[發(fā)明專利]一種低串擾的超緊湊雙相交聚合物微納光纖結(jié)構(gòu)

在審

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• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112230330A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尚玉玲;王佳奇;郭文杰;李春泉;姜輝;趙雅敏;侯杏娜;何翔;周謹倬
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;G02B6/12;G02B6/125
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本發(fā)明提出一種低串擾的超緊湊雙相交聚合物微納光纖結(jié)構(gòu)，其包括雙相交聚合物微納光纖、相交角度、分離距離、直徑、纖芯、包層，其特征在于所述兩根光纖在三維空間中相交，所述光纖間相交角度為52°～90°，所述光纖間分離距離為0nm～800nm，所述光纖的直徑為300nm～900nm，所述纖芯為聚對苯二甲酸丙二醇酯（PTT）,所述包層為空氣。在三維空間中，由于雙相交的聚合物微納光纖由于倏逝波耦合產(chǎn)生串擾，通過改變雙相交聚合物微納光纖的相交角度和分離距離來降低倏逝波耦合的效率，從而極大地降低串擾，同時聚合物微納光纖具有較高的機械強度及優(yōu)良的柔韌性和彈性。本發(fā)明有利于構(gòu)筑超緊湊結(jié)構(gòu)復(fù)雜的光子學(xué)器件和小型化集成光路。在光通信，傳感和非線性光學(xué)領(lǐng)域具有極好的潛力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光通信，傳感和非線性光學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種低串擾的超緊湊雙相交聚合物微納光纖結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展，對更高集成密度、更快速響應(yīng)速度以及更低損耗的需求不斷增加，從而使光子學(xué)器件和集成光路的小型化引起了越來越多的關(guān)注，其中光信號在聚合物微納光纖(Polymer Micro-nano Fiber，PMNF)中的傳輸對于實現(xiàn)超緊湊的小型化光子學(xué)器件起到至關(guān)重要的作用。由于無機材料的微納光纖的柔韌性和彈性較差，使器件的組裝受到了很大限制。與傳統(tǒng)的無機材料微納光纖相比較，PMNF具有獨特的機械性能，特別是柔韌性和彈性非常好，這對于組裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜和超緊湊的光子器件是有利的[3，4]。作為一種性能優(yōu)良的聚合物材料，聚對苯二甲酸丙二醇酯(Polytrimethylene terephthalate，PTT)具有較高的機械強度及優(yōu)良的柔韌性和彈性，其彈性恢復(fù)率大于90%。從可見到近紅外波段，非晶態(tài)PTT具有極好的透光性能，其透過率約為90%；PTT的折射率較大為1.638，可以提供良好的光學(xué)限制。PTT具有耐熱性較好，模塑溫度和熔體溫度低等加工優(yōu)勢且加工成本低。因此，PTT是一種十分有前景的微納光纖材料，PTT纖維也是構(gòu)筑超緊湊光子學(xué)器件及小型化集成光路的最佳選擇之一。

PMNF具有較大的倏逝場、強約束及低損耗的優(yōu)點；尤其是具有良好的結(jié)構(gòu)構(gòu)筑能力。至今為止，PMNF已成功應(yīng)用于非相干發(fā)光器件，全光調(diào)制器,光學(xué)傳感器以及光電探測器等。由于PMNF的直徑接近或小于工作波長，能夠引導(dǎo)光纖外較強的倏逝場，當彼此靠近或者相交時，有助于近場光學(xué)。盡管這種近場光學(xué)有利于光學(xué)傳感器和環(huán)形諧振器的高效耦合，然而在必須避免串擾的密集集成應(yīng)用中，以及為了使用具有更高靈活性的PMNF并將其組裝到高密度集成光子器件中，必須將串擾消除或最小化。此外，串擾對相交角度和分離距離的敏感性可以應(yīng)用于對角度或位移敏感的光學(xué)傳感器。目前尚未研究如何降低雙相交PMNF之間的串擾，因此有必要提出一種低串擾的超緊湊雙相交聚合物微納光纖。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題,本發(fā)明提出一種低串擾的超緊湊雙相交聚合物微納光纖結(jié)構(gòu)，其包括兩根相交聚合物微納光纖、相交角度、分離距離、直徑、纖芯、包層，其特征在于所述兩根聚合物微納光纖在三維空間中相交，所述光纖間相交角度為52°～90°，所述光纖間分離距離為0nm～800nm，所述光纖的直徑為300nm～900nm，所述纖芯為聚對苯二甲酸丙二醇酯（PTT）,所述包層為空氣。

按上述方案，所述的超緊湊雙相交聚合物微納光纖間由于倏逝波耦合產(chǎn)生的串擾滿足如下線性關(guān)系式：

其中Crosstalk表示由倏逝波耦合產(chǎn)生的串擾值，P₁表示第一根聚合物微納光纖的輸入功率，P₂表示第二根聚合物微納光纖的輸出功率。

按上述方案，所述兩根聚合物微納光纖在三維空間中相交，針對不同直徑的光纖而言，串擾隨著相交角度的增加而減小，當相交距離為0nm，所述相交角度大于70°，串擾均低于1%，特別是當相交角度為90°時，串擾均低于0.16%。