[發明專利]一種由外向內短軸漸減橢圓空氣孔雙三角形陣列的單模單偏振光子晶體光纖

有效

• 申請號: 201110134596.0
• 申請日: 2011-05-13
• 公開（公告）號: CN102778723A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 鄭宏軍;劉山亮;于會山;黎昕
• 申請（專利權）人: 聊城大學
• 主分類號: G02B6/032
• 分類號: G02B6/032;G02B6/036;G02B6/024;G02B6/02
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所屬技術領域

本發明涉及一種光子晶體波導結構，具體涉及一種由外向內短軸漸減橢圓空氣孔雙三角形陣列的單模單偏振光子晶體光纖，可應用于光纖通信、光學信息處理等領域。

背景技術

光子晶體光纖也稱多空氣孔光纖或者微結構光纖。光子晶體光纖就結構而言，可以分為實芯光纖和空芯光纖。實芯光纖是將石英玻璃毛細管以周期性規律排列在石英玻璃棒周圍的光纖?？招竟饫w是將石英玻璃毛細管以周期性規律排列在石英玻璃管周圍的光纖。光子晶體光纖導光機理可以分為兩類：折射率導光機理(實芯光纖)和光子能隙導光機理(空芯光纖)。光子晶體光纖結構設計很靈活，具有各種各樣的小孔結構，導致光子晶體光纖具有奇異的特性，與普通單模光纖相比有著突出的優點：(1)單模傳輸帶寬非常寬。(2)靈活可控的模場面積和非線性系數。(3)可靈活地設計光子晶體光纖色散和限制損耗。(4)優良的雙折射效應。1996年，J.C.Knight等人研制出世界上第一根新型光波導-光子晶體光纖(photonic?crystal?fiber，PCF)[J.C.Knight等人，Opt.Lett.1996，21(19)：1547～1549]。1998年，J.C.Knight等人又研制出另一種新型光波導-光子帶隙光子晶體光纖(Photonic?Band?Gap?photonic?crystal?fiber，PBG-PCF)[J.C.Knight等人，Science，1998，282：1476～1478]。此后，光子晶體光纖具有的奇異特性引起了世界科技工作者的普遍關注和廣泛研究[P.St.J.Russell，Science，2003，299：358～362]，使得光子晶體光纖廣泛應用于原子和粒子引導捕獲、非線性光學、超連續光譜產生、脈沖壓縮與整形、高次諧波產生、四波混頻、波長變換、激光產生、短脈沖變換與控制等，應用前景非常廣闊。

近年來，通過恰當地設計光子晶體光纖，在一定的入射光波長范圍內可以成功實現單模單偏振運作。文獻[Daniel?A.Nolan等人，Opt.Lett.，2004，29(16)：1855～1857]研制出具有橢圓芯和雙圓空氣孔包層的光子晶體光纖，在1550nm波段附近50nm帶寬范圍內實現了單模單偏振運用；文獻[J.R.Folkenberg等人，Opt.Lett.，2005，30(12)：1446～1448]報道了具有三環圓空氣孔包層的單模光子晶體光纖在波長727nm附近220nm波長范圍支持單偏振運作；文獻[Jian?Ju等人，J.Lightwave?Technol.，2006，24(2)：825～830]以完美匹配層為邊界條件采用全矢量有限元方法研究了具有三角形點陣的圓空氣孔包層單模單偏振光子晶體光纖，在1300nm波段和1550nm波段附近分別實現了84.7nm帶寬和103.5nm帶寬的單模單偏振運作；文獻[Fangdi?Zhang等人，J.Lightwave?Technol.，2007，25(5)：1184～1189]設計了具有兩排大中心空氣孔的矩形格子點陣光子晶體光纖，實現了從1200nm到1660nm波長范圍內的單模單偏振運作；文獻[Ming-Yang?Chen等人，J.Lightwave?Technol.，2010，28(10)：1443～1446]提出了一種具有正方形格子點陣的寬帶寬單模單偏振光子晶體光纖，實現了從1475nm到2035nm波長范圍內的單模單偏振運作；文獻[Dora?Juan?Juan?Hu等人，Appl.Opt.，2009，48(20)：4038～4043]設計了具有三角形格子點陣橢圓空氣孔包層和圓空氣孔芯的光子晶體光纖，實現了從1350nm到1600nm波長范圍內的單模單偏振運作；文獻[Kunimasa?Saitoh等人，IEEE?Photonics?Technology?Letters，2003，15(10)：1384～1386]采用全矢量有限元方法研究了具有六角形格子點陣小圓空氣孔外包層和大圓空氣孔內包層的光子晶體光纖，低損耗單模單偏振運用帶寬達到120nm。文獻[Nader?A.Issa等人，Opt.Lett.，2004，29(12)：1336～1338]研究表明具有橢圓空氣孔的光子晶體光纖能夠較容易的制備。單模單偏振光子晶體光纖能夠有效消除偏振模色散和偏振模式耦合，在高功率光纖激光器、光纖陀螺、傳感、光通信等各種領域得到了密切關注和廣泛應用。單模單偏振光子晶體光纖研究的挑戰在于實現更寬帶寬、色散平坦的單模單偏振運作。

專利申請內容