Se3、四個圓孔a和兩個圓孔b共同構(gòu)成的纖芯高折射率區(qū)域，其中圓孔a的直徑大于圓孔b的直徑，四個圓孔a和兩個圓孔b在纖芯處呈兩個圓孔a夾一個圓孔b的兩列并行排列的微結(jié)構(gòu)纖芯；包層為包圍纖芯且直徑相同且呈正八邊形周期性排列的圓形空氣孔構(gòu)成的區(qū)域，周期性排列的圓形空氣孔共四層，最內(nèi)層圓形空氣孔與四個圓孔a外切。所述圓孔a的直徑為0.56 μ m、圓孔b的直徑為0.44 μ m ;圓形空氣孔的直徑為I μ m、空氣孔的間距為1.5 μ m ;兩列并行排列圓孔的中心距為0.87 μ m。一種所述高雙折射低損耗光子晶體光纖的制備方法，步驟如下: O將一根直徑為3mm的As2Se3M料棒研磨成正八棱柱并沿軸線方向鉆一個直徑為1.6mm的孔,然后將其放在光纖拉絲塔上拉制成直徑為0.08mm的正八棱柱絲,拉絲溫度為1800-2000°C ； 2)把上述正八棱柱絲切成長度為25mm的柱絲，然后堆積需要的晶體結(jié)構(gòu)，將其再一次放到光纖拉絲塔中熔合、拉伸制成空氣孔間距為1.5μπι，得到更細(xì)的纖絲； 3)將上述纖絲堆積成八邊形結(jié)構(gòu)，中心用直徑相同的實心柱替換，對實心柱采用超聲波打孔法來完成微結(jié)構(gòu)纖芯的制作。一種所述高雙折射低損耗光子晶體光纖的應(yīng)用，用作制作色散補償光纖。本專利技術(shù)的優(yōu)點和有益效果 本專利技術(shù)提出了一種結(jié)構(gòu)相對簡單并且易于制作的高雙折射低損耗光子晶體光纖，通過引入纖芯微結(jié)構(gòu)，在纖芯處設(shè)置了兩列并行排列的三小圓結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有二維旋轉(zhuǎn)對稱性，表現(xiàn)出很高的模式雙折；該光子晶體光纖的模式雙折射比普通的光子晶體光纖(10_2量級)高出一個數(shù)量級，達(dá)到?ο—1量級，同時該光纖的限制損耗超低為10_6dB/km量級；該光纖由于選用As2Se3作為背景材料，因而具有大的負(fù)色散特性，；性能更加優(yōu)秀且適用于實際操作。【專利附圖】【附圖說明】圖1為該光子晶體光纖的截面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1.圓孔a 2.圓孔b 3.圓形空氣孔 4.背景材料5.纖芯 圖2為該光子晶體光纖計算得到的兩個正交方向上的模式折射率之差，即雙折射隨波長的變化關(guān)系圖。圖3為該光子晶體光纖計算得到的限制損耗隨波長的變化關(guān)系圖。圖4為該光子晶體光纖色散隨波長的變化關(guān)系圖。【具體實施方式】實施例: 一種高雙折射低損耗光子晶體光纖，如圖1所示，包括纖芯和包層，包層折射率低于纖芯；纖芯5由光纖中心部位的背景材料As2Se34、四個圓孔al和兩個圓孔b2共同構(gòu)成的纖芯高折射率區(qū)域，其中圓孔al的直徑大于圓孔b2的直徑，四個圓孔al和兩個圓孔b2在纖芯5處呈兩個圓孔al夾一個圓孔b2的兩列并行排列的微結(jié)構(gòu)纖芯；包層為包圍纖芯且直徑相同且呈正八邊形周期性排列的圓形空氣孔3構(gòu)成的區(qū)域，周期性排列的圓形空氣孔3共四層，最內(nèi)層圓形空氣孔3與四個圓孔al外切。該實施例中，圓孔al的直徑為0.56 μ m、圓孔b2的直徑為0.44 μ m ;圓形空氣孔3的直徑為I μ m、空氣孔的間距為1.5 μ m ;兩列并行排列圓孔的中心距為0.87 μ m。該高雙折射低損耗光子晶體光纖的制備方法，步驟如下: O將一根直徑為3mm的As2Se3M料棒研磨成正八棱柱并沿軸線方向鉆一個直徑為1.6mm的孔,然后將其放在光纖拉絲塔上拉制成直徑為0.08mm的正八棱柱絲,拉絲溫度為1800-2000°C ； 2)把上述正八棱柱絲切成長度為25mm的柱絲，然后堆積需要的晶體結(jié)構(gòu)，將其再一次放到光纖拉絲塔中熔合、拉伸，拉制成空氣孔間距為1.5μπι，得到更細(xì)的纖絲； 3)將上述纖絲堆積成八邊形結(jié)構(gòu)，中心用直徑相同的實心柱替換，對實心柱采用超聲波打孔法來完成微結(jié)構(gòu)纖芯的制作。所制得的高雙折射低損耗光子晶體本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種高雙折射低損耗光子晶體光纖，其特征在于：包括纖芯和包層，包層折射率低于纖芯；纖芯由光纖中心部位的背景材料As2Se3、四個圓孔a和兩個圓孔b共同構(gòu)成的纖芯高折射率區(qū)域，其中圓孔a的直徑大于圓孔b的直徑，四個圓孔a和兩個圓孔b在纖芯處呈兩個圓孔a夾一個圓孔b的兩列并行排列的微結(jié)構(gòu)纖芯；包層為包圍纖芯且直徑相同且呈正八邊形周期性排列的圓形空氣孔構(gòu)成的區(qū)域，周期性排列的圓形空氣孔共四層，最內(nèi)層圓形空氣孔與四個圓孔a外切。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曹曄，趙舜，童崢嶸，
申請(專利權(quán))人：天津理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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