CN200968994Y - 光子晶体光纤 - Google Patents

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郭淑琴
安文生
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Abstract

一种光子晶体光纤，包括有纤芯、位于纤芯外围的包层，包层由均布空气孔的背景材料构成，所述空气孔在包层中排列呈周期性，其特征在于所述纤芯为布置在背景材料中心的沿光传输方向布置的类圆柱体，所述类圆柱体两端面的直径不等，所述类圆柱体的材料折射率大于背景材料折射率。本实用新型通过纤芯截面沿纵向的变化，可实现光子在晶体光纤内色散渐变以及从正(反)色散变到反(正)色散的色散自补偿，从而简化或取消已有技术中光子传输系统中的复杂的色散补偿装置，有利用简化传输线路，促进系统器件的高度集成。

Description

光子晶体光纤
(一)技术领域：
本实用新型涉及一种光子晶体光纤。
(二)背景技术：
与常规光纤是利用纤芯和包层之间的折射率差将光限制在高折射率的纤芯中不同，光子晶体光纤是利用在二维截面中心处引入一结构缺陷破坏原来的周期性结构，这样在中心处形成的不完全光子禁带结构便是传光的通道。按照光子晶体光纤导光机制的不同，可将光子晶体光纤归为两类，第一类中心缺陷处是空气孔，其导光机理正是光子带隙理论，这类光纤要求较大的空气孔和精确的排列结构。另一类导光方式类似于传统光纤的全反射原理，它利用中心缺陷区和缺陷区外周期性结构区之间的有效折射率差将光子局域在高折射率纤芯中，我们把这类光子晶体光纤称之为全内反射光子晶体光纤。全内反射光子晶体光纤不需要精确的空气孔排列，更适合于制作，故在实际应用中大都是此类光子晶体光纤。
由于光子晶体光纤具备优良的特性，近年来受到科研工作者普遍关注，并在光通信领域的传输及器件制作方面发挥了极大作用。虽然光子晶体光纤在色散补偿和高非线性效应等方面已经发挥了很大作用，但固定不变的色散和非线性效应在某些特殊应用过程中还难以将其优越性充分体现出来，因此有必要研制色散渐变的光子晶体光纤。
(三)实用新型内容：
本实用新型要解决的技术问题是提供一种色散渐变和色散自补偿的光子晶体光纤，能实现光纤的色散渐变，以满足传输光纤或器件中的色散自补偿及渐变色散与渐变非线性效应的最佳匹配。
为此，本实用新型的技术方案为：
一种光子晶体光纤，包括有纤芯、位于纤芯外围的包层，包层由均布空气孔的背景材料构成，所述空气孔在包层中排列呈周期性，其特征在于所述纤芯为布置在背景材料中心的沿光传输方向布置的类圆柱体，所述类圆柱体两端面的直径不等，所述类圆柱体的材料折射率大于背景材料折射率。
所述空气孔的直径d为0.69微米，空气孔的间距Λ为2.3微米。
所述类圆柱体沿光传输的始端面直径小于末端面直径。
或者，所述类圆柱体沿光传输的始端面直径大于末端面直径。
本实用新型与现有技术相比较，具有如下有益效果：本实用新型通过纤芯直径的逐渐变化使光纤色散参数和模场直径不断变化，形成光纤色散参量的渐变，可以从正色散变到负色散或从负色散变到正色散。在反常色散区域，通过最佳匹配可实现色散与非线性效应的平衡，从而能够维持孤子传输，但由于损耗会逐渐减弱非线性效应，使得二者之间的平衡逐渐偏离初始的最佳匹配，按照损耗来设计色散渐变的反常色散光子晶体光纤，从而达到一种更好的平衡；此外，在正常色散范围内通过渐变色散与渐减非线性效应沿传输方向的追踪平衡能进一步提高光脉冲的压缩效率；而色散从正(负)到负(正)的变化特点可实现传输线路和器件的色散自补偿，从而简化或取消已有技术中光子传输系统中的复杂的色散补偿装置，有利用简化传输线路，促进系统器件的高度集成。
(四)附图说明：
图1是本实用新型的一个实施例的横截面图；
图2是本实用新型纤芯的纵向结构图。
(五)具体实施方式：
参见图1、2，一种光子晶体光纤，包括光沿传播方向呈类圆柱体布置的纤芯1，包层为在二氧化硅背景3中分布周期性排列的空气孔2，所述空气孔在背景材料中可以呈六角形结构排列，如图1所示，每相邻的三个空气孔2构成正三角形。空气孔直径d为0.69微米，空气孔间距Λ为2.3微米。纤芯材料为掺二氧化锗的二氧化硅，其折射率略高于包层中的二氧化硅，这样的折射率分布更易于将光局限到纤芯中。在1.4微米到1.7微米的波长变化范围内，纤芯半径由1.8微米变化到0.6微米的纤芯光子晶体光纤，可实现色散参数从40皮秒/纳米/公里到-80皮秒/纳米/公里的变化。同时，模场直径也会随着纤芯半径的变化而发生改变，而模场直径的大小会对非线性效应强弱产生影响。当两个端面上纤芯的半径从0.6微米变化到1.8微米时，在1.4微米波长处，光纤的色散参数会从-80皮秒/纳米/公里变化到47皮秒/纳米/公里，在1.55微米波长处，光纤的色散参数会从-50皮秒/纳米/公里变化到52皮秒/纳米/公里，而在1.7微米波长处，光纤的色散参数会从-47皮秒/纳米/公里变化到58皮秒/纳米/公里。可见，根据不同的中心波长和色散变化要求，可通过选择不同的端面纤芯半径来实现。

Claims (4)

1.一种光子晶体光纤，包括有纤芯、位于纤芯外围的包层，包层由均布空气孔的背景材料构成，所述空气孔在包层中排列呈周期性，其特征在于所述纤芯为布置在背景材料中心的沿光传输方向布置的类圆柱体，所述类圆柱体两端面的直径不等，所述类圆柱体的材料折射率大于背景材料折射率。
2.根据权利要求1所述的光子晶体光纤，其特征在于所述空气孔的直径d为0.69微米，空气孔的间距Λ为2.3微米。
3.根据权利要求2所述的光子晶体光纤，其特征在于所述类圆柱体沿光传输的始端面直径小于末端面直径。
4.根据权利要求2所述的光子晶体光纤，其特征在于所述类圆柱体沿光传输的始端面直径大于末端面直径。
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