CN209248070U - 填充苯的矩形点阵光子晶体光纤波长复用器/解复用器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及光纤领域，具体的说是填充苯的矩形点阵光子晶体光纤波长复用器/解复用器。包括包层和沿包层长度方向分布于包层中的多条空气孔，多条空气孔在包层的横截面上形成矩形点阵结构，位于矩形点阵结构中心位置的空气孔的孔径为d1并填充有苯，其余空气孔的孔径均为d；矩形点阵结构的奇数行或奇数列中的任意相邻两个空气孔的孔间距为∧，相对孔间距为d/∧；矩形点阵结构的偶数行或偶数列中的任意相邻两个空气孔的孔间距为2∧，相对孔间距为d/2∧，填充有苯的空气孔两侧且被对应位置的空气孔包围的包层材料分别形成第一纤芯和第二纤芯。本实用新型具有超短的耦合长度，将在光通信和传感器系统领域中具有重要应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤领域，具体涉及填充苯的矩形点阵光子晶体光纤波长复用器/解复用器。
背景技术
近年来，随着光通信技术的快速发展，用户对光通信网络和系统的应用需求迅速增长。为了减轻光通信网络和系统对带宽的巨大压力，科研工作者提出了各种措施来提升光通信网络的容量。例如，波分复用器/解复用器、模式复用器/解复用器、功率分束器和相干检测器等。波分复用器/解复用器是光纤通信的重要组成部分，主要用于光通道的空间聚合或分离。目前，主要利用Silica-PLC、InGaAs/InP雪崩光电二极管、啁啾光纤布拉格光栅、二维/三维光子晶体、聚合物光子结构、光子晶体光纤等对各种波长复用器/解复用器进行了研究，其耦合长度仍然过长，影响了光通信和传感器领域的进一步发展。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种填充苯的矩形点阵光子晶体光纤波长复用器/解复用器，具有超短的耦合长度，将在光通信和传感器系统领域中具有重要应用。
为了解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案为：填充苯的矩形点阵光子晶体光纤波长复用器/解复用器，包括包层和沿包层长度方向分布于包层中的多条空气孔，多条空气孔在包层的横截面上形成矩形点阵结构，位于矩形点阵结构中心位置的空气孔的孔径为d1并填充有苯，其余空气孔的孔径均为d；矩形点阵结构的奇数行或奇数列中的任意相邻两个空气孔的孔间距为∧，相对孔间距为d/∧；矩形点阵结构的偶数行或偶数列中的任意相邻两个空气孔的孔间距为2∧，相对孔间距为d/2∧，填充有苯的空气孔两侧且被对应位置的空气孔包围的包层材料分别形成第一纤芯和第二纤芯。
优选的，空气孔的折射率为1.0，包层材料为聚甲基丙烯酸甲酯且折射率为1.49，填充有苯的空气孔的折射率为1.366。
优选的，∧=0.9μm， d/∧=0.9，d1=0.48μm，其长度为183.6μm。
优选的，∧=0.9μm， d/∧=0.9，d1=0.49μm，其长度为288μm。
优选的，∧=0.9μm， d/∧=0.9，d1=0.62μm，其长度为799.5μm。
优选的，矩形点阵结构中空气孔的总行数和总列数均为奇数。
优选的，空气孔的总行数为二十三，总列数为二十五。
优选的，包层的横截面为圆形，填充有苯的空气孔与包层同心。
有益效果
依据对称原理，矩形点阵光子晶体光纤比蜂窝状和三角点阵光子晶体光纤更具各向异性，会产生强烈的双折射，同时增强了两个正交偏振模式的耦合长度。并通过包层中的点状矩阵结构来增强其模场约束能力。聚甲基丙烯酸甲酯是一种塑料光纤，其具有聚合温度低、成本低、透明度高和机械柔韧性强等特点，常常被波长复用器/解复用器当做背景材料。本实用新型优选实施方式制造的0.52/0.65-μm，0.57/0.65-μm和0.52/0.57-μm填充苯的三种聚合物光子晶体光纤波长复用器/解复用器具有超短的耦合长度，将在光通信和传感器系统领域中具有重要应用。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2 为本实用新型的x-偏振和y-偏振方向的耦合长度随周期和相对空气孔间隔比的变化关系图；
图3 为本实用新型的y-偏振方向的耦合长度随周期和入射波长的变化关系图；
图4、图5及图6为本实用新型耦合率与中心填充芯的变化关系图；
图7、图8及图9为本实用新型的归一化功率随传输距离的变化关系图；
图中标记：1、第一纤芯，2、第二纤芯，3、空气孔，4、苯，5、包层。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的填充苯的矩形点阵光子晶体光纤波长复用器/解复用器，包括条状的包层5和沿包层5长度方向分布于包层5中的多条空气孔3，由特定位置的空气孔3在包层5材料的中部分隔出沿包层5长度方向分布的第一纤芯1和第二纤芯2。
包层5采用聚甲基丙烯酸甲酯材料制作，其横截面呈圆形。多条空气孔3在包层5的横截面上形成矩形点阵结构。矩形点阵结构中空气孔3的总行数和总列数均为奇数。本实施例中，空气孔3的总行数为二十三，总列数为二十五。位于矩形点阵结构中心位置的空气孔3与包层5横截面圆心重合，其孔径为d1并填充有苯4，其余空气孔3的孔径均为d。空气孔3的折射率为1.0，包层5的背景材料为聚甲基丙烯酸甲酯且折射率为1.49，填充有苯4的空气孔3的折射率为1.366。
在矩形点阵结构中，所有的奇数行或奇数列中的任意相邻两个空气孔3的孔间距为∧，相对孔间距为d/∧；所有矩形点阵结构的偶数行或偶数列中的任意相邻两个空气孔3的孔间距为2∧，相对孔间距为d/2∧，填充有苯4的空气孔3两侧且被对应位置的空气孔3包围的包层5材料分别形成第一纤芯1和第二纤芯2。
图2给出了在不同相对空气孔3间隔比的情况下，该苯4填充的矩形点阵聚合物光子晶体光纤的x-偏振和y-偏振方向的耦合长度随周期的变化关系。从图2可知，y-偏振方向的耦合长度大于x-偏振方向的耦合长度，耦合长度随着相对空气孔3间隔比的增加而减小。一个性能优异的耦合器不仅要考虑两个纤芯间的强耦合效应，还要考虑良好的消光比。基于此考虑，将y-偏振方向的耦合长度用于聚合物光子晶体光纤波长复用器/解复用器的计算。
图3给出了不同入射波长的情况下，该苯4填充的矩形点阵聚合物光子晶体光纤y-偏振方向的耦合长度随周期的变化关系。从图3可知，y-偏振方向的耦合长度随着周期的增加而增加，随着入射波长的增加而减小。
图4、图5及图6给出了不同周期下，该苯4填充的矩形点阵聚合物光子晶体光纤的耦合率Lλ2 :Lλ1随长度随中心填充芯的变化关系。从图4可知，在不同周期下，耦合率随着中心填充芯的增加而增加。当L0.52 : L0.65 = 2 : 1, L0.57 : L0.65 = 3 : 2, 和 L0.52 : L0.57= 3 : 2时, 可以获得三种波长复用器/解复用器。
图7、图8及图9给出了本实施例的三种波长复用器/解复用器的归一化功率随传播距离的变化关系。依据以上讨论，获得了三种波长复用器/解复用器，分别为：第一类波长复用器/解复用器，∧=0.9μm， d/∧=0.9，d1=0.48μm，其长度为183.6μm。第二类波长复用器/解复用器，∧=0.9μm， d/∧=0.9，d1=0.49μm，其长度为288μm。第三类波长复用器/解复用器，∧=0.9μm， d/∧=0.9，d1=0.62μm，其长度为799.5μm。
Claims (8)
1.填充苯的矩形点阵光子晶体光纤波长复用器/解复用器，包括包层（5）和沿包层（5）长度方向分布于包层（5）中的多条空气孔（3），其特征在于：多条空气孔（3）在包层（5）的横截面上形成矩形点阵结构，位于矩形点阵结构中心位置的空气孔（3）的孔径为d1并填充有苯（4），其余空气孔（3）的孔径均为d；矩形点阵结构的奇数行或奇数列中的任意相邻两个空气孔（3）的孔间距为∧，相对孔间距为d/∧；矩形点阵结构的偶数行或偶数列中的任意相邻两个空气孔（3）的孔间距为2∧，相对孔间距为d/2∧，填充有苯（4）的空气孔（3）两侧且被对应位置的空气孔（3）包围的包层（5）材料分别形成第一纤芯（1）和第二纤芯（2）。
2.根据权利要求1所述的填充苯的矩形点阵光子晶体光纤波长复用器/解复用器，其特征在于：空气孔（3）的折射率为1.0，包层（5）材料为聚甲基丙烯酸甲酯且折射率为1.49，填充有苯（4）的空气孔（3）的折射率为1.366。
3.根据权利要求2所述的填充苯的矩形点阵光子晶体光纤波长复用器/解复用器，其特征在于：∧=0.9μm，d/∧=0.9，d1=0.48μm，其长度为183.6μm。
4.根据权利要求2所述的填充苯的矩形点阵光子晶体光纤波长复用器/解复用器，其特征在于：∧=0.9μm， d/∧=0.9，d1=0.49μm，其长度为288μm。
5.根据权利要求2所述的填充苯的矩形点阵光子晶体光纤波长复用器/解复用器，其特征在于：∧=0.9μm， d/∧=0.9，d1=0.62μm，其长度为799.5μm。
6.根据权利要求2所述的填充苯的矩形点阵光子晶体光纤波长复用器/解复用器，其特征在于：矩形点阵结构中空气孔（3）的总行数和总列数均为奇数。
7.根据权利要求6所述的填充苯的矩形点阵光子晶体光纤波长复用器/解复用器，其特征在于：空气孔（3）的总行数为二十三，总列数为二十五。
8.根据权利要求6所述的填充苯的矩形点阵光子晶体光纤波长复用器/解复用器，其特征在于：包层（5）的横截面为圆形，填充有苯（4）的空气孔（3）与包层（5）同心。
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