[發明專利]一種光子晶體光纖

有效

• 申請號: 200710021762.X
• 申請日: 2007-04-27
• 公開（公告）號: CN101051100A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 陳鶴鳴;武劍鋒;王文軒;汪靜麗
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明是一種光纖通信傳輸介質(光子晶體結構)，尤其是一種光子晶體光纖的結構的通信傳輸介質，涉及光通信傳輸介質的技術領域。

背景技術

隨著人們對通信量需求的急劇增加，網絡的傳輸和交換系統面臨新的挑戰，從某種程度上，推動了光纖通信技術的發展。作為光信號傳輸載體的光纖技術，研究在不斷深化。目前一種新型的光子晶體光纖，因為其獨特的傳輸性能成為研究的熱點。

根據傳光機制的不同，光子晶體光纖主要分為以下兩類：全內反射型光子晶體光纖和光子帶隙型光子晶體光纖。其中全內反射型光子晶體光纖是利用全反射來限制光在折射率相對較高的纖芯中傳輸的；而光子帶隙型光子晶體光纖則是利用光子禁帶效應以限制光在光纖中的傳輸。

光子晶體光纖通常采用周期性排列的結構，例如，沿軸向均勻排列著空氣孔或介質柱；沿橫截面光纖結構呈二維周期性分布空氣孔和介質柱。

正因為光子晶體光纖的周期性結構，所以光子晶體光纖具有以下優勢：可以通過改變纖芯面積，以消弱或加強光纖的非線性效應；可以靈活的設計色散和色散斜率，提供寬帶色散補償；可以極大的提高耦合效率；可以很大程度上降低損耗等。

傳統的光子帶隙型光子晶體光纖結構中，在橫截面中，周期性分布著介質柱和襯底，通過改變介質柱的尺寸，相互間的位置關系以及介質柱和襯底之間的折射率差，可以對光纖的傳輸性能進行改善。然而，其光子晶體光纖的帶隙圖并不是很理想，因此這種光子晶體光纖的傳輸帶寬不是很寬。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種的光子晶體光纖，該光纖通過在傳統光子晶體光纖的中心處引入一中心結構，可以極大程度上改善光子晶體光纖的帶隙，具有更寬的傳輸帶寬，并且制作簡單，應用廣泛的優點。

技術方案：為了適應未來光纖通信技術的發展，使光子晶體光纖能夠獲得更大的傳輸帶寬，我們提出了一種的光子晶體光纖結構，該光子晶體光纖比傳統的光子晶體光纖可以在更大的頻率范圍內支持光纖的單模傳輸。

本發明所提出的光子晶體光纖包括周期性分布的介質柱、襯底、中心結構；其中，介質柱沿光纖中心軸線呈正四邊形周期性分布在襯底上，并與襯底的軸線平行，在襯底的軸線上設有中心結構，中心結構近似為圓形。中心結構是以光纖中心軸線為圓心作圓，并把所述周期性分布介質柱的最內層4個介質柱涵蓋其中，中心結構有中心三角形介質柱、矩形介質柱以及邊緣三角形介質柱三種形式。襯底可以為硅材料，或為塑料材料。介質柱其橫截面為圓形，介質柱可以由空氣構成也可以是具有正折射率或負折射率的材料構成。

為了便于描述介質柱之間的周期性分布特點，我們把光纖橫截面分為四個象限，每個象限的介質柱和其它象限分布的介質柱關于原點、X、Y軸對稱。我們取光子晶體光纖的第一象限分析介質柱之間的位置。我們設定介質柱半徑為R，介質柱之間的距離為T。

在X軸上和Y軸上，各介質柱中心坐標分別為(R+T，R+T)、(3R+2T，R+T)、(5R+3T，R+T)、(7R+4T，R+T)、(R+T，3R+2T)、(3R+2T，3R+2T)、(5R+3T，3R+2T)、(7R+4T，3R+2T)、(R+T，5R+3T)、(3R+2T，5R+3T)、(5R+3T，5R+3T)、(R+T，7R+4T)、(3R+2T，7R+4T)。由此可以獲得介質柱的位置關系。在此基礎上，以原點為圓心，作圓，該圓可以正好把圓心坐標為(R+T，R+T)的介質柱涵蓋其中，由此我們可以得出中心結構的尺寸。

有益效果：本發明提出的一種新型的光子晶體光纖，通過在光纖的中心處引入一個近似為圓形的中心結構。采用這種結構的光子晶體光纖，其中呈正方形周期性分布的介質柱、襯底和中心結構的共同作用下，光子帶隙型光子晶體光纖的帶隙圖明顯增強，也就是說，這種結構的光子晶體光纖可傳送的光波長范圍有了明顯提高，結合波分復用系統的日益成熟和完善，可以在一根光纖上復用傳送更多的波長信號，因此系統的傳輸容量大大提高，此光子晶體光纖可廣泛應用于未來大容量遠距離的光傳輸系統中，并且具有損耗低的特點。此外該結構的光子晶體光纖可靈活改變介質柱的直徑、介質柱之間的距離、中心結構的大小等，因此可以根據需要設計其損耗、色散、傳輸帶寬等光學性能。該結構的光子晶體光纖由于引入中心結構，制作和生產相對于傳統正四邊形光子晶體光纖更為方便。

附圖說明

圖1是傳統結構的光子晶體光纖的結構圖，圖中有：周期性排列的介質柱1；襯底2。

圖2為本發明光子晶體光纖的結構圖，圖中有：周期性排列的介質柱1，襯底2，中心結構3。