CN103529510B - 一种高双折射低损耗光子晶体光纤 - Google Patents
一种高双折射低损耗光子晶体光纤 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103529510B CN103529510B CN201310489988.8A CN201310489988A CN103529510B CN 103529510 B CN103529510 B CN 103529510B CN 201310489988 A CN201310489988 A CN 201310489988A CN 103529510 B CN103529510 B CN 103529510B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circular hole
- fibre core
- diameter
- fiber
- airport
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
一种高双折射低损耗光子晶体光纤，包括纤芯和包层，纤芯由光纤中心部位的背景材料、四个圆孔a和两个圆孔b共同构成的纤芯高折射率区域，其在纤芯处呈两个圆孔a夹一个圆孔b的两列并行排列的微结构纤芯；包层为包围纤芯且直径相同且呈正八边形周期性排列的圆形空气孔构成的区域共四层，最内层圆形空气孔与四个圆孔a外切。本发明的优点是：该光纤引入微结构纤芯，具有二维旋转对称性，模式双折性能高，比普通的光子晶体光纤高出一个数量级达到10-1；该光纤的限制损耗超低为10-6dB/km量级，适用作制作色散补偿光纤；选用As2Se3作为背景材料，具有大的负色散特性，性能更加优秀且易于操作。
Description
技术领域
本发明属于光纤通信技术领域，特别是一种高双折射低损耗光子晶体光纤。
背景技术
光子晶体光纤是一种带有缺陷的二维光波导，由在轴向方向具有周期性微结构空气孔排列的石英材料构成，通过微小空气孔对光的约束，实现光的传导。
与传统光纤相比，光子晶体光纤拥有其无法比拟的特性：无截止单模特性、高非线性、高双折射特性、色散可调特性等。
模式的双折射是衡量保偏光纤性能的重要参数，它是由光纤两个正交方向上的等效折射率差的不同而产生的，因而增大二者的折射率只差可以有效的迅速增大双折射，提高光纤的保偏性能。
高双折射光子晶体光纤能够被广泛的应用于激光器以及其他光学精密仪器的制造。由于高双折射特性能够很大程度上影响光学器件的性能，因而其设计及参数优化是现阶段研究的热点，包层形状及空气孔形状种类繁多。目前已报道的高双折射光子晶体光纤主要分为以下几类：1）在纤芯附近引入局部非对称；2） 具有各项异性的包层；3）在包层掺杂聚合物等；4）具有微结构纤芯。
最早报道设计并制作出具有高双折射光子晶体光纤的文献是2000年光学快报第25卷18期1325-1327页发表的“高双折射光子晶体光纤” ，参见：Ortigosa B A, Knight J C, Wadsworth W J et.al. Highly birefringence photonic crystal fiber [J]. Optics Letter, 2000,25 (18) :1325-1327, 文中报道了双折射达3.7×10-3的石英双折射光子晶体光纤。2010年，张美艳设计了一种基于微结构的矩形和椭圆纤芯的光子晶体光纤，通过调整孔径以及微结构纤芯的参数，能够有效优化光纤的性能。2012年，So Eun Kim提出在包层是椭圆孔结构的纤芯引入一个小椭圆孔，通过优化光纤的结构参数，双折射达1.94×10-2，限制损耗达0.1 dB/km 。
当前，基于新的背景材料诸如硫化物、碲酸盐等的光子晶体光纤引起了极大的兴趣，新材料的低损耗以及硫化物特有的大负色散特性使得光子晶体光纤的设计和制作有了更大的可能性，设计出同时具有高双折射、低损耗以及大的负色散特性的光子晶体光纤成为了可能，其能够良好的用于制作色散补偿光纤。
发明内容
本发明的目的是解决目前已有的光子晶体光纤双折射较低同时损耗较大的问题，提供一种结构相对简单并且易于制作的高双折射低损耗光子晶体光纤，该光子晶体光纤采用了八边形包层并且引入了纤芯微结构，具有比现有的光子晶体光纤更高的双折射；采用了新的背景材料As2Se3，使得光纤拥有更低的限制损耗并且可以有很大的负色散，因而可以用作制作色散补偿光纤。
本发明的技术方案：
一种高双折射低损耗光子晶体光纤，包括纤芯和包层，包层折射率低于纤芯；纤芯由光纤中心部位的背景材料As2Se3、四个圆孔a和两个圆孔b共同构成的纤芯高折射率区域，其中圆孔a的直径大于圆孔b的直径，四个圆孔a和两个圆孔b在纤芯处呈两个圆孔a夹一个圆孔b的两列并行排列的微结构纤芯；包层为包围纤芯且直径相同且呈正八边形周期性排列的圆形空气孔构成的区域，周期性排列的圆形空气孔共四层，最内层圆形空气孔与四个圆孔a外切。
所述圆孔a的直径为0.56μm、圆孔b的直径为0.44μm；圆形空气孔的直径为1μm、空气孔的间距为1.5μm；两列并行排列圆孔的中心距为0.87μm。
一种所述高双折射低损耗光子晶体光纤的制备方法，步骤如下：
1）将一根直径为3mm的As2Se3材料棒研磨成正八棱柱并沿轴线方向钻一个直径为1.6mm的孔，然后将其放在光纤拉丝塔上拉制成直径为0.08mm的正八棱柱丝，拉丝温度为1800-2000℃；
2）把上述正八棱柱丝切成长度为25mm的柱丝，然后堆积需要的晶体结构，将其再一次放到光纤拉丝塔中熔合、拉伸制成空气孔间距为1.5μm，得到更细的纤丝；
3）将上述纤丝堆积成八边形结构，中心用直径相同的实心柱替换，对实心柱采用超声波打孔法来完成微结构纤芯的制作。
一种所述高双折射低损耗光子晶体光纤的应用，用作制作色散补偿光纤。
本发明的优点和有益效果
