雙折射光子晶體光纖制造技術

本發明專利技術公開了一種雙折射光子晶體光纖，所述光纖的橫截面包括纖芯和包層，所述包層中空氣孔沿縱向中心軸由上而下分隔成上層、中間層和下層，形成三明治結構排列，所述上層、下層的每相鄰的三個大空氣孔構成正三角形，所述中間層的小空氣孔在光纖背景材料中呈均勻的矩陣排列；所述縱向中心軸與所述橫向中心軸相交的小空氣孔位置為實心材料替代構成纖芯，布置在縱向中心軸上緊挨著纖芯的兩個小空氣孔以及布置在橫向中心軸上緊挨著纖芯的兩個小空氣孔分別各自由相同大小的橢圓形空氣孔替代。本發明專利技術通過改進已有的三明治結構，將纖芯周圍的四個空氣孔設計為橢圓形空氣孔，在相同參數條件下，能夠明顯提高光纖的雙折射參數。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種具有強雙折射效應的雙折射光子晶體光纖。
技術介紹
光纖的雙折射效應強弱可用兩個正交方向上的折射率差表示，δη=|ηχ-ηγ|，其中ηχ和％分別是兩個正交方向上的模式有效折射率。通過將纖芯設置成橢圓結構，可形成B 10_6的弱雙折射效應，通過在纖芯的對稱兩側插入硼硅玻璃材料引起應力雙折射可形成B 10_4的雙折射光纖。雙折射光纖可用作保偏光纖或制成偏振器件，在信息傳輸或光學技術中具有廣闊的應用前景。光子晶體光纖又稱為多孔光纖或微結構光纖。在光纖端面上，規則排列的許多空氣孔在背景材料中沿軸向伸長，在光纖的中心位置缺失一個空氣小孔，代之以實心的背景材料，或者插入折射率高于背景材料的其它材料形成導光的纖芯，而外圍空氣孔在背景材料中的均勻排列形成包層，光模場基本限定在中心位置高折射率區域，這類光纖是通過全內反射原理導光的。光纖端面結構具有靈活可控的排布特性，通過空氣孔在兩個正交方向上的不對稱排布，使光場模式在兩個正交方向具有不同的折射率，從而形成強的雙折射效應。傳統型三明治結構為中間層空氣孔均勻大小的，其雙折射效應相對比較低。
技術實現思路
為了克服現有光纖中實現強雙折射效應較難以及在光子晶體光纖中實現雙折射效應不夠強的缺點，本專利技術提供一種結構簡便、容易制作的可實現強雙折射效應的雙折射光子晶體光纖。本專利技術采用的技術方案是:—種雙折射光子晶體光纖，沿所述的光纖軸向有規律地排列著許多空氣孔道，所述的空氣孔道沿光纖軸線平行排列，所述光纖的橫截面上空氣孔在光纖背景材料上分別沿縱向中心軸、橫向中心軸對稱布置，所述的橫截面包括纖芯和包層，所述的包層為包圍所述纖芯的分布著空氣孔的外圍區域，其特征在于:所述包層中空氣孔沿豎向中心軸由上而下分隔成上層、中間層和下層形成的三明治結構排列，所述上層、下層的大空氣孔大小相同，所述大空氣孔均勻分布在光纖背景材料中且呈周期性排列，相鄰排的大空氣孔相互錯位，間隔排的大空氣孔相互對準，每相鄰的三個大空氣孔構成正三角形；所述中間層的小空氣孔大小相同，所述的小空氣孔的直徑小于大空氣的直徑，所述的小空氣孔在光纖背景材料中呈均勻的矩陣排列，所述矩陣的總排數和總列數都成單數，中間列的小空氣孔圓心都布置在所述的縱向中心軸上，中間行的小空氣孔圓心都布置在所述的橫向中心軸上；所述縱向中心軸與所述橫向中心軸相交的小空氣孔位置被實心材料所替代構成所述纖芯，布置在縱向中心軸上緊挨著纖芯的兩個小空氣孔以及布置在橫向中心軸上緊挨著纖芯的兩個小空氣孔分別各自由相同大小的橢圓形空氣孔替代，所述橢圓形空氣孔的長直徑與橫向中心軸平行或重疊。