[發(fā)明專利]一種太赫茲光纖

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310667058.7
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103645534A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 祝遠(yuǎn)鋒;陳明陽;張永康;楊繼昌;李悅;李倩倩;楊麗
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖通信領(lǐng)域，尤其涉及傳輸太赫茲波的光纖。

背景技術(shù)

太赫茲(?Terahertz,?THz)?通常是指頻率在0.?1~?10?THz范圍內(nèi)的電磁波,?其波段位于電磁波譜中的微波和紅外之間。THz?輻射在很多領(lǐng)域,如通信、傳感、成像、光譜學(xué)和醫(yī)學(xué)都有應(yīng)用的潛力。近年來，越來越多的國內(nèi)外課題組進(jìn)行了低損耗THz?波導(dǎo)的研究，由于空氣對THz的吸收近似為零，各種波導(dǎo)設(shè)計(jì)致力于即能束縛THz波在波導(dǎo)里傳輸又能將纖芯模能量更多的分布于空氣中，從而有效的降低材料吸收損耗,?例如亞波長光纖，多孔光纖和空心光纖。

亞波長光纖[S.P.?Jamison,?et?al.,?“Single-mode?waveguide?propagation?and?reshaping?of?sub-ps?terahertz?pulses?in?sapphire?fibers,”?Appl.?Phys.?Lett.,?2000?76:1987]采用亞波長尺寸的實(shí)心棒為高折射率纖芯，光纖周圍的空氣作為包層，由于光纖橫向直徑較小，傳導(dǎo)模更多的分布于纖芯周圍的空氣包層里，從而達(dá)到降低吸收損耗的目的。這種光纖的主要缺點(diǎn)是大部分傳導(dǎo)模能量分布于空氣包層中，傳輸過程易受外界環(huán)境影響。S.?Atakaramians?[S.?Atakaramians,et?al.,?“Porous?fibers:?a?novel?approach?to?low?loss?THz?waveguides,”?Opt.?Express，2008,?16(12):?8845]?提出的多空光纖以六角晶格排列的亞波長空氣孔組成的結(jié)構(gòu)為纖芯，纖芯外空氣作為包層，形成全內(nèi)反射光纖。空氣孔所占纖芯比例較大，模場能量大部分分布在空氣孔中，從而減少了材料對光的吸收。雖然此光纖能將大部分模場能量限制在纖芯中，但對光纖的任何接觸仍會嚴(yán)重影響纖芯模傳輸。Daru?Chen?[Daru?Chen?and?Haibin?Chen,?“A?novel?low-loss?Terahertz?waveguide:?Polymer?tube,”?Opt.?Express,?18,?3762-3767?(2010)]?提出了介質(zhì)管光纖，它以薄的低吸收損耗的介質(zhì)圓環(huán)作為光纖包層，圓環(huán)內(nèi)圓形空氣區(qū)域?yàn)槔w芯，THz波被有效的限制在空心的纖芯中，從而實(shí)現(xiàn)低吸收損耗，同樣的問題是這種光纖不便于接觸，其外表接觸環(huán)境的變化對THz波傳輸有比較大的影響。

空芯光子帶隙光纖是一種更優(yōu)的選擇，THz波在空芯中傳輸，即能實(shí)現(xiàn)THz波以低損耗長距離傳輸，又能有效的免除外界環(huán)境的干擾，但其傳輸帶寬受到光纖帶隙寬度的限制，一般傳輸帶寬不是很寬。[Y.?F.?Geng,?et?al.,?“Transmission?loss?and?dispersion?in?plastic?terahertz?photonic?band-gap?fibers,”?Appl.?Phys.?B,?2008?91:?333]?。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上的不足，本發(fā)明提供一種能實(shí)現(xiàn)低損耗、寬帶和免受外部干擾的折射率引導(dǎo)型太赫茲波微結(jié)構(gòu)光纖。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種太赫茲光纖，包括纖芯和包層，由周期性排布的層狀介質(zhì)和空氣層交替排布在x方向，在y方向排布相同的結(jié)構(gòu)，并通過外側(cè)的介質(zhì)圓管組成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。正交部分作為光纖的纖芯，正交部分以外的層狀介質(zhì)、空氣層、四個(gè)大的空氣孔和外側(cè)的介質(zhì)圓管作為光纖包層，整體呈全內(nèi)反射結(jié)構(gòu)。

為方便描述，做如下表示：層狀介質(zhì)排布周期為Λ，寬度為d，介質(zhì)圓管內(nèi)直徑為D，厚度為D₁。在縱向和橫向纖芯外側(cè)距離介質(zhì)圓管內(nèi)壁的距離均為M，在x和y方向排布的層狀介質(zhì)條數(shù)均為N。