CN112230333B - 一种空气孔镀金膜的v型双芯光子晶体光纤偏振分束器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器，包括，基底以及分布于所述基底中的以正六边形排列的圆形空气孔，其中，所述分束器基底材料为二氧化硅；所述以正六边形排列的圆形空气孔包括：第一圆形空气孔，位于所述分束器的正中心，所述第一圆形空气孔镀金膜；所述第一圆形空气孔，左右两侧形成两个纤芯；第二圆形空气孔，分布于所述第一圆形空气孔的上下两侧；第三圆形空气孔，分布于所述第一圆形空气孔的左右两侧。本发明的空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器具有超宽的分束器带宽。

Description

一种空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器

技术领域

本发明涉及光子晶体光纤偏振器件领域，特别涉及到一种空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器。

背景技术

随着各种光学链路系统的蓬勃发展，光子晶体光纤偏振器件已经成为光纤通信、光纤传感、光纤激光等光学领域中必不可少的一类光学器件，尤其是在涉及国防军事、航空航天、生物医学、全光网络等方面更为重要。目前，学者们设计光子晶体光纤偏振器件主要分为以下几种：

基于双芯光子晶体光纤。通过改变双芯光子晶体光纤结构或者在双芯光子晶体光纤中引入椭圆空气孔等多种因素来破坏双芯光子晶体光纤的对称性，从而形成较高的双折射以实现两个方向偏振光的耦合长度不同，进而实现偏振分束。但是此类光纤的双折射相对较低，从而导致分束带宽较窄，分束长度较长，不利于器件集成化的发展。并且此类光纤大都包含椭圆孔空气孔，不易制备。

基于三芯光子晶体光纤。利用光子晶体光纤的谐振现象,当三芯光子晶体光纤中三个超模式的模式折射率满足一定条件时,将产生谐振现象。通过选择合适的微结构参数,可使某一偏振方向的光接近谐振条件,而另一偏振方向的光远离谐振条件，两个偏振光的功率集中在不同的纤芯区,从而实现偏振光的分离。但是由于谐振耦合现象的特殊性，此类光纤将具有更长的分束长度，更不利于集成光子学的发展。

基于液晶、液体、磁流体等材料填充的双芯光子晶体光纤。通过在双芯光子晶体光纤的某些空气孔中选择性地填充液晶、液体和磁流体等功能型材料，由于这些功能型材料的折射率一般都比空气的折射率大，所以能够进一步增加双芯光子晶体光纤的双折射，从而进一步增加两个方向偏振光的耦合长度的差值，进而实现分束带宽较宽，分束长度较短的偏振分束器。但是选择性地填充液晶、液体和磁流体等功能型材料，不易和现有的各种光学系统匹配和熔接，降低了器件的实用性。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器，已解决如上问题至少之一，并通过以下技术方案实现：

本发明提供一种空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器，包括，基底以及分布于所述基底中的以正六边形排列的圆形空气孔，其中，所述分束器基底材料为二氧化硅；所述以正六边形排列的圆形空气孔包括：

第一圆形空气孔，位于所述分束器的正中心，所述第一圆形空气孔镀金膜，所述第一圆形空气孔的直径为d1，金膜厚度为t；所述第一圆形空气孔，左右两侧形成两个纤芯；

第二圆形空气孔，分布于所述第一圆形空气孔的上下两侧，每一侧的所述第二圆形空气孔构成V型结构，两侧的所述第二圆形空气孔数量为74个，直径均为d2，且d2>d1，每两个所述第二圆形空气孔之间的间距均为Λ1；

第三圆形空气孔，分布于所述第一圆形空气孔的左右两侧，两侧的所述第三圆形空气孔数量为92个，直径均为d3，且d2>d3>d1，每两个所述第三圆形空气孔之间的间距均为Λ2，且Λ2＝Λ1。

