[發明專利]一種新型圓形橢圓形混合空氣孔陣列的單模單偏振光子晶體光纖

有效

• 申請號: 201210392744.3
• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN102955198A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 黎昕;鄭宏軍;劉山亮
• 申請（專利權）人: 聊城大學
• 主分類號: G02B6/024
• 分類號: G02B6/024;G02B6/036
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種單模單偏振光子晶體光纖結構，具體涉及一種新型圓形橢圓形混合空氣孔陣列的單模單偏振光子晶體光纖，可廣泛應用于非線性光學、光通信、傳感等領域。

背景技術

自1996年英國科技工作者研制出第一條光子晶體光纖以來[1J.C.Knight，et?al，Opt.Lett.1996，21(19)：1547～1549.]，光子晶體光纖以其結構設計靈活、具有普通光纖無法比擬的突出優點等特性得到了科技工作者的廣泛關注和深入研究[1；2J.C.Knight，et?al，Science，1998，282：1476～1478；3?P.St.J.Russell，Science，2003，299：358～362.]，并使得光子晶體光纖廣泛應用于非線性光學、光通信、傳感等領域，應用前景異常廣闊。近年來，通過合理地改變光子晶體光纖設計結構，可以在一定帶寬范圍內成功實現單模單偏振運作。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、傳感、光通信等各種領域得到了密切關注和廣泛應用。相關研究小組相繼研究了單模單偏振光子晶體光纖，在1550nm波段附近50nm帶寬內實現了單模單偏振運用[4Daniel?A.Nolan，et?al，Opt.Lett.2004，29(16)：1855～1857.]，在波長727nm附近220nm帶寬范圍實現單偏振運作[5J.R.Folkenberg?et?al.Opt.Lett.2005，30(12)：1446～1448.]，在1300nm波段84.7nm帶寬和1550nm波段103.5nm帶寬范圍實現了單模單偏振運作[6Jian?Ju，et?al.J.Lightwave?Technol.2006，24(2)：825～830.]，實現了從460nm帶寬的單模單偏振運作[7Fangdi?Zhang?et?al.J.Lightwave?Technol.2007，25(5)：1184～1189.]，實現了560nm帶寬的單模單偏振運作[8Ming-Yang?Chen?et?al.J.Lightwave?Technol.2010，28(10)：1443～1446.]，實現了250nm帶寬的單模單偏振運作[9DoraJuan?Juan?Hu，et?al.Appl.Opt.2009，48(20)：4038～4043.]，低損耗單模單偏振運用帶寬為120nm[10Kunimasa?Saitoh?et?al，IEEE?Photonics?Technology?Letters，2003，15(10)：1384～1386.]，研究了600nm帶寬的單模單偏振運作[11?Hongjun?Zheng?et?al.Optical?Engineering，2011，50(12)，125003-1～6.]。本文提出了一種新型的圓形、橢圓形空氣孔混合點陣包層的光子晶體光纖，目的在于實現更寬帶寬的單模單偏振運作、色散平坦、負色散等特性，從而為光子晶體傳輸光纖及其相關器件等實用化提供理論支持，以彌補以往文獻研究中單模單偏振光纖在更寬帶寬方面和未涉及色散等方面的不足；并采用全矢量有限元方法和完美匹配層邊界條件研究了所提出的單模單偏振光子晶體光纖的單偏振、色散平坦、負色散等特性隨入射光波長變化情況。

專利申請內容

本發明提出了一種圓形橢圓形混合空氣孔陣列的單模單偏振光子晶體光纖，實現了更寬帶寬、色散平坦的單模單偏振運作，從而為光纖偏振器、光子晶體傳輸光纖等實用化提供了支持，以補充上述文獻研究在帶寬方面和未涉及色散等方面的不足；并給出了所提出的單模單偏振光子晶體光纖的各種特性及各種參量隨入射波長變化規律。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發明提出的單模單偏振光子晶體光纖橫截面整體上是由純二氧化硅基質和圓形、橢圓空氣孔點陣組成，光纖內包層由圓形空氣孔呈正方形陣列排列，外包層由三層橢圓形空氣孔呈六角形陣列排列。包層六角形格子橢圓空氣孔點陣使得光纖具有單模雙折射特性，確保了x偏振模的限制損耗足夠小，增加了y偏振模的限制損耗，使y偏振模得到足夠的衰減，從而實現單模單偏振運用。內包層圓形空氣孔點陣使光纖具有較低的色散。

本發明的有益效果是：

實現了寬帶寬單模單偏振的運用；在入射光波長1.193μm至1.384μm范圍內，該光纖呈現出寬帶寬、色散平坦特性，使其在光傳輸等領域具有廣闊應用前景。該光纖具有500nm范圍的負色散區域，可以用于常規光纖長波長波段的色散補償。

附圖說明