[發明專利]一種具有慢光特性的光子晶體光纖

有效

• 申請號: 201611234908.4
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106772780B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 姜海明;安文斌;趙蕊月;陳純;王二壘;謝康;胡志家;劉晨
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

本發明公開了一種具有慢光特性的光子晶體光纖，其主體為呈正方形排布的小圓形空氣孔，背景材料為As₂Se₃玻璃，在光子晶體光纖纖芯處的九個小圓形空氣孔內被四個大圓形空氣孔取代，所有圓形孔內都填充空氣。本發明在基于受激布里淵散射效應條件下，實現了較低泵浦功率獲得具有較大時間延遲量的慢光傳輸方法，其將在全光通信、光緩存器、數據同步和光延遲線等方面發揮重要的作用。

技術領域

本發明涉及光纖領域，具體是一種具有慢光特性的光子晶體光纖。

背景技術

減慢光脈沖的傳輸速度（慢光）被認為是未來光通信系統中的關鍵技術之一，且在光延遲線、數據同步和光緩存等方面均具有重要的應用前景。基于受激布里淵散射（SBS）的慢光傳輸是目前慢光領域的一大熱點。其優點在于：只要相應改變泵浦波長，布里淵放大可工作于任意波長；布里淵增益可根據泵浦功率大小進行調節，從而改變時間延遲大小，實現可控制時間延遲；布里淵增益效率較高，低的泵浦功率可得到大的信號增益，從而實現大的信號時間延遲。

在光纖中基于受激布里淵散射實現慢光和快光傳輸的設想最早是由杜克大學的D. J. Gauthier于2004年提出（參考文獻D. J. Gauthier. Physics and applicationsof slow light. Duke University, July 27, 2004）。2005年，由瑞士Luc Thevenaz研究小組中的K. Y. Song（參考文獻K. Y. Song, M. G. Herraez and L. Thevenaz.Observation of pulse delaying and advancement in optical fibers usingstimulated Brillouin scattering. Opt. Express. 2005, 13）和美國康奈爾大學的Y.Okawachi分別在實驗上觀察到慢光延遲現象（參考文獻Y. Okawachi, M. S. Bigelow, J.E. Sharping, Z. Zhu and A. Schweinsberg. Tunable all-optical delay viaBrillouin slow light in an optical fiber. Phys. Rev. Lett. 2005, 94）。然而，標準的單模光纖非線性系數較小，必須使用較高的泵浦功率或者較長的光纖但這樣容易導致其他的非線性效應。采用特種光纖因非線性系數大可以減小光纖長度，從而提高效率。2006年，英國南安普敦大學光電研究中心C. Jauregui等人采用高非線性2m長Bi-HNL光纖，在泵浦功率為400mW時獲得了46ns的慢光延遲（參考文獻C. Jauregui, H. Ono, P.Petropoulos and D. J. Richardson. Four-fold reduction in the speed of lightat practical power levels using Brillouin scattering in a 2-m bismuth-oxidefiber. in Proc. OFC 2006）。2010年，南開大學現代光學研究所趙軍發等人采用70m長的硅基光子晶體光纖作為慢光介質，在泵浦功率為101mW情況下獲得了30ns的慢光延遲（參考文獻 趙軍發,楊秀峰,李元等.光子晶體光纖中受激布里淵散射慢光研究[J]. 光子學報,2010, 30）。2014年，Than Singh Saini等人采用1m長的背景材料為Tellurite的光子晶體光纖作為慢光介質，在泵浦功率為140mW情況下獲得了88ns的慢光延遲，但延遲時間還需進一步提高（參考文獻T. S. Saini, A. Kumar，and R. K. Sinha. Stimulated Brillouinscattering based tunable slow light in tellurite photonic crystal fiber. inProc. OFC 2014）。2016年，Ravindra Kumar Sinha等人采用1m長的背景材料為As₂Se₃-Chalcogenide的光子晶體光纖，在100mW的泵浦功率下獲得137.4ns的慢光延遲，但延遲時間需要進一步增大并且泵浦功率還需進一步減小（參考文獻Ravindra Kumar Sinha,Ajeet Kumar, et al. Analysis and Design of single-mode As2Se3-chalcogenidephotonic crystal fiber for generation of slow light with tunable features[J].IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPTICS, 2016, 21）。