可选的，所述第一圆形空气孔的直径d1的取值范围为：0.90μm～1.10μm。

可选的，所述金膜厚度t的取值范围为：40nm～50nm。

可选的，所述第二圆形空气孔的直径d2的取值范围为：1.46μm～1.55μm。

可选的，所述第三圆形空气孔的直径d3的取值范围为：1.35μm～1.45μm。

可选的，每两个所述第二圆形空气孔之间的间距Λ1或每两个所述第三圆形空气孔之间的间距Λ2的取值范围为：2.05μm～2.15μm。

可选的，所述分束器分束带宽波长范围为1.357～1.681μm。

可选的，所述分束器的分束长度为188μm。

可选的，所述分束器的插入损耗低于0.24dB。

可选的，所述分束器的耦合长度满足如下公式：

其中，

和

分别是x和y偏振方向上偶超模和奇超模的有效折射率；L_x和L_y分别是x和y偏振方向上的耦合长度；

分别是x和y偏振方向上偶超模和奇超模的传播常数。

本发明提出一种空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器，具有以下优点：

(1)本发明的空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器具有超宽的分束器带宽，分束带宽波长范围为1.357～1.681μm，完全覆盖整个E+S+C+L+U通信波段。

(2)本发明的空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器具有超短的分束器长度，分束长度达到了188μm。

(3)本发明的空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器具有超低的插入损耗，在整个分束带宽所对应的波长范围内，插入损耗低于0.24dB。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明的空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器的截面图。

图2本发明的空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器的纤芯X偏振方向的偶超模和奇超模的有效折射率实部和X偏振方向的二阶表面等离子体激元模式的有效折射率实部随波长的变化关系图。

图3本发明的空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器的纤芯Y偏振方向的偶超模和奇超模的有效折射率实部和Y偏振方向的二阶表面等离子体激元模式的有效折射率实部随波长的变化关系图。

图4是本发明的空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器的X和Y偏振方向的耦合长度随波长的变化关系图。

图5是本发明的空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器的X和Y偏振方向的耦合长度之比随波长的变化关系图。

图6是本发明的空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器的归一化传输功率和传输长度之间的变化关系图。

图7是本发明的空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器在分束长度为188μm时的消光比和波长之间的变化关系图。

图8是本发明的空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器在分束长度为188μm时的X和Y偏振方向的插入损耗和波长之间的变化关系图。

图1中，1为中心镀金膜圆形空气孔，其外直径为d1。2为中心镀金膜圆形空气孔的金膜厚度为t。3为上下分布的74个较大圆形空气孔，其直径均为d2。4为左右分布的92个较小圆形空气孔，其直径均为d3。5为每两个圆形空气孔之间的间距，其孔间距均为Λ。6为正中心镀金膜圆形空气孔右侧的纤芯A，7为正中心镀金膜圆形空气孔左侧的纤芯B。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

本发明提供一种空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器，其横截面结构示意图如图1所示。具体结构如下：

一种空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器，包括，基底以及分布于所述基底中的以正六边形排列的圆形空气孔，其中，所述分束器基底材料为二氧化硅；所述以正六边形排列的圆形空气孔包括：

第一圆形空气孔1，位于所述分束器的正中心，所述第一圆形空气孔镀金膜2，所述第一圆形空气孔的直径为d1，金膜厚度为t；所述第一圆形空气孔，左右两侧形成两个纤芯；当光波在镀金膜圆形空气孔内传输时，在金属表面会激发出不同阶数的表面等离子体激元模式。金膜相对于其他金属更能激发出不同阶数的表面等离子体激元模式，且金膜材料相对于其他金属化学性质稳定，生物分子相容性好，耐腐蚀性强。

第二圆形空气孔3，分布于所述第一圆形空气孔1的上下两侧，每一侧的所述第二圆形空气孔3构成V型结构，两侧的所述第二圆形空气孔数量为74个，直径均为d2，且d2>d1，每两个所述第二圆形空气孔之间的间距均为Λ1；具体的，如图1所示，上下两侧第二圆形空气孔3各37个，依次按照8、7、6、5、4、3、4的顺序排列。V型结构的第二圆形空气孔3能够减低光信号在纤芯传播时的损失，提高信噪比。

第三圆形空气孔4，分布于所述第一圆形空气孔1的左右两侧，两侧的所述第三圆形空气孔数量为92个，直径均为d3，且d2>d3>d1，每两个所述第三圆形空气孔之间的间距5均为Λ2，且Λ2＝Λ1。具体的，如图1所示，左右两侧第三圆形空气孔4各46个，大致呈菱形结构，菱形的边长为7个第三圆形空气孔。菱形结构的第三圆形空气孔4能够降低光信号在纤芯传播时的损失，提高信噪比。

