CN102162876A - 一种可调的光子晶体光纤太赫兹波导 - Google Patents

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任广军
吕蕾
刘蓓
吴玉登
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Abstract

一种可调的光子晶体光纤太赫兹波导，包括由塑料材料和具有三角形周期排列的空气孔组成的包层，包层中央的空气孔作为纤芯，纤芯半径大于包层中空气孔的半径，纤芯中填充对温度敏感的向列相液晶，液晶的折射率大于包层折射率。通过控制液晶的工作环境温度，就可以改变液晶的折射率，从而灵活控制光纤的传播模式、有效模场面积和零色散范围。克服了以往的光子晶体光纤波导一旦制作完成就不能再改变其光学特性和传输特性的缺点。用于太赫兹波导的光子晶体光纤的结构参数在mm量级，相对于可见光或者红外波段的光子晶体光纤更容易制备。

Description

一种可调的光子晶体光纤太赫兹波导
技术领域
本发明涉及一种空心塑料光子晶体光纤，特别是一种温度可调的光子晶体光纤太赫兹波导。
背景技术
太赫兹波是指频率在0.1THZ到10THZ之间、波长在0.03mm-3mm之间的电磁波。它在长波段与毫米波重叠，短波段与红外线有重叠。THZ波所处的特殊位置使THZ技术成为连接电子学和光子学的桥梁，具有非常重要的学术和应用价值。由于太赫兹波在自由空间的传输损耗很大，所以以波导为基础的太赫兹器件是太赫兹波能否广泛应用的关键。
光子晶体光纤是一种新型光纤，相比普通光纤，光子晶体光纤有很多优点：如无截止的单模特性、低损耗特性、灵活的色散特性等。按照纤芯材料的不同，光子晶体光纤可以分为空心光子晶体光纤和实心光子晶体光纤。并且通过改变光子晶体光纤空气孔的半径、孔间距等几何参数可以灵活的改变光子晶体光纤的传输特性。
普通光子晶体光纤的材料为石英，而石英在太赫兹波传输中的损耗很大，所以普通的光子晶体光纤难以作为太赫兹波导。后来人们研制出了作为太赫兹波导的聚四氟乙烯塑料光子晶体光纤，将光子晶体光纤拓展到了太赫兹波段。又相继出现了用高浓度聚乙烯所制作的塑料光子晶体光纤，用于太赫兹波段表现出了低损耗和相对低色散的特性。用于太赫兹波导的光子晶体光纤的结构参数在mm量级，相对于可见光或者红外波段的光子晶体光纤更容易制备。
以往的光子晶体光纤制作完成后就无法再改变其传输特性，但是实际应用中需要根据需求来调整传输特性。所以为了节省制作时间和成本，有必要研究一种不用改变光子晶体光纤的结构就可以改变其传输特性的光子晶体光纤太赫兹波导。
发明内容
本发明目的是解决以往的光子晶体光纤制作完成后就无法再改变其传输特性的问题，提供一种无需改变光子晶体光纤结构就可以灵活控制其传输特性的可调的光子晶体光纤太赫兹波导。
本发明提供的可调的光子晶体光纤太赫兹波导，包括由塑料材料和具有三角形周期排列的空气孔组成的包层，包层中央的空气孔作为纤芯，纤芯半径大于包层中空气孔的半径，纤芯中填充对温度敏感的向列相液晶。通过控制液晶的工作环境温度，就可以改变液晶的折射率，从而灵活控制光纤的传播模式、有效模场面积和零色散范围。
所述包层的材料为容易获得的聚乙烯，折射率为1.5。
所述纤芯中填充的向列相液晶为向列相液晶5CB，液晶的折射率大于包层的折射率。                                                
Figure 2011101324606100002DEST_PATH_IMAGE001
时5CB液晶的非常光的折射率和寻常光的折射率分别为1.77和1.58。
包层中空气孔的半径r=0.25mm，空气孔间距
Figure 421963DEST_PATH_IMAGE002
，纤芯的直径d=0.8mm。
本发明的优点和积极效果：
本发明在空心光子晶体光纤的纤芯中填充液晶后，导光机制由复杂的带隙效应转变成了全反射。由于液晶具有对温度的敏感性，所以通过控制液晶工作环境的温度就可以改变该太赫兹波导的传输特性，而无需改变光纤的几何结构。填充液晶前的空心光子晶体光纤所用的材料是容易获得的聚乙烯，并且其结构参数在mm量级，比普通的石英材料的光子晶体光纤更容易制备，节省了人力和物力。
附图说明
图1 本发明一个实施例的横截面示意图。
图2是液晶分子在纤芯中的填充方式。
图3是该太赫兹波导的有效折射率随温度的变化曲线。
图4是该太赫兹波导的有效模场面积随温度的变化曲线。
图5是该太赫兹波导的色散参数在不同温度下随频率变化的曲线。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示一种可调的光子晶体光纤太赫兹波导的横截面示意图，包层1由塑料材料和具有三角形周期排列的空气孔2组成。包层中央的空气孔作为纤芯3，空气孔2的半径r为0.25mm,空气孔间距
Figure 339103DEST_PATH_IMAGE002
,纤芯直径d=0.8mm。纤芯中填充对温度敏感的向列相液晶5CB，填充时分子长轴方向沿着光纤轴方向，如图2。
包层所用塑料材料为聚乙烯，折射率为1.5。而此填充方式下传播的光经历的折射率为液晶的寻常折射率。液晶的工作温度为25℃—34℃，在0.2——1.0THz的频率范围内并在此温度范围内液晶的寻常折射率范围为1.55-1.65，大于包层折射率，光被限制在纤芯内传播。
用有限元软件模拟出频率在0.625THz,温度范围为25℃—34℃的有效折射率随温度的变化曲线，如图3，可以看出随温度的升高，有效折射率从1.588降到了1.555。同样得到有效模场面积随温度变化曲线，模场面积随着温度的升高而降低,如图4。
拟合得到频率在0.3——0.6THz内波导色散随温度的变化曲线，如图5所示。温度越高，色散越小。26℃时色散范围为240——1200ps/THz/cm。28℃时色散范围变化很小，基本上实现了超平坦的正色散，色散值大约为240ps/Thz/cm。随着温度进一步升高，28℃时，出现了负色散，色散值大约为-100ps/THz/cm。当温度达到32℃时，色散进一步减小。所以无需改变光子晶体光纤结构，通过控制液晶的工作温度就可以得到所需要的色散参数。

