[發(fā)明專利]一種基于金填充的超短雙芯光子晶體光纖偏振分束器

有效

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• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112230328B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 苑金輝;王珂;屈玉瑋;邱石;顏玢玢;王葵如;桑新柱;余重秀
• 申請（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué);北京科技大學(xué)
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;G02B6/024
• 代理公司: 北京睿馳通程知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11604
• 代理人: 張文平

本發(fā)明公開了一種基于金填充的超短雙芯光子晶體光纖偏振分束器，包括：纖芯區(qū)和包層區(qū)；所述纖芯區(qū)包含一個(gè)第一橢圓孔、兩個(gè)第二橢圓孔、兩個(gè)第三橢圓孔；所述第一橢圓孔位于所述纖芯區(qū)中央；兩個(gè)所述第二橢圓孔分別設(shè)置于所述第一橢圓孔垂直方向上下兩側(cè)，兩個(gè)所述第二橢圓孔中填充有金屬金；所述第一橢圓孔水平方向左右兩側(cè)分別為光纖的第一纖芯和第二纖芯；兩個(gè)所述第三橢圓孔分別設(shè)置于所述第一纖芯和第二纖芯水平方向左右兩側(cè)；所述包層區(qū)位于所述纖芯區(qū)的外層，所述包層區(qū)包括多個(gè)均勻設(shè)置的第一空氣圓孔和第二空氣圓孔；本分束器引入基于金填充的表面等離子體共振效應(yīng)，比全空氣孔型光子晶體光纖傳輸效果更好，器件長度更短。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光子晶體光纖分束器領(lǐng)域，特別涉及到一種基于金填充的超短雙芯光子晶體光纖偏振分束器。

背景技術(shù)

光子晶體光纖突出的特點(diǎn)隨著人們的關(guān)注逐漸被挖掘出來，光子晶體的突出特點(diǎn)都是光通信器件的迫切需求，而偏振分束器是光通信器件中重要的一個(gè)，光子晶體光纖對偏振分束器的作用也是映入人們的眼前。而光子晶體光纖具有靈活的結(jié)構(gòu)，新穎的特點(diǎn)，因此光子晶體光纖偏振分束器具有傳統(tǒng)分束器沒有的優(yōu)勢。偏振分束器具有將一束具有兩種偏振狀態(tài)的光分開來的功能，也因此作為重要的光學(xué)組件被廣泛應(yīng)用于光學(xué)通信系統(tǒng)中。目前人們在設(shè)計(jì)此類分束器時(shí)主要采用了以下方案：

(1)早期的偏振分束器大多數(shù)是依據(jù)雙折射原理，由傳統(tǒng)雙芯光纖制備而成。但傳統(tǒng)光纖往往雙折射較小，因此制備的分束器一般都具有體積大、消光比低、帶寬窄、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單一，限制了光通信系統(tǒng)集成化和傳輸容量。此外，基于傳統(tǒng)光纖的偏振分束器具有波長依賴特性，且工作波段單一，這大大限制了其應(yīng)用范圍。

(2)基于全空氣孔型光子晶體光纖。采用此方案設(shè)計(jì)的單偏振輸出的波長分束器，通常是在傳統(tǒng)的光子晶體光纖的基礎(chǔ)上，在其纖芯區(qū)和包層區(qū)構(gòu)造結(jié)構(gòu)雙折射結(jié)構(gòu)而成，其導(dǎo)光機(jī)理也和傳統(tǒng)的光子晶體光纖的相同。并且，此類分束器的纖芯和傳統(tǒng)的光子晶體光纖一樣，均是由空氣孔缺失而成，并且由于其芯區(qū)為了構(gòu)造雙折射結(jié)構(gòu)，因此其纖芯一般不是規(guī)則的圓形。但是此類分束器由于雙折射度低，因此光纖長度往往很長，無法滿足器件微型化的需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于金填充的超短雙芯光子晶體光纖偏振分束器，來將1550nm波長的光進(jìn)行分離，以解決上述提到的技術(shù)問題，具體如下：

一種基于金填充的超短雙芯光子晶體光纖偏振分束器，包括：纖芯區(qū)和包層區(qū)，所述纖芯區(qū)和所述包層區(qū)填充有純石英玻璃基底材料；

所述纖芯區(qū)包含一個(gè)第一橢圓孔、兩個(gè)第二橢圓孔、兩個(gè)第三橢圓孔；其中，所述第一橢圓孔位于所述纖芯區(qū)中央，所述第一橢圓孔短軸直徑為dx1，長軸直徑為dy1，所述第一橢圓孔內(nèi)為空氣；兩個(gè)所述第二橢圓孔分別設(shè)置于所述第一橢圓孔垂直方向上下兩側(cè)，且距所述第一橢圓孔的垂直距離為Λ2，所述第二橢圓孔長軸直徑為dx2，短軸直徑為dy2，兩個(gè)所述第二橢圓孔中填充有金屬金；所述第一橢圓孔水平方向左右兩側(cè)分別為光纖的第一纖芯和第二纖芯，所述第一纖芯和第二纖芯中心且距所述第一橢圓孔的水平距離為Λ1；兩個(gè)所述第三橢圓孔分別設(shè)置于所述第一纖芯和第二纖芯水平方向左右兩側(cè)，且距所述第一纖芯和第二纖芯中心的水平距離為Λ1，所述第三橢圓孔短軸直徑為dx3，長軸直徑為dy3，所述第三橢圓孔內(nèi)為空氣；其中，dx1＝dy2dx3，dy1＝dx2dy3；

所述包層區(qū)位于所述纖芯區(qū)的外層，所述包層區(qū)包括多個(gè)均勻設(shè)置的第一空氣圓孔和第二空氣圓孔；所述第一空氣圓孔均勻分布于所述第一橢圓孔上下兩側(cè)，所述第一空氣圓孔排布為上下兩個(gè)規(guī)則梯形結(jié)構(gòu)，所述第一空氣圓孔直徑均為d，孔間距均為Λ1，所述第三橢圓孔與垂直方向上下兩側(cè)臨近的所述第一空氣圓孔之間孔間距為Λ2；所述第二空氣圓孔均勻分布于兩所述第三橢圓孔外側(cè)，所述第二空氣圓孔直徑均為d，孔間距均為Λ1，所述第二空氣圓孔與垂直方向上下兩側(cè)臨近的所述第一空氣圓孔之間孔間距為Λ2；其中d＝dx3，Λ1Λ2。

可選的，所述第一橢圓孔的短軸直徑dx1的取值范圍為0.45～0.55μm。