上述第二圆形空气孔和第三圆形空气孔的数量不易过多或过少，过多会增加光纤的制作成本和制作难度，过少不能有效降低光信号在纤芯传播时的损失。

所述分束器的正中心镀金膜圆形空气孔的右侧为第一纤芯6，左侧为第二纤芯7。所述分束器各个部分整体构成V型双芯结构。所述分束器共涉及3种材料，分别为二氧化硅，空气和金，没有其它材料，除了在正中心圆形空气孔镀金膜外，其余圆形空气孔内均为空气。

镀金膜圆形空气孔的外直径为d1的范围为：0.90μm～1.10μm。正中心镀金膜圆形空气孔的金膜厚度为t的范围为：40nm～50nm。上下分布的74个较大圆形空气孔直径均为d2的范围为：1.46μm～1.55μm。左右分布的92个较小圆形空气孔直径均为d3的范围为：1.35μm～1.45μm。每两个圆形空气孔之间的间距为Λ的范围为：2.05μm～2.15μm。

如图1所示，1为镀金膜圆形空气孔，其外直径为d1，金膜厚度为t。当光波在镀金膜圆形空气孔内传输时，在金属表面会激发出不同阶数的表面等离子体激元模式。因为空气的折射率低于二氧化硅的折射率，所以从第一纤芯6和第二纤芯7单个纤芯来看，光的导光机理都是全内反射型导光。而全内反射型导光，也不是所有的光完全反射回纤芯内，而是有少部分光以倏逝波的形式存在并向外传输，当倏逝波传输到1正中心的镀金膜圆形空气孔，在金属表面会激发出不同阶数的表面等离子体激元模式，并且各阶表面等离子体激元模式会分别具有X和Y两个偏振方向。根据双芯耦合模理论，在6纤芯A和7纤芯B中会发生模式耦合效应，存在4个模式，分别为X偏振方向偶超模，X偏振方向奇超模，Y偏振方向偶超模，Y偏振方向奇超模。当入射光的波长在一定范围内，某一偏振方向的纤芯偶或者奇超模式和表面某一阶的表面等离子体激元偶或者奇模式的有效折射率实部相等时，二者会发生强烈的谐振耦合，即产生了表面等离子体共振效应，在谐振耦合位置能大幅度改变该偏振方向的纤芯偶或者奇超模式的有效折射率，进而能大幅度改变该偏振方向纤芯偶和奇超模式之间的有效折射率差，从而达到改变该偏振方向的耦合长度的目的，最终获得符合要求的耦合长度比。在所给定的参数范围内，只有X偏振方向奇超模和Y偏振方向奇超模分别和各自对应偏振方向的二阶表面等离子体激元模式发生强烈的谐振耦合。

根据光纤模式谐振耦合理论，两个模式(芯传导模式和表面等离子体激元模式)间的耦合方程可以表示为：

其中，β₁是光纤芯传导模式的传播常数和β₂是表面等离子体激元模式的传输常数，E₁光纤芯传导模式的电场，是E₂是表面等离子体激元模式的电场，k是耦合强度，z为传输长度。

我们假定耦合模式的传输常数为β，E₁和E₂可以表示为E₁＝Aexp(iβz)和E₂＝Bexp(iβz)，将其带入公式(1)中，可得耦合模的传播常数为：

其中，β_ave＝(β₁+β₂)/2，δ＝(β₁-β₂)/2。因为两种模式的折射率低于背底材料，所以它们是泄露模，而泄露模的传播常数β₁和β₂是复数，因此，δ可以表示为δ＝δr+iδ_t，当光纤芯传导模式和金属表面等离子体模式满足相位匹配条件时，它们折射率的实部相等，δr＝0，因此，我们可以得到：

δ²+k²＝-δ_t ²+k² (3)

此时无论δ_t和k的大小关系如何，光纤芯传导模式和表面等离子体激元模式之间都会产生谐振耦合，只不过是耦合强度强弱的问题。

当两个平行波导相互间靠的很近时，相邻两波导之间的功率会进行周期性转换而形成一个定向耦合波导系统。传统的双芯光纤其双芯结构可以等效为两个平行的光波导，当两个平行光波导靠近且发生横向耦合时，光功率会周期性的从一个波导内耦合到另一个波导内，然后又返冋到入射波导中，称之为波导之间的模式耦合。相互平行的两相邻正规圆柱形光波导，两个波导的能量会相互耦合，从而改变两波导的场分布，这种光波导的横向耦合可以用模式耦合理论描述。假设这两平行相邻的圆柱形光波导满足弱耦合条件，其模式耦合方程为：

其中，a₁(z)＝A₁(z)exp(iβ1z)，a₂(z)＝A₂(z)exp(iβ2z)，K₁₂和K₂₁是两波导的耦合系数，β₁和β₂是两波导的传输常数。|a₁(z)|²，|a₂(z)|²分别代表两纤芯传导模式功率。一般情况下，当两纤芯发生耦合进行能量交换，在传输光纤非常短时，介质损耗可以忽略，两传导模式总功率不变，得到：

对于文中所设计的双芯光子晶体光纤，两个纤芯结构是完全对称的，其介质分布也相同，因此令β₁＝β₂＝β，K₁₂＝K₂₁＝K。则耦合方程(1)可以简化为:

设在波导耦合的初始位置Z＝0处，a₁(z)＝a₁(0)，a₂(z)＝a₂(0)，则耦合方程(6)的解：

上式表明，沿着光束传输Z方向，传输能量在两传导模式之间产生周期性变化。若考虑单一波导有能量，即令a₁(z)≠0，a₂(z)＝0可得：

当k_z＝π/2时，|a₁(z)|²＝0，而|a₂(z)|²≠0。因此，当z＝π/2k处，传导模式1的功率已经全部耦合到模式2中。因此定义传输功率从一个波导完全耦合到另一个波导所需要的距离为耦合长度Lc：

对于双芯光子晶体光纤的两个纤芯可以看着是两个介质相同、结构对称的两个平行波导，双芯耦合光纤有两类本征模，一类是场分布为Es(x,y)的对称模(偶模)，另一类是反对称模(奇模)Ea(x,y)。其传播传输分别为βs＝β+k和βa＝β-k，因此耦合长度可表示为：

双芯光子晶体光纤的模式可以看着是四个超模式的叠加，分别是x和y偏振方向上的对称超模(偶超模)Esx(x,y)和Esy(x,y)，以及x和y偏振方向上的反对称超模(奇超模)Eax(x,y)和Eay(x,y)，对应的传播常数分别为：

因此根据式(10)可得到光纤耦合长度为：

其中，

和

分别是x和y偏振方向上偶超模和奇超模的有效折射率。L_x和L_y分别是x和y偏振方向上的耦合长度。

当光纤耦合长度满足L＝mL_x＝nL_y，若m与n为奇偶性不同的正整数，可以实现偏振分束器，此时的耦合长度也叫做分束长度。由此可知，当m/n＝1/2或者2/1，此时可以获得最理想分束长度，即最短分束长度。

图2是本发明的空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器在d₁＝1.00μm。t＝46.5nm，d2＝1.50μm，d3＝1.41μm，Λ＝2.10μm时候为例，纤芯X偏振方向的偶超模和奇超模的有效折射率实部和X偏振方向的二阶表面等离子体激元模式的有效折射率实部随波长的变化关系图。由图2可知，在所测波长范围内，纤芯X偏振方向的偶超模和X偏振方向的二阶表面等离子体激元模式的有效折射率实部没有相等的位置，即没有发生表面等离子体共振效应；而纤芯X偏振方向的奇超模和X偏振方向的二阶表面等离子体激元模式的有效折射率实部在1.277μm处相等，即在谐振波长为1.277μm处发生了表面等离子体共振效应。其它参数下与该参数下的情况相同，都是只有纤芯X偏振方向的奇超模和X偏振方向的二阶表面等离子体激元模式发生了表面等离子体共振效应，只不过发生表面等离子体共振效应时的波长发生了变化。

图3是本发明的空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器在d1＝1.00μm。t＝46.5nm，d2＝1.50μm，d3＝1.41μm，Λ＝2.10μm时候为例，纤芯Y偏振方向的偶超模和奇超模的有效折射率实部和Y偏振方向的二阶表面等离子体激元模式的有效折射率实部随波长的变化关系图。由图3可知，在所测波长范围内，纤芯Y偏振方向的偶超模和Y偏振方向的二阶表面等离子体激元模式的有效折射率实部没有相等的位置，即没有发生表面等离子体共振效应；而纤芯Y偏振方向的奇超模和Y偏振方向的二阶表面等离子体激元模式的有效折射率实部在1.243μm处相等，即在谐振波长为1.243μm处发生了表面等离子体共振效应。其它参数下与该参数下的情况相同，都是只有纤芯Y偏振方向的奇超模和Y偏振方向的二阶表面等离子体激元模式发生了表面等离子体共振效应，只不过发生表面等离子体共振效应时的波长发生了变化。

图4是本发明的空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器在d1＝1.00μm。t＝46.5nm，d2＝1.50μm，d3＝1.41μm，Λ＝2.10μm时候为例，X偏振方向和Y偏振方向的耦合长度随波长的变化关系图。由图4可知，X偏振方向的耦合长度在谐振波长为1.277μm处(即和X偏振方向的二阶表面等离子体激元模式发生表面等离子体共振效应波长处)产生明显的变化，在该波长之后，保持相对平稳的变化。Y偏振方向的耦合长度在谐振波长为1.253μm处(即和Y偏振方向的二阶表面等离子体激元模式发生表面等离子体共振效应波长处)产生明显的变化，在该波长之后，保持相对平稳的变化。其它参数下与该参数下的情况相同，X偏振方向的耦合长度和Y偏振方向的耦合长度都先产生明显的变化，然后保持相对稳定变化，只是产生明显的变化的波长发生了变化。

图5是本发明的空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器在d1＝1.00μm。t＝46.5nm，d2＝1.50μm，d3＝1.41μm，Λ＝2.10μm时候为例，耦合长度比随波长的变化关系图。如图5可知，耦合长度比从1.253μm～1.277μm处开始产生明显的变化，在谐振波长为1.277μm之后，耦合长度比保持在2(获得最短分束长度的最优值)附近变化。其它参数下与该参数下的情况相同，耦合长度比均在两个谐振波长范围内产生明显的变化，然后在较长谐振波长之后，保持在某一数值附近变化，只是该数值发生了变化。

图6是本发明的空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器在d1＝1.00μm。t＝46.5nm，d2＝1.50μm，d3＝1.41μm，Λ＝2.10μm时候为例，X和Y偏振方向的归一化输出功率和传输长度之间的变化关系图。如图6可知，X偏振方向的光，在传输长度为188μm时，再一次返回到入射纤芯，而Y偏振方向的光，在传输长度为188μm时，第一次达到0。所以此时入射纤芯中只有X偏振方向的光，而另一纤芯中只有Y偏振方向的光，达到分束的效果。其它参数下与该参数下的情况相同，都是会在某一传输长度下，入射纤芯中只有X偏振方向的光，而另一纤芯中只有Y偏振方向的光，只不过传输长度的数值发生了变化。另外还可以看出，总的归一化输出功率随着传输长度的增加有略微的减小，这是因为在光子晶体光纤正中心圆形空气孔镀金膜，总会有少部分能量在金属表面传播，从而产生欧姆损耗使得总的归一化输出功率随着传输长度的增大有略微的减小。

图7是本发明的空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器在d1＝1.00μm。t＝46.5nm，d2＝1.50μm，d3＝1.41μm，Λ＝2.10μm时候为例，在分束长度为188μm时，入射纤芯的消光比和波长的变化关系图。如图7可知，在1.357～1.681μm波长范围内，入射纤芯的消光比都大于20dB(消光比大于20dB的波长范围可以认定为分束器的分束带宽)，此时分束器的分束带宽为1.357～1.681μm，覆盖整个覆盖整个E+S+C+L+U通信波段。其它参数下与该参数下的情况相同，入射纤芯的消光比都会在某一波长范围内大于20dB，只不过波长的范围发生了变化。