進一步，所述光纖端面的背景材料為硅玻璃材料。更進一步，所述光纖端面的背景材料為聚合物材料。本專利技術的有益效果體現在:通過改進已有的三明治結構，將纖芯周圍的四個空氣孔設計為橢圓形空氣孔，在相同參數條件下，能夠明顯提高光纖的雙折射參數。附圖說明圖1是本專利技術實施例一的橫截面示意圖；圖1中，1-上下兩層中的大空氣孔，2-橫截面上的背景材料，3-中間層的小空氣孔，4-纖芯周圍的橢圓形空氣孔，5-三明治結構中的上層，6-三明治結構中的中間層，7-三明治結構中的下層，8 —橫向中心軸，9 一縱向中心軸。圖2是圖1示例中光纖在兩個正交方向上的有效折射率之差隨波長的變化情況，所謂傳統型三明治結構為中間層小空氣孔均勻大小，而我們所做的改進體現在對纖芯周圍的四個空氣孔設計為橢圓形。圖2對比了改進前后的雙折射參數，改進型結構將光纖的雙折射參數提高了將近一個數量級。具體實施例方式實施例一:參照圖1和圖2，雙折射光子晶體光纖，沿所述的光纖軸向有規律地排列著許多空氣孔道，所述的空氣孔道沿光纖軸線平行排列，所述光纖的橫截面上的空氣孔在光纖背景材料上分別沿縱向中心軸9、橫向中心軸8對稱布置，橫截面結構示意圖如圖1所示，整個端面上的背景材料2為石英，折射率為1.45。所述的橫截面包括纖芯和包層，所述的包層為包圍所述纖芯的分布著空氣孔的外圍區域，所述包層中空氣孔沿縱向中心軸由上而下分隔成上層5、中間層6和下層7形成的三明治結構排列，所述上層5、下層6的大空氣孔I大小相同，所述大空氣孔I均勻分布在光纖背景材料2中且呈周期性排列，相鄰排的大空氣孔相互錯位，間隔排的大空氣孔相互對準，每相鄰的三個大空氣孔構成正三角形；所述中間層6的小空氣孔3大小相同，所述的小空氣孔3的直徑小于大空氣的直徑，所述的小空氣孔3在光纖背景材料2中呈均勻的矩陣排列，所述矩陣的總排數和總列數都成單數，中間列的小空氣孔圓心都布置在所述的縱向中心軸上，中間行的小空氣孔圓心都布置在所述的橫向中心軸上；所述縱向中心軸與所述橫向中心軸相交的小空氣孔位置被實心材料所替代構成所述纖芯，布置在縱向中心軸上緊挨著纖芯的兩個小空氣孔以及布置在橫向中心軸上緊挨著纖芯的兩個小空氣孔分別各自由相同大小的橢圓形空氣孔4替代，所述橫向中心軸上的橢圓形空氣孔的長直徑與橫向中心軸重疊，所述縱向中心軸上的橢圓形空氣孔的長直徑與橫向中心軸平行。上、下兩層5、7中每個空氣孔I的直徑為Cl1=0.85 μ m,上、下兩層中大空氣孔I按照本
公認的正三角形規則在背景材料2中均勻排列，相鄰空氣孔的間距為Λ=1 μ m，中間層6的小空氣孔3的直徑為d2=0.7 μ m，中間層6的小空氣孔橫向間距等同于Λ=1 μ m，縱向間距為d3=0.866 μ m,纖芯周圍四個橢圓形空氣孔4的長軸半徑為a=0.7 μ m,短軸半徑為 b=0.5 μ m。圖2顯示本實施例即將纖芯周圍四個空氣孔4設計為橢圓形之后，光纖的雙折射參數提高了將近一個數量級，模式沿兩個主軸方向上的有效折射率之差在1.55 μ m達到8.5Χ1(Γ3。實施例二:一種雙折射光子晶體光纖，在光纖橫截面上的背景材料為聚合物材料，其它結構及參數同實施例一，。本說明書實施例所述的內容僅僅是對專利技術構思的實現形式的列舉，本專利技術的保護范圍不應當被視為僅限于實施 例所陳述的具體形式，本專利技術的保護范圍也及于本領域技術人員根據本專利技術構思所能夠想到的等同技術手段。權利要求1.一種雙折射光子晶體光纖，沿所述的光纖軸向有規律地排列著許多空氣孔道，所述的空氣孔道沿光纖軸線平行排列，所述光纖的橫截面上空氣孔在光纖背景材料上分別沿縱向中心軸、橫向中心軸對稱布置，所述的橫截面包括纖芯和包層，所述的包層為包圍所述纖芯的分布著空氣孔的外圍區域，其特征在于:所述包層中空氣孔沿縱向中心軸由上而下分隔成上層、中間層和下層形成的三明治結構排列，所述上層、下層的大空氣孔大小相同，所述大空氣孔均勻分布在光纖背景材料中且呈周期性排列，相鄰排的大空氣孔相互錯位，間隔排的大空氣孔相互對準，每相鄰的三個大空氣孔構成正三角形；所述中間層的小空氣孔大小相同，所述的小空氣孔的直徑小于大空氣的直徑，所述的小空氣孔在光纖背景材料中呈均勻的矩陣排列，所述矩陣的總排數和總列數都成單數，中間列的小空氣孔圓心都布置在所述的縱向中心軸上，中間行的小空氣孔圓心都布置在所述的橫向中心軸上；所述縱向中心軸與所述橫向中心軸相交的小空氣孔位置被實心材料所替代構成所述纖芯，布置在縱向中心軸上緊挨著纖芯的兩個小空氣孔以及布置在橫向中心軸上緊挨著纖芯的兩個小空氣孔分別各自由相同大小的橢圓形空氣孔替代，所述橢圓形空氣孔本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種雙折射光子晶體光纖，沿所述的光纖軸向有規律地排列著許多空氣孔道，所述的空氣孔道沿光纖軸線平行排列，所述光纖的橫截面上空氣孔在光纖背景材料上分別沿縱向中心軸、橫向中心軸對稱布置，所述的橫截面包括纖芯和包層，所述的包層為包圍所述纖芯的分布著空氣孔的外圍區域，其特征在于：所述包層中空氣孔沿縱向中心軸由上而下分隔成上層、中間層和下層形成的三明治結構排列，所述上層、下層的大空氣孔大小相同，所述大空氣孔均勻分布在光纖背景材料中且呈周期性排列，相鄰排的大空氣孔相互錯位，間隔排的大空氣孔相互對準，每相鄰的三個大空氣孔構成正三角形；所述中間層的小空氣孔大小相同，所述的小空氣孔的直徑小于大空氣的直徑，所述的小空氣孔在光纖背景材料中呈均勻的矩陣排列，所述矩陣的總排數和總列數都成單數，中間列的小空氣孔圓心都布置在所述的縱向中心軸上，中間行的小空氣孔圓心都布置在所述的橫向中心軸上；所述縱向中心軸與所述橫向中心軸相交的小空氣孔位置被實心材料所替代構成所述纖芯，布置在縱向中心軸上緊挨著纖芯的兩個小空氣孔以及布置在橫向中心軸上緊挨著纖芯的兩個小空氣孔分別各自由相同大小的橢圓形空氣孔替代，所述橢圓形空氣孔的長直徑與橫向中心軸平行或重疊。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭淑琴，馬駿，王建芬，李剛，
申請(專利權)人：浙江工業大學，
類型：發明
國別省市：