[發明專利]一種保偏色散補償微結構光纖

有效

• 申請號: 202110769340.0
• 申請日: 2021-07-07
• 公開（公告）號: CN113589424B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 王偉;楊慢;趙暢;康曉晨;楊宏達;李文超
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;G02B6/024;G02B6/036
• 代理公司: 石家莊知住優創知識產權代理事務所(普通合伙) 13131
• 代理人: 林艷艷

一種保偏色散補償微結構光纖，采用純石英玻璃作為基底材料；包括內芯，區域1空氣孔陣列和區域2空氣孔陣列；區域1、2空氣孔陣列中的空氣孔均采用正方晶格排列方式；區域2空氣孔陣列與區域1空氣孔陣列在y方向錯位半層排布；區域1中忽略中間一列連續2個空氣孔形成實心區域作為內芯；2個外芯分別位于區域2的2個子區域中，且每個外芯內均包含2個空氣孔；內、外芯的長、短軸方向垂直，且內芯與2個外芯的中心點均位于x軸上。本發明在內芯某一偏振方向上光模式具有大負色散,并且在傳輸時能夠保持此模式偏振方向的微結構光纖，以實現對前端保偏光纖輸入的光進行偏振保持和累積色散補償的技術效果。

技術領域

本發明涉及光纖通訊領域，尤其涉及一種保偏色散補償微結構光纖。

背景技術

光纖是優良的光信號傳輸介質之一。保偏色散補償光纖既可以降低誤碼率，也可以提高信號傳輸質量，具有廣闊應用前景。

微結構光纖結構設計的靈活性，為實現保偏特性和色散補償特性提供了很大設計空間。利用微結構光纖實現保偏特性(或者高雙折射特性)時，如果微結構光纖整體結構具有C2v對稱性，則纖芯內同一個模式的x、y偏振態將不再簡并(x、y偏振態模式折射率數值的實部不再相等)，從而產生雙折射。但是空氣孔采用正方形排布的陣列，其對稱性為C4v。具有C4v對稱性的微結構光纖，纖芯模式不具有雙折射。因此，可以在正方形排布空氣孔的陣列中忽略若干個相鄰空氣孔形成長方形纖芯，使光纖整體對稱性降至C2v對稱性。比如，Ming-Yang Chen提出一種正方晶格光子晶體光纖：通過在y方向上忽略中心的兩個緊鄰空氣孔形成纖芯，使其具有C2v對稱性，從而使纖芯產生雙折射。需要注意的是，所有空氣孔采用正方晶格排布，具有C4v對稱性，因此從正方晶格的兩條垂直邊對應方向(x或y方向)看，幾何結構上是完全等同的，忽略x或y方向空氣孔形成纖芯實質相同。同時，作為保偏光纖，此光纖在x、y方向均低損耗傳光。因此包層空氣孔具有將x、y偏振模式能量有效限制于芯內的技術效果，芯內能量幾乎不會透過包層空氣孔泄露到光纖外部。(Ming-Yang Chen etal.Broadband single-polarization operation in square-lattice photonic crystalfibers[J].Journal of Lightwave Technology,2010,28(9/12):1443-1446.)

在同一論文及相應的發明專利中，基于上述結構，Ming-Yang Chen等人進一步在包層中構建與纖芯具有相同配置且排布方向垂直的包層缺陷(在x方向上忽略兩個緊鄰的空氣孔)，提出了一種寬帶單偏振正方晶格光子晶體光纖。此種方案的要點為：在利用長方形芯于芯內產生雙折射的基礎上，構建了2個包層長方形缺陷，其排布方向(長、短邊方向)與長方形纖芯垂直，導致包層缺陷和內芯快、慢軸方向相反。進一步改變包圍纖芯的空氣孔直徑：當其小于(大于)包圍包層缺陷的空氣孔直徑時，使纖芯、包層缺陷中x偏振模(y偏振模)的有效模式折射率匹配，則纖芯、包層缺陷中x偏振模(y偏振模)發生強耦合，從而被衰減掉，而纖芯與包層缺陷中另一個垂直方向的偏振模有效模式折射率差大，有效地減少了相互間的耦合，保證芯內該偏振模式低損耗傳輸，實現單模單偏振傳輸的技術效果。需要注意的是，由于要實現寬帶單偏振的技術效果，纖芯內不發生耦合的模式是有用模式，得到保留；發生耦合的模式，是需要濾除的模式。且為了高效寬帶濾除該模式，其采用的技術方案為：需要耦合的內芯及缺陷偏振模式有效折射率曲線在斜率、形狀、大小方面接近，使需要匹配的兩個偏振模更容易實現在很寬波長范圍內匹配。(Ming-Yang Chen etal.Broadband single-polarization operation in square-lattice photonic crystalfibers[J].Journal of Lightwave Technology,2010,28(9/12):1443-1446.和陳明陽,張永康等.一種單偏振光子晶體光纖:中國,CN201010149977.1[P].2010-12-22.)