[發(fā)明專利]一種芯區(qū)具有弧形對(duì)稱薄壁不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的空芯保偏光纖

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110295029.7
• 申請(qǐng)日: 2021-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN113031150B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 婁淑琴;郭玉茹;盛新志;王偉;王鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B6/024
• 分類號(hào): G02B6/024;G02B6/02
• 代理公司: 北京市誠(chéng)輝律師事務(wù)所 11430
• 代理人: 楊帥峰;岳東升

本發(fā)明公開了一種芯區(qū)具有弧形對(duì)稱薄壁不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的空芯保偏光纖，屬于光波導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域。該光纖包層為具有周期性排列的小孔結(jié)構(gòu)，在纖芯中豎直方向引入兩個(gè)弧形對(duì)稱薄壁，打破原有的四重幾何對(duì)稱性，產(chǎn)生高雙折射。因同時(shí)受到反諧振和帶隙效應(yīng)作用，一方向上的偏振模式損耗遠(yuǎn)低于另一偏振模式，通過薄壁厚度和位置的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)保偏特性。相比于已有空芯保偏光子帶隙光纖具有更高的雙折射特性，相比于已有空芯保偏反諧振光纖具有更低的限制損耗。在干涉?zhèn)鞲?、激光系統(tǒng)、光通信等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光通信與激光光電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有高雙折射特性的空芯保偏光纖。

背景技術(shù)

近年來，保偏光纖在互聯(lián)網(wǎng)、激光系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、工業(yè)加工及醫(yī)療等領(lǐng)域所起作用越來越大，但依賴全反射導(dǎo)光機(jī)制的傳統(tǒng)保偏光纖，受制于應(yīng)力元及纖芯高折射率材料色散、非線性、材料吸收等方面的本征缺陷限制，較之空芯光纖，顯現(xiàn)出很多應(yīng)用劣勢(shì)。通過微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)引入高雙折射，空芯保偏光纖正表現(xiàn)出越來越旺盛的發(fā)展勢(shì)頭。

2018年北京航空航天大學(xué)徐小斌等人申請(qǐng)?zhí)枮?01810831581.1的中國(guó)專利公開一種基于隔離反諧振層的空芯光子帶隙光纖，在19胞的空芯光子帶隙光纖纖芯中引入隔離反諧振層，利用反諧振和光子帶隙效應(yīng)來抑制擴(kuò)散降低傳輸損耗，但其隔離層纖芯仍具有六重對(duì)稱性，并沒有通過改變纖芯形狀來降低纖芯對(duì)稱性引入雙折射實(shí)現(xiàn)保偏性能。已報(bào)道的空芯保偏光纖主要分為兩種結(jié)構(gòu)，一種是保偏空芯光子帶隙光纖，另一種是保偏空芯反諧振光纖。2020年中國(guó)科學(xué)院上海光機(jī)所Hongbo Cai等人發(fā)表在Optical FiberTechnology雜志第55卷2期題目為Thin-diameter polarization maintaining hollow-core photonic bandgap fiber for fiber optic gyroscope的文章，公開一種芯區(qū)為4胞和9胞的橢圓芯保偏光子帶隙光纖，是利用本身為橢圓形狀的光子帶隙光纖纖芯來降低纖芯對(duì)稱性引入雙折射實(shí)現(xiàn)保偏功能，但其纖芯內(nèi)壁并沒有引入其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來進(jìn)一步提高保偏性能。2020年暨南大學(xué)汪瀅瑩等人在中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?02010425227.6中公開一種保偏空芯反諧振光纖，是通過對(duì)反諧振光纖纖芯內(nèi)部原有的四個(gè)負(fù)曲率反諧振層壁厚差異的改造來引入雙折射進(jìn)行保偏，雙折射僅為10^-4量級(jí)，保偏性能不高，且因空芯反諧振光纖彎曲應(yīng)用損耗快速增加的劣勢(shì)，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用。

本發(fā)明芯區(qū)具有弧形對(duì)稱薄壁不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的空芯保偏光纖，采用在光子帶隙包層中纖芯區(qū)上下壁各添加一個(gè)弧形對(duì)稱薄壁的不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，有效降低纖芯結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，引入的雙折射高，可實(shí)現(xiàn)良好的保偏性能。本結(jié)構(gòu)雙折射可達(dá)10^-3量級(jí)，目前有關(guān)雙折射能達(dá)到此量級(jí)的空芯光纖鮮有報(bào)道。

本發(fā)明芯區(qū)具有弧形對(duì)稱薄壁不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的空芯保偏光纖，雙折射是由在光子帶隙包層中纖芯區(qū)引入結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱所引起，對(duì)彎曲、溫度、磁場(chǎng)、輻射等敏感性低，可廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，能滿足小型化、對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等應(yīng)用要求。

本發(fā)明芯區(qū)具有弧形對(duì)稱薄壁不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的空芯保偏光纖，同時(shí)還具備傳輸損耗低等優(yōu)良特性。對(duì)空芯保偏光纖應(yīng)用及技術(shù)發(fā)展，具有重要的推動(dòng)作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為克服保偏空芯光子帶隙光纖雙折射低、保偏空芯反諧振光纖彎曲應(yīng)用傳輸損耗高等問題，所提供的技術(shù)解決方案如下：