图8是本发明的空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器在d1＝1.00μm。t＝46.5nm，d2＝1.50μm，d3＝1.41μm，Λ＝2.10μm时候为例，在分束长度为188μm时，X和Y偏振方向的插入损耗在整个分束带宽内的变化关系图。如图8可知，X和Y偏振方向的插入损耗在整个分束带宽具有超低的插入损耗，最大值仅仅为0.24dB。其它参数下与该参数下的情况相同，只不过X和Y偏振方向的插入损耗在整个分束带宽内的数值发生了变化。

实施例一：镀金膜圆形空气孔的外直径为d1＝0.90μm。正中心镀金膜圆形空气孔的金膜厚度为t＝40nm。上下分布的74个较大圆形空气孔直径均为d2＝1.46。左右分布的92个较小圆形空气孔直径均为d3＝1.35μm。每两个圆形空气孔之间的间距为Λ＝2.05μm。

实施例二：镀金膜圆形空气孔的外直径为d1＝1.10μm。正中心镀金膜圆形空气孔的金膜厚度为t＝50nm。上下分布的74个较大圆形空气孔直径均为d2＝1.55μm。左右分布的92个较小圆形空气孔直径均为d3的范围为＝1.45μm。每两个圆形空气孔之间的间距为Λ＝2.15μm。

本发明的空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器具有超宽的分束器带宽，分束带宽波长范围为1.357～1.681μm，完全覆盖整个E+S+C+L+U通信波段。本发明的空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器具有超短的分束器长度，分束长度达到了188μm。本发明的空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器具有超低的插入损耗，在整个分束带宽所对应的波长范围内，插入损耗低于0.24 dB。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种空气孔镀金膜的V型双芯光子晶体光纤偏振分束器，包括，基底以及分布于所述基底中的以正六边形排列的圆形空气孔，其中，所述分束器基底材料为二氧化硅；所述以正六边形排列的圆形空气孔包括：第一圆形空气孔，位于所述分束器的正中心，所述第一圆形空气孔镀金膜，所述第一圆形空气孔的直径为d1，金膜厚度为t；所述第一圆形空气孔，左右两侧形成两个纤芯；

其特征在于，所述以正六边形排列的圆形空气孔还包括：

第二圆形空气孔，分布于所述第一圆形空气孔的上下两侧，每一侧的所述第二圆形空气孔构成V型结构，两侧的所述第二圆形空气孔数量为74个，直径均为d2，且d2>d1，每两个所述第二圆形空气孔之间的间距均为Λ1；

第三圆形空气孔，分布于所述第一圆形空气孔的左右两侧，两侧的所述第三圆形空气孔数量为92个，直径均为d3，且d2>d3>d1，每两个所述第三圆形空气孔之间的间距均为Λ2，且Λ2＝Λ1。

2.根据权利要求1所述的分束器，其特征在于，所述第一圆形空气孔的直径d1的取值范围为：0.90μm～1.10μm。

3.根据权利要求2所述的分束器，其特征在于，所述金膜厚度t的取值范围为：40nm～50nm。

4.根据权利要求1所述的分束器，其特征在于，所述第二圆形空气孔的直径d2的取值范围为：1.46μm～1.55μm。

5.根据权利要求1所述的分束器，其特征在于，所述第三圆形空气孔的直径d3的取值范围为：1.35μm～1.45μm。

6.根据权利要求1所述的分束器，其特征在于，每两个所述第二圆形空气孔之间的间距Λ1或每两个所述第三圆形空气孔之间的间距Λ2的取值范围为：2.05μm～2.15μm。

7.根据权利要求1所述的分束器，其特征在于，所述分束器分束带宽波长范围为1.357～1.681μm。

8.根据权利要求1所述的分束器，其特征在于，所述分束器的分束长度为188μm。

9.根据权利要求1所述的分束器，其特征在于，所述分束器的插入损耗低于0.24dB。

10.根据权利要求1所述的分束器，其特征在于，所述分束器的耦合长度满足如下公式：

其中，

和

分别是x和y偏振方向上偶超模和奇超模的有效折射率；L_x和L_y分别是x和y偏振方向上的耦合长度；

分别是x和y偏振方向上偶超模和奇超模的传播常数，λ是传输光波长。

Images