CN102830462B - 高双折射器件及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高双折射器件及其制作方法，所述高双折射器件包括涂覆有低折射率聚合物的介质棒和绕到所述介质棒上的微光纤，微光纤的一端为光信号输入，另一端为输出，其中，通过选择不同直径的微光纤和不同折射率的聚合物来调节双折射的大小，通过绕在所述介质棒上的微光纤的长度来控制双折射区域的长度。所述的高双折射器件具有比普通保偏光纤高一个数量级的双折射，且结构紧凑。相比于用普通保偏光纤拉直的高双折射微光纤，该方法制作成本低廉，该器件可望在光通信、光纤传感、集成光学等领域得到广泛的应用。
Description
技术领域
本发明涉及光电子技术领域，且特别是有关于一种高双折射器件及其制作方法。
背景技术
在某些光纤传输系统中，保持输入光的偏正状态至关重要。不同偏振态信号之间的随机耦合会大大削弱系统的稳定性和性能。为了解决这一问题，研究者们发展出了高双折射光纤。传统意义上讲，高双折射光纤的内在双折射可以通过在纤芯周围施加应力模块（例如熊猫光纤、领结光纤和椭圆包层光纤）或者利用芯层的几何效应产生（例如D形光纤和椭圆芯层光纤）。这些光纤都支持两个正交偏振的模式，他们的双折射在10-5-10-4量级。但是上述的传统双折射光纤结构尺寸大，在很多方面已经不能适用于飞速发展得现代微纳光学。
另一方面，随着微纳光子学的发展，微光纤以其低损耗、大消逝场、可配置性和坚固性吸引了研究者们的巨大兴趣。微光纤已经在从光通讯到传感器、激光等领域得到了广泛应用。在它们当中，高双折射微光纤的构想也被人们提出或实验验证出来。例如，矩形截面的微光纤、椭圆形截面的微光纤、从熊猫光纤拉制而来的微光纤、具有槽型结构的微光纤等等。此类高双折射微光纤制作相对成本高，难以直观确定快慢轴，而且与传统光纤的互联也是不容忽视的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种高双折射器件及其制作方法，所述的高双折射器件具有比普通保偏光纤高一个数量级的双折射，且结构紧凑，成本低廉。
为达成上述目的，本发明提出一种高双折射器件，包括涂覆有低折射率聚合物的介质棒和绕到所述介质棒上的微光纤，微光纤的一端为光信号输入，另一端为输出，其中，通过选择不同直径的微光纤和不同折射率的聚合物来调节双折射的大小，通过绕在所述介质棒上的微光纤的长度来控制双折射区域的长度。
本发明另提出一种高双折射器件的制作方法，包括下列步骤：
在介质棒的表面涂覆低折射率聚合物；
将微光纤缠绕在所述介质棒上，通过选择不同直径的微光纤和不同折射率的涂敷层来调节双折射的大小；通过绕在介质棒上的微光纤长度来控制双折射区域的长度。
进一步，本发明中，微光纤绕在所述介质棒上的缠绕长度为1-5圈，并每圈与相邻圈保持有大于10μm的距离，以防止圈与圈之间有光场耦合。
进一步，本发明中，所述的低折射率聚合物为为低折射率UV胶、Teflon。
进一步，本发明中，所述微光纤是通过加热将直径125μm的普通光纤拉制到直径0.5-5μm的光纤，且光纤两端仍保留有普通光纤的输入、输出端。
进一步，本发明中，所述介质棒的直径为0.5-5mm。
本发明的显著优点是：（1）所形成的高双折射器件具有比普通保偏光纤高一个数量级的双折射，达到4×10-3。（2）相比于用普通保偏光纤拉直的高双折射微光纤，该方法制作成本低廉，所用光线为普通单模光纤，价格比商用保偏光纤要便宜很多。（3）相比于用普通保偏光纤拉直的高双折射微光纤，该方法制作过程对设备要求低。
附图说明
图1为本发明一实施例的高双折射器件的示意图。
图2为本发明一实施例的高双折射器件的侧面显微镜照片。
图3为利用正交偏振片法测量的高双折射器件样品的透射光谱图。
图4为利用光谱图中的数据和理论分析计算出的器件的双折射，其中三维网格图为理论计算结果，星号为利用实验数据计算的结果。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
图1为本发明一实施例的高双折射器件的示意图。如图1所示，高双折射器件包括涂覆有低折射率聚合物的介质棒1和绕到所述介质棒上的微光纤2，微光纤的一端2a为光信号输入，另一端2b为输出，在光纤的输入、输出端分别加入起偏器和检偏器。起偏器和检偏器是利用正交偏振片法测量时所需连接的元件。
通过选择不同直径的微光纤和不同折射率的聚合物来调节双折射的大小，通过绕在所述介质棒上的微光纤的长度来控制双折射区域的长度。
本发明的高双折射器件的制作方法，具体包括下列步骤：
（1）将普通单模光纤（直径125微米左右）通过加热拉制到直径0.5-5μm左右，形成微光纤，光纤两端仍保留有普通光纤的输入输出端。
（2）将微光纤通过机械缠绕在涂覆有特氟龙薄层的棒子（直径0.5-5mm）上，缠绕长度为1-5圈，并保持每圈与相邻圈保持有一定距离（>10μm）以防止圈与圈之间有光场耦合。
将所述光纤的输入、输出端分别通过正交偏振片与光源和光谱仪链接。
实验测得两个样品的光谱图在图3中给出，其中最上方的数据曲线为器件的插入损耗，下方的两条数据曲线为两个样品的干涉光谱。光谱测量范围为1200-1600nm涵盖了整个光纤通讯波段。通过对光谱数据的分析，我们得出了器件的群双折射关于微光纤半径和波长的变化图（见图4）。结果显示，该器件的群双折射在整个波段高达10-3量级，比普通双折射光纤高1-2个数量级。最大的双折射有4×10-3之多。
综上所述，本发明所形成的高双折射器件具有比普通保偏光纤高一个数量级的双折射，达到4×10-3。相比于用普通保偏光纤拉直的高双折射微光纤，该方法制作成本低廉，所用光线为普通单模光纤，价格比商用保偏光纤要便宜很多。相比于用普通保偏光纤拉直的高双折射微光纤，该方法制作过程对设备要求低。该器件可望在光通信、光纤传感、集成光学等领域得到广泛的应用。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (2)
1.一种高双折射器件，其特征在于，包括：涂覆有低折射率聚合物的介质棒和绕到所述介质棒上的微光纤，微光纤的一端为光信号输入，另一端为输出，
通过选择不同直径的微光纤和不同折射率的聚合物来调节双折射的大小，通过绕在所述介质棒上的微光纤的长度来控制双折射区域的长度；
微光纤绕在所述介质棒上的缠绕长度为1-5圈，并每圈与相邻圈保持有大于10μm的距离，以防止圈与圈之间有光场耦合；其中所述的低折射率聚合物为为低折射率UV胶或Teflon；
所述微光纤是通过加热将直径125μm的普通光纤拉制到直径0.5-5μm的光纤，且光纤两端仍保留有普通光纤的输入、输出端；
所述介质棒的直径为0.5-5mm。
2.一种高双折射器件的制作方法，其特征在于，包括下列步骤：
在介质棒的表面涂覆低折射率聚合物；
将微光纤缠绕在所述介质棒上，通过选择不同直径的微光纤和不同折射率的涂敷层来调节双折射的大小；通过绕在介质棒上的微光纤长度来控制双折射区域的长度；其中微光纤绕在所述介质棒上的缠绕长度为1-5圈，并每圈与相邻圈保持有大于10μm的距离，以防止圈与圈之间有光场耦合；其中所述微光纤是通过加热将直径125μm的普通光纤拉制到直径0.5-5μm的光纤，且光纤两端仍保留有普通光纤的输入、输出端；其中所述介质棒的直径为0.5-5mm。
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