CN112241042B - 一种低串扰的相交聚合物微纳光纤 - Google Patents
一种低串扰的相交聚合物微纳光纤 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112241042B CN112241042B CN202011245672.0A CN202011245672A CN112241042B CN 112241042 B CN112241042 B CN 112241042B CN 202011245672 A CN202011245672 A CN 202011245672A CN 112241042 B CN112241042 B CN 112241042B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polymer micro
- nano optical
- optical fibers
- nano
- refractive index
- 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.)
- Active
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/12004—Combinations of two or more optical elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/125—Bends, branchings or intersections
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12083—Constructional arrangements
- G02B2006/12111—Fibre
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
本发明提出一种低串扰的相交聚合物微纳光纤,其包括相交聚合物微纳光纤、相交角度、分离距离、纤芯、包层、直径,其特征在于所述两根聚合物微纳光纤在三维空间中以一定分离距离和角度相交,所述两根聚合物微纳光纤纤芯材料不相同,存在折射率差,包层材料相同,所述两根聚合物微纳光纤的直径不相同,存在直径差。在三维空间中,相交的聚合物微纳光纤由于倏逝波耦合产生串扰,通过改变相交聚合物微纳光纤间的折射率差和直径差来降低倏逝波耦合的效率,从而极大地降低串扰,同时聚合物微纳光纤具有较高的机械强度及优良的柔韧性和弹性。本发明有利于构筑超紧凑结构复杂的光子学器件和小型化集成光路。在光通信,传感和非线性光学领域具有极好的潜力。
Description
技术领域
本发明涉及光通信,传感和非线性光学领域,特别涉及一种低串扰的相交聚合物微纳光纤。
背景技术
随着纳米技术的快速发展,对更高集成密度、更快速响应速度以及更低损耗的需求不断增加,从而使光子学器件和集成光路的小型化引起了越来越多的关注,其中光信号在聚合物微纳光纤(Polymer Micro-nano Fiber,PMNF)中的传输对于实现超紧凑的小型化光子学器件起到至关重要的作用。由于无机材料的微纳光纤的柔韧性和弹性较差,使器件的组装受到了很大限制。与传统的无机材料微纳光纤相比较,PMNF具有独特的机械性能,特别是柔韧性和弹性非常好,这对于组装结构复杂和超紧凑的光子器件是有利的。作为性能优良的聚合物材料,聚合物材料具有较高的机械强度及优良的柔韧性和弹性,其弹性恢复率非常好,同时具有极好的透光性能。由于聚合物材料的折射率普遍较大,可以提供良好的光学限制。聚合物材料还具有耐热性较好,模塑温度和熔体温度低等加工优势且加工成本低。因此,聚合物材料是一种十分有前景的微纳光纤材料,同时也是构筑超紧凑光子学器件及小型化集成光路的最佳选择之一。
PMNF具有较大的倏逝场、强约束及低损耗的优点;尤其是具有良好的结构构筑能力。至今为止,PMNF已成功应用于非相干发光器件,全光调制器,光学传感器以及光电探测器等。由于PMNF的直径接近或小于工作波长,能够引导光纤外较强的倏逝场,当彼此靠近或者相交时,有助于近场光学。尽管这种近场光学有利于光学传感器和环形谐振器的高效耦合,然而在必须避免串扰的密集集成应用中,以及为了使用具有更高灵活性的PMNF并将其组装到高密度集成光子器件中,必须将串扰消除或最小化。目前尚未研究如何通过改变两根PMNF的折射率差及直径差来降低相交PMNF之间的串扰,因此有必要提出一种低串扰的相交聚合物微纳光纤。
发明内容
为了解决上述问题, 本发明提出一种低串扰的相交聚合物微纳光纤,其包括相交聚合物微纳光纤、相交角度、分离距离、纤芯、包层、直径,其特征在于所述两根聚合物微纳光纤在三维空间中以一定分离距离和角度相交,所述两根聚合物微纳光纤纤芯材料不相同,存在折射率差,包层材料相同,所述两根聚合物微纳光纤的直径不相同,存在直径差。
按上述方案,所述的低串扰的相交聚合物微纳光纤,其特征在于所述的相交聚合物微纳光纤间由于倏逝波耦合产生的串扰满足如下线性关系式:
其中Crosstalk表示由倏逝波耦合产生的串扰值, P1表示第一根聚合物微纳光纤的输入功率, P2表示第二根聚合物微纳光纤的输出功率。
按上述方案,所述的低串扰的相交聚合物微纳光纤,其特征在于所述的两根相交聚合物微纳光纤中输入功率的第一根聚合物微纳光纤的直径及折射率均要比输出功率的第二根聚合物微纳光纤的直径及折射率要大。
按上述方案,所述的低串扰的相交聚合物微纳光纤,其特征在于所述的两根相交聚合物微纳光纤间的相交角度为54°~90°。
按上述方案,所述的低串扰的相交聚合物微纳光纤,其特征在于所述的两根相交聚合物微纳光纤间的分离距离为0nm。
按上述方案,所述的低串扰的双相交聚合物微纳光纤,其特征在于所述的两根相交聚合物微纳光纤的直径为400nm~900nm。
按上述方案,所述的低串扰的相交聚合物微纳光纤,其特征在于所述的两根相交聚合物微纳光纤的折射率差为0~0.15。
按上述方案,所述的低串扰的相交聚合物微纳光纤,其特征在于所述的串扰随着折射率差的增加而减小,当直径差为0nm,在54°~90°范围内任意角度,折射率差为0.05时串扰均低于0.24%,折射率差为0.15时串扰均低于0.16%。
按上述方案,所述的低串扰的相交聚合物微纳光纤,其特征在于所述的两根相交聚合物微纳光纤的直径差为0nm~200nm。
按上述方案,所述的低串扰的相交聚合物微纳光纤,其特征在于所述的串扰随着直径差的增加而减小,当折射率差为0,在54°~90°范围内任意角度直径差为100nm时串扰均低于0.9%,直径差为200nm时串扰均低于0.42%。
本发明的有益效果在于:在三维空间中,相交的聚合物微纳光纤由于倏逝波耦合产生串扰,通过改变相交聚合物微纳光纤间的折射率差和直径差来降低倏逝波耦合的效率,从而极大地降低串扰,同时聚合物微纳光纤具有较高的机械强度及优良的柔韧性和弹性。本发明有利于构筑超紧凑结构复杂的光子学器件和小型化集成光路。在光通信,传感和非线性光学领域具有极好的潜力。
附图说明:
图1(a)和(b)是本发明的低串扰的相交聚合物微纳光纤的俯视图和正视图。其中输入光纤PMNF1,输出光纤PMNF2,分离距离为0nm,相交角度为θ,第一根输入光纤PMNF1的直径为D1,第二根输出光纤PMNF2的直径为D2。
图2是本发明的低串扰的相交聚合物微纳光纤,当直径差为0nm,在54°~90°范围内任意角度下,折射率差与串扰的对应关系图,其中“实心三角形”连线表示折射率差0.05与串扰的对应关系;“实心圆点”连线表示折射率差0.1与串扰的对应关系;“实心方块”连线表示折射率差0.15与串扰的对应关系。
图3是本发明的低串扰的相交聚合物微纳光纤,当折射率差为0,在54°~90°范围内任意角度下,直径差与串扰的对应关系图,其中“实心三角形”连线表示直径差100nm与串扰的对应关系;“实心圆点”连线表示直径差150nm与串扰的对应关系;“实心方块”连线表示直径差200nm与串扰的对应关系。
具体实施方式:
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现,并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本发明的内容更清楚透彻的理解。
参照图1至图3,本发明提出了一种低串扰的相交聚合物微纳光纤,如图1所示,在三维空间中,两根结构参数不同且被空气包裹的聚合物微纳光纤进行相交,其中输入光纤PMNF1,输出光纤PMNF2,分离距离为0nm,相交角度为θ,第一根输入光纤PMNF1的直径为D1,第二根输出光纤PMNF2的直径为D2。该模型结构的俯视图和正视图如图1(a)和(b)所示。本发明实例选取的两根相交聚合物微纳光纤中输入功率的第一根聚合物微纳光纤PMNF1的直径及折射率均要比输出功率的第二根聚合物微纳光纤PMNF2的直径及折射率要大,聚合物微纳光纤间相交角度θ为54°~90°,聚合物微纳光纤间分离距离0nm,聚合物微纳光纤的直径D为400nm~900nm,聚合物微纳光纤PMNF的折射率差为0~0.15,聚合物微纳光纤的直径差为0nm~200nm。
按照低串扰的相交聚合物微纳光纤的上述方案,在其所规定的范围内对光纤的参数进行设计。基于时域有限差分方法,通过仿真验证本发明。
如图2是本发明的低串扰的相交聚合物微纳光纤,当直径差为0nm,在54°~90°范围内任意角度下,折射率差与串扰的对应关系图,其中“实心三角形”连线表示折射率差0.05与串扰的对应关系;“实心圆点”连线表示折射率差0.1与串扰的对应关系;“实心方块”连线表示折射率差0.15与串扰的对应关系。本发明实例中聚合物微纳光纤的纤芯材料选取为聚对苯二甲酸丙二酯PTT、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA和聚苯乙烯PS,以空气为包层。在工作波长为633nm时,聚对苯二甲酸丙二酯PTT的折射率为1.63,聚苯乙烯PS的折射率为1.58,聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的折射率为1.48,空气的折射率为1.0。选取的聚合物微纳光纤PMNF1的纤芯材料折射率要大于聚合物微纳光纤PMNF2的纤芯折射率。由图可以看出两根聚合物微纳光纤间的串扰随着折射率差的增加而减小,当直径差为0nm,在54°~90°范围内任意角度,折射率差为0.05时串扰均低于0.24%,折射率差为0.15时串扰均低于0.16%。
图3是本发明的低串扰的相交聚合物微纳光纤,当折射率差为0,在54°~90°范围内任意角度下,直径差与串扰的对应关系图,其中“实心三角形”连线表示直径差100nm与串扰的对应关系;“实心圆点”连线表示直径差150nm与串扰的对应关系;“实心方块”连线表示直径差200nm与串扰的对应关系。本发明实例中聚合物微纳光纤的直径D1选取为700nm,直径D2选取分别为600nm、550nm、500nm。由图可以看出两根聚合物微纳光纤间的串扰随着直径差的增加而减小,当折射率差为0,在54°~90°范围内任意角度直径差为100nm时串扰均低于0.9%,直径差为200nm时串扰均低于0.42%。
需要说明的是本发明有利于构筑超紧凑结构复杂的光子学器件和小型化集成光路。在光通信,传感和非线性光学领域具有极好的潜力。
以上所述,仅为本发明专利较佳的具体实施方式,但本发明专利的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种低串扰的相交聚合物微纳光纤,其包括相交的两根聚合物微纳光纤、相交角度、分离距离、纤芯、包层、直径,其特征在于两根聚合物微纳光纤在三维空间中以分离距离为0nm和角度为54°~90°相交,两根聚合物微纳光纤纤芯材料不相同,存在折射率差,包层材料相同,两根聚合物微纳光纤的直径不相同,存在直径差,其中所述的两根聚合物微纳光纤的纤芯材料选取为聚对苯二甲酸丙二酯PTT、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA和聚苯乙烯PS,以空气为包层,在工作波长为633nm时,聚对苯二甲酸丙二酯PTT的折射率为1.63,聚苯乙烯PS的折射率为1.58,聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的折射率为1.48,空气的折射率为1.0,所述的两根聚合物微纳光纤的相交角度范围在54°~90°,所述的两根聚合物微纳光纤的直径范围400~900nm,所述的两根聚合物微纳光纤中输入功率的第一根聚合物微纳光纤的直径及折射率均要比输出功率的第二根聚合物微纳光纤的直径及折射率要大,所述的两根聚合物微纳光纤的折射率差为0~0.15,所述的两根聚合物微纳光纤的直径差为0nm~200nm。
2.根据权利要求1所述的低串扰的相交聚合物微纳光纤,其特征在于所述的两根聚合物微纳光纤间由于倏逝波耦合产生的串扰满足如下线性关系式:
其中Crosstalk表示由倏逝波耦合产生的串扰值,P1表示第一根聚合物微纳光纤的输入功率,P2表示第二根聚合物微纳光纤的输出功率。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011245672.0A CN112241042B (zh) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | 一种低串扰的相交聚合物微纳光纤 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011245672.0A CN112241042B (zh) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | 一种低串扰的相交聚合物微纳光纤 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112241042A CN112241042A (zh) | 2021-01-19 |
CN112241042B true CN112241042B (zh) | 2023-08-15 |
Family
ID=74166472
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011245672.0A Active CN112241042B (zh) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | 一种低串扰的相交聚合物微纳光纤 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112241042B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113296184B (zh) * | 2021-06-22 | 2022-05-17 | 桂林电子科技大学 | 一种基于余弦弯曲的桥型交叉结构的聚合物微纳光纤 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6539155B1 (en) * | 1998-06-09 | 2003-03-25 | Jes Broeng | Microstructured optical fibres |
CN1534320A (zh) * | 2003-03-27 | 2004-10-06 | Ѷ���Ƽ���˾ | 交叉损耗降低的光波导装置 |
CN101477228A (zh) * | 2009-01-05 | 2009-07-08 | 东南大学 | 低串扰有机聚合物波导光开关 |
CN101878441A (zh) * | 2007-11-30 | 2010-11-03 | 陶氏康宁公司 | 用于低损耗、低串扰光信号路由的集成平面聚合物波导 |
CN103827715A (zh) * | 2011-06-20 | 2014-05-28 | Ofs菲特尔有限责任公司 | 用于低损耗耦合至多芯光纤的技术和装置 |
CN107632340A (zh) * | 2016-07-19 | 2018-01-26 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种光波导交叉单元 |
CN108182049A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-06-19 | 桂林电子科技大学 | 一种基于微环谐振器的二进制光学全加器 |
CN109061798A (zh) * | 2018-03-15 | 2018-12-21 | 中国计量大学 | 一种柔性介入式医用导管空间弯曲检测的光栅光波导器件 |
-
2020
- 2020-11-10 CN CN202011245672.0A patent/CN112241042B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6539155B1 (en) * | 1998-06-09 | 2003-03-25 | Jes Broeng | Microstructured optical fibres |
CN1534320A (zh) * | 2003-03-27 | 2004-10-06 | Ѷ���Ƽ���˾ | 交叉损耗降低的光波导装置 |
CN101878441A (zh) * | 2007-11-30 | 2010-11-03 | 陶氏康宁公司 | 用于低损耗、低串扰光信号路由的集成平面聚合物波导 |
CN101477228A (zh) * | 2009-01-05 | 2009-07-08 | 东南大学 | 低串扰有机聚合物波导光开关 |
CN103827715A (zh) * | 2011-06-20 | 2014-05-28 | Ofs菲特尔有限责任公司 | 用于低损耗耦合至多芯光纤的技术和装置 |
CN107632340A (zh) * | 2016-07-19 | 2018-01-26 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种光波导交叉单元 |
CN108182049A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-06-19 | 桂林电子科技大学 | 一种基于微环谐振器的二进制光学全加器 |
CN109061798A (zh) * | 2018-03-15 | 2018-12-21 | 中国计量大学 | 一种柔性介入式医用导管空间弯曲检测的光栅光波导器件 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
童利民.微纳光纤及其应用:研究进展及未来机遇.《光学与光电技术》.2020,第18卷(第4期),第12-17页. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112241042A (zh) | 2021-01-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bamiedakis et al. | Cost-effective multimode polymer waveguides for high-speed on-board optical interconnects | |
Fukuda et al. | Silicon photonic circuit with polarization diversity | |
CN101416107B (zh) | 使用非线性元件的全光逻辑门 | |
WO2015096070A1 (zh) | 波导偏振分离和偏振转换器 | |
CN204536588U (zh) | 偏振分束旋转器 | |
CN112269224B (zh) | 基于垂直耦合结构的硅-氮化硅集成偏振分束器 | |
CN102012600B (zh) | 二维光子晶体可控式“与/或”逻辑门 | |
CN204302526U (zh) | 偏振分束旋转器 | |
CN102226863A (zh) | 使用非线性元件的全光逻辑门 | |
CN105866885B (zh) | 偏振分束旋转器 | |
US6931189B2 (en) | Optical waveguides and optical devices with optical waveguides | |
CN103345022A (zh) | 一种基于少模光纤的非对称平面光波导模式复用/解复用器 | |
CN112255727A (zh) | 端面耦合器和半导体器件 | |
CN103513333A (zh) | 一种硅基纳米线混合十字交叉器 | |
CN112987183B (zh) | 层间耦合器 | |
CN103558661A (zh) | 一种基于硅基l形波导结构的集成偏振转换器 | |
CN112241042B (zh) | 一种低串扰的相交聚合物微纳光纤 | |
Lee et al. | Highly efficient plasmonic interconnector based on the asymmetric junction between metal-dielectric-metal and dielectric slab waveguides | |
Shen et al. | Silicon photonic integrated circuits and its application in data center | |
CN105759351A (zh) | 一种基于垂直耦合原理的硅基槽波导起偏器 | |
CN113296184B (zh) | 一种基于余弦弯曲的桥型交叉结构的聚合物微纳光纤 | |
CN115755275B (zh) | 一种基于亚波长结构的小型化狭缝波导模式转换器件 | |
CN112230330A (zh) | 一种低串扰的超紧凑双相交聚合物微纳光纤结构 | |
CN116088096A (zh) | 一种双入双出模式转换器及设计方法 | |
WO2001023955A2 (en) | A nanophotonic mach-zehnder interferometer switch and filter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |