CN203658616U - 软玻璃光子晶体光纤偏振分束器 - Google Patents

Abstract

一种软玻璃光子晶体光纤偏振分束器，光纤由软玻璃材料SF6制成，在背景材料1中有圆形空气孔4呈正方形结构排列，形成外包层，其中部缺失12个空气孔4，并有四个椭圆形空气孔3对称分布构成内包层，并形成传输光能的两个对称纤芯2。本实用新型通过在方形晶格光子晶体光纤中缺失空气孔并引入椭圆形空气孔而形成不对称性，提高光纤的双折射从而增大基模光场的两个偏振态的耦合长度差，实现基模两个偏振态光场的有效分离。本实用新型适用于相干通信、光纤传感系统、光纤测量技术等应用领域。

Description

软玻璃光子晶体光纤偏振分束器

技术领域

本实用新型涉及一种光子晶体光纤偏振分束器，特别是一种以软玻璃材料SF6构成的偏振分束器。

背景技术

根据模式耦合理论，光波入射到双芯光子晶体光纤的一个纤芯中时，会在其中激发出基模场，而该纤芯的基模场由于光纤的结构特点必然会部分扩展到包层中，从而进入到相邻很近的另一个纤芯中，这部分光能量就成为另一个纤芯的激励源并在其中激发出传输模式。这样，两个纤芯中的模式场就能够发生相互耦合，结果双芯结构中的基模场就由四个偏振分量构成，即X偏振的奇模和偶模，Y偏振的奇模和偶模，可以表示为：

和

其中，下标表示奇模或偶模，上标表示X偏振态或Y偏振态。

耦合长度是指光波的能量从一个纤芯完全耦合到另一个纤芯时光波沿光纤传播的距离，通过在光纤中引入高双折射可以增大基模X偏振态和Y偏振态的耦合长度差，有利于两个偏振态光场的充分分离。光子晶体光纤具有高度灵活的结构设计特点，可以通过对孔径、孔形状、孔分布方式等结构参数的有效控制来引入不对称性，从而产生高双折射。软玻璃材料具有熔点较低、线性和非线性折射率较高等优点，采用软玻璃材料有利于对双折射效果进行控制，并且可以降低制备复杂结构光子晶体光纤的难度，能够实现更优良的偏振态分离效果。传统的光纤分束器的结构设计比较单一、制作工艺比较复杂而且工作性能也有待提高，光子晶体光纤由于结构设计灵活多样、制作技术日益完善、具备多方面的优越性能而在偏振分束器领域得到了广泛的应用。相比之下，基于光子晶体光纤的偏振分束器具有高双折射、高消光比和更大的工作带宽等明显的优势。

发明内容

本实用新型解决的技术问题：一种基于软玻璃材料SF6的光子晶体光纤偏振分束器，通过在光子晶体光纤中缺失空气孔形成双纤芯结构，基模光场的X偏振态和Y偏振态分别在两个纤芯中相互耦合传输。由于不同偏振态光场的耦合长度不同，可以选择合适的光纤长度使X偏振态和Y偏振态光场在光纤的末端分别处于不同的纤芯中，从而实现偏振态的分离。

本实用新型采取的技术方案：一种软玻璃光子晶体光纤偏振分束器，包括对称分布的双纤芯和包层，所述包层设置在纤芯外围区域，其折射率低于纤芯部分。所述光子晶体光纤的背景材料1是软玻璃SF6，构成内包层的椭圆形空气孔3围绕纤芯呈矩形排列，构成外包层的圆形空气孔4围绕内包层呈正方形均匀排布。在光子晶体光纤端面上，外包层中每四个相邻空气孔呈正方形排列。

构成内包层的空气孔是一圈四个呈矩形排列的椭圆形空气孔。

构成外包层的空气孔是多圈呈正方形排布的圆形空气孔。

构成外包层的圆形空气孔尺寸小于构成内包层的椭圆形空气孔尺寸，外包层孔中心间距Λ≤1.2μm，外包层空气孔直径d≤0.6μm，椭圆孔的椭圆率b/a≤0.34。

本实用新型相比现有技术的优点有：

1、本实用新型采用软玻璃材料，可以很大程度地降低光纤加工制备的难度，更有效地对双折射、消光比、耦合长度等参量进行控制，制备工艺简单，可应用于相干通信、光纤传感、光存储等领域。

2、本实用新型力学结构稳定，可实现10-2量级的高双折射，能够显著增大耦合长度差，实现基模X偏振态和Y偏振态光场的有效分离。而且，通过对空气孔径d、孔间距Λ和椭圆率d/a的控制，可以灵活地调节偏振分束器的工作性能，实现很短的分束器长度、很高的消光比和较大的工作带宽。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的横截面结构示意图。

图2是图1实施例偏振分束器的基模光场分布图，其中图(a)-(d)分别是X偏振态和Y偏振态的偶模和奇模的光场分布。

具体实施方式

参照附图1-2，一种软玻璃光子晶体光纤偏振分束器，横截面结构如图1所示，包括纤芯和内外包层，选择软玻璃SF6作为背景材料1，在分束器的光纤横截面上，外包层的圆形空气孔4以正方形结构排列，孔径d≤0.6μm，孔中心间距Λ≤1.2μm，且其中部缺失12个空气孔4，并有四个椭圆形孔3以矩形结构对称分布构成内包层，并形成传输光能的纤芯2，椭圆孔的椭圆率b/a≤0.34。光纤由多圈空气孔构成，可以将大部分光场能量集中在纤芯区域。图2给出了基模的X偏振态和Y偏振态光场分布。

Claims (3)

1.一种软玻璃光子晶体光纤偏振分束器，结构包括两个对称纤芯和包层，包层位于纤芯的外部区域，纤芯折射率高于包层折射率，光纤由软玻璃材料SF6构成，其特征是： 

在所述的光纤背景材料（1）中按规则晶格结构排列空气孔，其中，纤芯(2)周围的四个椭圆形空气孔(3)以矩形结构排列，形成内包层，其余的圆形空气孔(4)按方形结构排列，构成外包层，圆形空气孔的直径为d，孔中心间距为Λ，椭圆形空气孔的长短轴分别为a和b。 

2.根据权利要求1所述的软玻璃光子晶体光纤偏振分束器，其特征是：光子晶体光纤外包层呈正方形结构，且其中部缺失12个空气孔(4)，并有四个椭圆形孔(3)以矩形结构对称分布，形成传输光能的纤芯(2)。 

3.根据权利要求1所述的软玻璃光子晶体光纤偏振分束器，其特征是：外包层孔中心间距Λ≤1.2μm，外包层空气孔直径d≤0.6μm，椭圆孔的椭圆率b/a≤0.34。 

Images