Claims (4)

1.一种可调的光子晶体光纤太赫兹波导，包括由塑料材料和具有三角形周期排列的空气孔组成的包层，包层中央的空气孔作为纤芯，其特征在于纤芯半径大于包层中空气孔的半径，纤芯中填充向列相液晶。
2.根据权利要求1所述的可调的光子晶体光纤太赫兹波导，其特征在于所述包层的材料为聚乙烯，折射率为1.5。
3.根据权利要求1所述的可调的光子晶体光纤太赫兹波导，其特征在于所述纤芯中填充的向列相液晶为向列相液晶5CB，液晶的折射率大于包层的折射率。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的可调的光子晶体光纤太赫兹波导，其特征在于包层中空气孔的半径r=0.25mm，空气孔间距                                                ，纤芯的直径d=0.8mm。
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Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102607610A (zh) * 2012-03-12 2012-07-25 天津理工大学 一种太赫兹多孔光纤倏逝波传感器件
CN102608068A (zh) * 2012-03-09 2012-07-25 天津理工大学 一种新型结构的光子晶体光纤spr传感模型
CN102607609A (zh) * 2012-03-12 2012-07-25 天津理工大学 一种新型高灵敏度光子晶体光纤太赫兹倏逝波传感器件
CN102830461A (zh) * 2012-09-25 2012-12-19 天津工业大学 一种电控可调谐的多孔太赫兹带隙光纤
CN103105643A (zh) * 2013-03-05 2013-05-15 天津理工大学 一种电压可调的双芯光子晶体光纤太赫兹波滤波器
CN103336329A (zh) * 2013-06-27 2013-10-02 中国人民解放军理工大学 基于选择填充的光波与太赫兹波混合导引光子晶体光纤
CN104898305A (zh) * 2015-06-25 2015-09-09 天津理工大学 一种基于波长间隔可调谐激光器的系数可变微波光子滤波器
CN105737984A (zh) * 2016-04-29 2016-07-06 深圳市太赫兹系统设备有限公司 太赫兹时域光谱辐射与检测装置
CN106125193A (zh) * 2016-09-13 2016-11-16 电子科技大学 一种硫化物光子晶体光纤
US9950455B2 (en) 2013-07-03 2018-04-24 City University Of Hong Kong Waveguides
CN109407204A (zh) * 2018-11-09 2019-03-01 燕山大学 具有次微米液晶柱的石英基微结构光纤
CN110456445A (zh) * 2019-08-15 2019-11-15 京东方科技集团股份有限公司 光纤、光纤激光器、光纤的制备方法及光纤制造设备
CN110501308A (zh) * 2019-09-27 2019-11-26 南开大学 太赫兹微结构双芯光纤超灵敏微流体传感器
CN110850523A (zh) * 2019-12-10 2020-02-28 厦门大学 基于全波混合谱元法的液晶填充的光子晶体光纤分析方法
CN110879438A (zh) * 2019-11-29 2020-03-13 燕山大学 一种保偏色散补偿微结构光纤
CN111051939A (zh) * 2017-08-18 2020-04-21 康宁股份有限公司 基于玻璃的太赫兹光学波导及其形成方法
CN112099247A (zh) * 2020-09-15 2020-12-18 浙江工贸职业技术学院 基于偶氮苯掺杂液晶材料的光控双波长太赫兹波窄带滤波器及其滤波方法
CN112346174A (zh) * 2019-08-09 2021-02-09 华为技术有限公司 一种聚合物波导和电信号传输方法
CN113281838A (zh) * 2021-05-31 2021-08-20 电子科技大学 基于仿生材料的太赫兹光纤

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1425930A (zh) * 2003-01-17 2003-06-25 清华大学 双芯光子晶体光纤

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1425930A (zh) * 2003-01-17 2003-06-25 清华大学 双芯光子晶体光纤

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《中国博士论文全文数据库》 20091231 张会 《光子晶体THz器件及光子晶体光纤超连续谱产生的研究》 , *
《光学学报》 20080531 钱祥忠 "温度对液晶填充光子晶体光纤传输特性的影响" 第28卷, 第5期 *
《电子科技大学学报》 20080531 刘頔威 等 "THz光子晶体光纤的模式及色散特性分析" 第37卷, 第3期 *

Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102608068A (zh) * 2012-03-09 2012-07-25 天津理工大学 一种新型结构的光子晶体光纤spr传感模型
CN102607609B (zh) * 2012-03-12 2015-02-04 天津理工大学 一种新型高灵敏度光子晶体光纤太赫兹倏逝波传感器件
CN102607609A (zh) * 2012-03-12 2012-07-25 天津理工大学 一种新型高灵敏度光子晶体光纤太赫兹倏逝波传感器件
CN102607610A (zh) * 2012-03-12 2012-07-25 天津理工大学 一种太赫兹多孔光纤倏逝波传感器件
CN102830461A (zh) * 2012-09-25 2012-12-19 天津工业大学 一种电控可调谐的多孔太赫兹带隙光纤
CN103105643A (zh) * 2013-03-05 2013-05-15 天津理工大学 一种电压可调的双芯光子晶体光纤太赫兹波滤波器
CN103336329A (zh) * 2013-06-27 2013-10-02 中国人民解放军理工大学 基于选择填充的光波与太赫兹波混合导引光子晶体光纤
CN103336329B (zh) * 2013-06-27 2015-06-03 中国人民解放军理工大学 基于选择填充的光波与太赫兹波混合导引光子晶体光纤
US9950455B2 (en) 2013-07-03 2018-04-24 City University Of Hong Kong Waveguides
CN104898305A (zh) * 2015-06-25 2015-09-09 天津理工大学 一种基于波长间隔可调谐激光器的系数可变微波光子滤波器
CN105737984A (zh) * 2016-04-29 2016-07-06 深圳市太赫兹系统设备有限公司 太赫兹时域光谱辐射与检测装置
CN106125193A (zh) * 2016-09-13 2016-11-16 电子科技大学 一种硫化物光子晶体光纤
CN111051939A (zh) * 2017-08-18 2020-04-21 康宁股份有限公司 基于玻璃的太赫兹光学波导及其形成方法
CN111051939B (zh) * 2017-08-18 2023-09-19 康宁股份有限公司 基于玻璃的太赫兹光学波导及其形成方法
US11467334B2 (en) 2017-08-18 2022-10-11 Corning Incorporated Glass-based terahertz optical waveguides and methods of forming same
CN109407204A (zh) * 2018-11-09 2019-03-01 燕山大学 具有次微米液晶柱的石英基微结构光纤
CN112346174A (zh) * 2019-08-09 2021-02-09 华为技术有限公司 一种聚合物波导和电信号传输方法
US11994719B2 (en) 2019-08-09 2024-05-28 Huawei Technologies Co., Ltd. Polymer waveguide and electrical signal transmission method
CN110456445A (zh) * 2019-08-15 2019-11-15 京东方科技集团股份有限公司 光纤、光纤激光器、光纤的制备方法及光纤制造设备
CN110501308A (zh) * 2019-09-27 2019-11-26 南开大学 太赫兹微结构双芯光纤超灵敏微流体传感器
CN110501308B (zh) * 2019-09-27 2024-07-12 南开大学 太赫兹微结构双芯光纤超灵敏微流体传感器
CN110879438A (zh) * 2019-11-29 2020-03-13 燕山大学 一种保偏色散补偿微结构光纤
CN110879438B (zh) * 2019-11-29 2021-01-15 燕山大学 一种保偏色散补偿微结构光纤
CN110850523A (zh) * 2019-12-10 2020-02-28 厦门大学 基于全波混合谱元法的液晶填充的光子晶体光纤分析方法
CN112099247A (zh) * 2020-09-15 2020-12-18 浙江工贸职业技术学院 基于偶氮苯掺杂液晶材料的光控双波长太赫兹波窄带滤波器及其滤波方法
CN113281838A (zh) * 2021-05-31 2021-08-20 电子科技大学 基于仿生材料的太赫兹光纤
CN113281838B (zh) * 2021-05-31 2022-02-01 电子科技大学 基于仿生材料的太赫兹光纤

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