本发明提出了一种结构相对简单并且易于制作的高双折射低损耗光子晶体光纤，通过引入纤芯微结构，在纤芯处设置了两列并行排列的三小圆结构，该结构具有二维旋转对称性，表现出很高的模式双折；该光子晶体光纤的模式双折射比普通的光子晶体光纤（10-2量级）高出一个数量级，达到10-1量级，同时该光纤的限制损耗超低为10-6dB/km量级；该光纤由于选用As2Se3作为背景材料，因而具有大的负色散特性，；性能更加优秀且适用于实际操作。
附图说明
图1为该光子晶体光纤的截面结构示意图。
图中：1.圆孔a 2.圆孔b 3.圆形空气孔 4.背景材料 5.纤芯
图2为该光子晶体光纤计算得到的两个正交方向上的模式折射率之差，即双折射随波长的变化关系图。
图3为该光子晶体光纤计算得到的限制损耗随波长的变化关系图。
图4为该光子晶体光纤色散随波长的变化关系图。
具体实施方式
实施例：
一种高双折射低损耗光子晶体光纤，如图1所示，包括纤芯和包层，包层折射率低于纤芯；纤芯5由光纤中心部位的背景材料As2Se34、四个圆孔a1和两个圆孔b2共同构成的纤芯高折射率区域，其中圆孔a1的直径大于圆孔b2的直径，四个圆孔a1和两个圆孔b2在纤芯5处呈两个圆孔a1夹一个圆孔b2的两列并行排列的微结构纤芯；包层为包围纤芯且直径相同且呈正八边形周期性排列的圆形空气孔3构成的区域，周期性排列的圆形空气孔3共四层，最内层圆形空气孔3与四个圆孔a1外切。
该实施例中，圆孔a1的直径为0.56μm、圆孔b2的直径为0.44μm；圆形空气孔3的直径为1μm、空气孔的间距为1.5μm；两列并行排列圆孔的中心距为0.87μm。
该高双折射低损耗光子晶体光纤的制备方法，步骤如下：
1）将一根直径为3mm的As2Se3材料棒研磨成正八棱柱并沿轴线方向钻一个直径为1.6mm的孔，然后将其放在光纤拉丝塔上拉制成直径为0.08mm的正八棱柱丝，拉丝温度为1800-2000℃；
2）把上述正八棱柱丝切成长度为25mm的柱丝，然后堆积需要的晶体结构，将其再一次放到光纤拉丝塔中熔合、拉伸，拉制成空气孔间距为1.5μm，得到更细的纤丝；
3）将上述纤丝堆积成八边形结构，中心用直径相同的实心柱替换，对实心柱采用超声波打孔法来完成微结构纤芯的制作。
所制得的高双折射低损耗光子晶体光纤可用作制作色散补偿光纤。
图2为该光子晶体光纤计算得到的两个正交方向上的模式折射率之差，即双折射随波长的变化关系图，图中表明：模式双折射随着波长的增长而增大，在波长1550nm处，双折射达到1.56×10-1，比普通的光子晶体光纤高出一个数量级。
图3为该光子晶体光纤计算得到的限制损耗随波长的变化关系图，图中表明：该光子晶体光纤的限制损耗很低，在1550nm处，损耗为6.44278×10-6dB/km。
图4为该光子晶体光纤色散随波长的变化关系图，图中表明：该光子晶体光纤具有大的负色散特性。
Claims (1)
1.一种高双折射低损耗光子晶体光纤的制备方法，所述光子晶体光纤包括纤芯和包层，包层折射率低于纤芯；纤芯由光纤中心部位的背景材料As2Se3、四个圆孔a和两个圆孔b共同构成的纤芯高折射率区域，其中圆孔a的直径大于圆孔b的直径，四个圆孔a和两个圆孔b在纤芯处呈两个圆孔a夹一个圆孔b的两列并行排列的微结构纤芯；包层为包围纤芯且直径相同且呈正八边形周期性排列的圆形空气孔构成的区域，周期性排列的圆形空气孔共四层，最内层圆形空气孔与四个圆孔a外切，所述圆孔a的直径为0.56μm、圆孔b的直径为0.44μm；圆形空气孔的直径为1μm、空气孔的间距为1.5μm；两列并行排列圆孔的中心距为0.87μm，其特征在于步骤如下：
1）将一根直径为3mm的As2Se3材料棒研磨成正八棱柱并沿轴线方向钻一个直径为1.6mm的孔，然后将其放在光纤拉丝塔上拉制成直径为0.08mm的正八棱柱丝，拉丝温度为1800-2000℃；
2）把上述正八棱柱丝切成长度为25mm的柱丝，然后堆积需要的晶体结构，将其再一次放到光纤拉丝塔中熔合、拉伸制成空气孔间距为1.5μm，得到更细的纤丝；
3）将上述纤丝堆积成八边形结构，中心用直径相同的实心柱替换，对实心柱采用超声波打孔法来完成微结构纤芯的制作。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310489988.8A CN103529510B (zh) | 2013-10-18 | 2013-10-18 | 一种高双折射低损耗光子晶体光纤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310489988.8A CN103529510B (zh) | 2013-10-18 | 2013-10-18 | 一种高双折射低损耗光子晶体光纤 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103529510A CN103529510A (zh) | 2014-01-22 |
| CN103529510B true CN103529510B (zh) | 2015-08-05 |
Family
ID=49931659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310489988.8A Expired - Fee Related CN103529510B (zh) | 2013-10-18 | 2013-10-18 | 一种高双折射低损耗光子晶体光纤 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103529510B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106154403A (zh) * | 2016-07-11 | 2016-11-23 | 合肥工业大学 | 一种基于硫系玻璃的高双折射光子晶体光纤 |
| CN107300738B (zh) * | 2017-06-27 | 2024-05-24 | 中国电子科技集团公司电子科学研究院 | 一种光纤 |
| CN112363269B (zh) * | 2020-12-11 | 2022-06-24 | 东北石油大学 | 一种高双折射低限制损耗光子准晶光纤 |
| CN114935791B (zh) * | 2022-05-20 | 2023-04-18 | 北京科技大学 | 一种硫玻璃基底的八边形双芯光子晶体光纤偏振分束器 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101464538A (zh) * | 2008-04-22 | 2009-06-24 | 北京航空航天大学 | 一种超高双折射超低限制损耗光子晶体光纤 |
| CN102866456A (zh) * | 2012-10-09 | 2013-01-09 | 天津理工大学 | 一种高双折射低限制损耗光子晶体光纤 |
-
2013
- 2013-10-18 CN CN201310489988.8A patent/CN103529510B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103529510A (zh) | 2014-01-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103472527B (zh) | 一种高双折射低限制损耗光子晶体光纤 | |
| CN104111493A (zh) | 一种高双折射平坦色散双芯光子晶体光纤及其制备方法 | |
| CN103529510B (zh) | 一种高双折射低损耗光子晶体光纤 | |
| Xu et al. | Ultra-flattened chromatic dispersion control for circular photonic crystal fibers | |
| CN103454720A (zh) | 一种具有高双折射特性的光子晶体光纤 | |
| CN102866456A (zh) | 一种高双折射低限制损耗光子晶体光纤 | |
| CN101201432B (zh) | 一种类熊猫型高双折射光子晶体光纤 | |
| Wang et al. | Bending orientation insensitive large mode area photonic crystal fiber with triangular core | |
| CN104635296A (zh) | 一种长距离激光能量传输光纤 | |
| CN104297837A (zh) | 一种单芯光子晶体光纤偏振分束器 | |
| CN101122652A (zh) | 一种光子晶体光纤保偏分束器 | |
| Wang et al. | Design and analysis for large-mode-area photonic crystal fiber with negative-curvature air ring | |
| CN104597558A (zh) | 一种新型高双折射高非线性光子晶体光纤 | |
| CN106908894B (zh) | 一种色散平坦全固微结构光纤 | |
| CN104678485A (zh) | 一种高双折射高非线性低限制损耗光子晶体光纤 | |
| Ma et al. | Highly Birefringent Anti-Resonant Hollow-Core Fiber With a Low Loss | |
| Wei et al. | Design of nearly zero dispersion flattened photonic crystal fiber with double cladding | |
| CN102354017B (zh) | 一种太赫兹传输光纤 | |
| CN114035264A (zh) | 一种色散补偿微结构光纤 | |
| CN107247303B (zh) | 一种新型等孔径纯圆孔高双折射光子晶体光纤 | |
| Habib et al. | Design of highly birefringent holey fibers with near-zero ultra-flattened chromatic dispersion and ultralow confinement loss | |
| Zhong et al. | Single radial/azimuthal mode photonic crystal fibers with anisotropic elliptical-hole lattice core | |
| CN214097854U (zh) | 芯径45微米以上可弯曲全固态单偏振光子带隙光纤 | |
| Hong et al. | Low loss polarization maintaining anti-resonant hollow core fiber | |
| Bapna et al. | Design of a new honeycomb PCF for ultraflatten dispersion over wideband communication system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150805 Termination date: 20151018 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |