[發明專利]一種高雙折射低限制損耗光子準晶光纖

有效

• 申請號: 202011265731.0
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112363269B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 劉強;任宗歡;孫宇丹;劉超;李賢麗;韓建;付天舒;劉偉;呂靖薇;呂婷婷;楊琳;汪發美
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02
• 代理公司: 大慶禹奧專利事務所 23208
• 代理人: 朱林;楊立芹

本發明涉及一種光子準晶光纖，具體涉及一種高雙折射低限制損耗光子準晶光纖，光纖包層上分布有八重型光子準晶結構排布的第一空氣孔，在第二層、第三層和第四層所構成的每個菱形區域內嵌入了一個直徑小于第一空氣孔的第二空氣孔，在光纖纖芯區域周圍分布有6個圓形空氣孔，包括2個直徑小于第二空氣孔的第三空氣孔和4個直徑小于第三空氣孔的第四空氣孔，且這2個第三空氣孔與纖芯處的虛擬橢圓相切；光纖以Ge₂₀Sb₁₅Se₆₅玻璃為基底材料。該準晶體光纖在包層處插入八個半徑較小的空氣孔，使得限制損耗更低；該光子準晶光纖采用全圓空氣孔，制作難度大大降低，在實現高雙折射的同時保持了低限制損耗的特點。

技術領域：

本發明涉及一種光子準晶光纖，具體涉及一種高雙折射低限制損耗光子準晶光纖。

背景技術：

高雙折射光子準晶光纖在保持光纖模式偏振態的作用上效果顯著，在光纖傳感、光通信、精密光學儀器等領域具有廣闊的應用前景。商用保偏光纖的雙折射大小約為10^-4。為了提高雙折射，研究人員利用光子晶體光纖(PCF)設計了高雙折射光纖，光子晶體光纖(photonic crystal fiber,PCF)是其橫截面的空氣孔排列呈平移周期性的二維晶體結構，在通信波長雙折射上達到10^-2，與晶體結構相比，準晶體結構的格點排列具有旋轉對稱和長程指向性，是由一個正方形和一個正三角形或菱形和一個正方形組成的基本單元旋轉而來的，可以得到具有6重，8重，10重，12重等多重準晶結構,還會出現2次和3次對稱軸,甚至可能出現4次和6次對稱軸。研究表明，準晶體結構光纖(photonic quasi-crystal fiber，PQF)具有普通光纖和傳統光子晶體光纖所不具備的一些優良傳輸特性,比如,對單模操作具有較大的截止孔徑比、近零的超平坦色散、兩個低損耗波導的光子帶隙、較大的負色散、較大的模場面積等。

近幾年來，為了提高設計結構的雙折射，研究人員采用了多種不同的方法去提高雙折射，比如在纖芯處采用高折射率的橢圓纖芯，例如在2018年S.Maheswaran采用了在纖芯插入一個用碲酸鹽玻璃為材料的橢圓芯來獲得高雙折射。在纖芯周圍采用不同形狀的空氣孔，也有的結構采用高折射率的材料替代二氧化硅作為基底來獲得高雙折射，例如以ZrF₄-BaF₂-LaF₃-AlF₃-NaF(ZBLAN)的光子準晶光纖，并且改變纖芯左右兩側圓形空氣孔為柚子型空氣孔，用兩種方式來獲取高雙折射。也有很多結構采用不同形狀的空氣孔來增加結構的非對稱性來獲得高雙折射，比如在包層采用橢圓空氣孔或者菱形空氣孔，也有一些研究人員在纖芯處插入橢圓形空氣孔等方式來獲得高雙折射。但是這樣在制作方面難度就會大大的提高，相對于其他類型空氣孔排列的高雙折射光纖，針對用全圓空氣孔制作而成的高雙折射光纖具有很大的意義。

發明內容：

本發明的目的是提供一種高雙折射低限制損耗光子準晶光纖，在保持雙折射的同時模場分布集中，在制作難度上有了極大的改善。采用了全圓空氣孔而且空氣孔排列具有嚴格的對稱性；該準晶體光纖在包層處空氣孔排列采用八重準晶體結構；該準晶體光纖在包層處插入八個半徑較小的空氣孔，使得限制損耗更低；該準晶體光纖在纖芯處空氣孔對稱排列，制造類橢圓的纖芯，使雙折射得到大大的增強；在傳感通訊方面具有較高的應用前景。

本發明采用的技術方案為：一種高雙折射低限制損耗光子準晶光纖，所述光子準晶光纖包層上分布有八重Penrose型光子準晶結構排布的第一空氣孔，其中在第二層、第三層和第四層所構成的每個菱形區域內嵌入了一個直徑小于第一空氣孔的第二空氣孔，在光纖纖芯區域周圍分布有6個圓形空氣孔，所述6個圓形空氣孔包括2個直徑小于第二空氣孔的第三空氣孔和4個直徑小于第三空氣孔的第四空氣孔，且這2個第三空氣孔與纖芯處的虛擬橢圓相切；所述光子準晶光纖以Ge₂₀Sb₁₅Se₆₅玻璃為基底材料。