專利名稱：光子晶體光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有強(qiáng)雙折射效應(yīng)的光子晶體光纖。
背景技術(shù)：
光纖的雙折射效應(yīng)強(qiáng)弱可用兩個正交方向上的折射率差表示，δη=|ηχ-ηγ|，其中ηχ和％分別是兩個正交方向上的模式有效折射率。通過將纖芯設(shè)置成橢圓結(jié)構(gòu)，可形成B 10_6的弱雙折射效應(yīng)，通過在纖芯的對稱兩側(cè)插入硼硅玻璃材料引起應(yīng)力雙折射可形成B 10_4的雙折射光纖。雙折射光纖可用作保偏光纖或制成偏振器件，在信息傳輸或光學(xué)技術(shù)中具有廣闊的應(yīng)用前景。光子晶體光纖又稱為多孔光纖或微結(jié)構(gòu)光纖。在光纖端面上，規(guī)則排列的許多空氣孔在背景材料中沿軸向伸長，在光纖的中心位置缺失一個空氣小孔，代之以實(shí)心的背景材料，或者插入折射率高于背景材料的其它材料形成導(dǎo)光的纖芯，而外圍空氣孔在背景材料中的均勻排列形成包層，光模場基本限定在中心位置高折射率區(qū)域，這類光纖是通過全內(nèi)反射原理導(dǎo)光的。光纖端面結(jié)構(gòu)具有靈活可控的排布特性，通過空氣孔在兩個正交方向上的不對稱排布，使光場模式在兩個正交方向具有不同的折射率，從而形成強(qiáng)的雙折射效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有光纖中實(shí)現(xiàn)強(qiáng)雙折射效應(yīng)較難以及在光子晶體光纖中實(shí)現(xiàn)雙折射效應(yīng)不夠強(qiáng)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡便、容易制作的可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)雙折射效應(yīng)的光子晶體光纖。 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:—種光子晶體光纖，所述光纖的橫截面包括纖芯和包層，沿所述的光纖軸向有規(guī)律地排列著許多空氣孔道，所述的空氣孔道沿光纖軸線平行排列，所述光纖的橫截面上的空氣孔在光纖背景材料中呈周期性排列，相鄰排的空氣孔相互錯位，間隔排的空氣孔相互對準(zhǔn)，每相鄰的三個空氣孔構(gòu)成正三角形，所述空氣孔的總排數(shù)成單數(shù)，中間排的空氣孔圓心都布置在橫向中心軸上,所述橫截面中心位置的一個空氣孔被微晶結(jié)構(gòu)替代構(gòu)成光纖的所述纖芯，所述纖芯由相同的孿生空氣孔對均勻分布在光纖背景材料中構(gòu)成，所述的孿生空氣孔對是由上下并列并與橫向中心軸相垂直排布的兩個相同的小空氣孔構(gòu)成，相鄰排的孿生空氣孔對交錯排列，間隔排的孿生空氣孔對相互對準(zhǔn)，所述纖芯中孿生空氣孔對的總排數(shù)成單數(shù)，中間排的孿生空氣孔對的個數(shù)成單數(shù)，所述纖芯中孿生空氣孔對以最中心的孿生空氣孔對所對應(yīng)的橫向中心軸和縱向中心軸分別呈軸對稱布置，所述包層是空氣孔在背景材料中均勻排布并包圍著所述纖芯的外圍區(qū)域，所述包層中排布在橫向中心軸上的一排空氣孔各自被大空氣孔所替代，所述的大空氣孔在不影響到相鄰空氣孔的條件下可以在原來的位置上呈放射狀擴(kuò)大，所述的大空氣孔不能破壞其相鄰的空氣孔，所述的大空氣孔直徑都相同。
進(jìn)一步，所述橫截面通常呈中心對稱圖形，如優(yōu)選橫截面為正六邊形、圓形的光纖。進(jìn)一步，所述的背景材料為硅玻璃材料。進(jìn)一步，所述的背景材料為聚合物材料。本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:同時改進(jìn)光子晶體光纖的纖芯及包層結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)纖芯及包層中空氣孔排布的不對稱，從而導(dǎo)致光子晶體光纖具有很強(qiáng)的雙折射效應(yīng)。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的橫截面示意圖。圖1中，1-包層中的空氣孔，2-背景材料，3-纖芯，4-包層中直徑較大的一排大空氣孔，5-纖芯中的孿生空氣孔對，6-橫向中心軸，7-縱向中心軸。圖2是圖1示例中纖芯的微晶結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖1示例中光子晶體光纖在兩個正交方向上模式的有效折射率之差隨波長的變化情況。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。實(shí)施例一:參照圖1至圖3，一種光子晶體光纖，沿所述的光纖軸向有規(guī)律地排列著許多空氣孔，所述的空氣孔沿光纖軸線平行排列，橫截面呈正六邊形，結(jié)構(gòu)如圖1所示，背景材料2為石英，折射率為1.45，所述光纖的橫截面包括纖芯3和包層,沿所述的光纖軸向有規(guī)律地排列著許多空氣孔道，所述的空氣孔道沿光纖軸線平行排列，所述光纖的橫截面上的空氣孔在光纖背景材料中呈周期性排列，相鄰排的空氣孔相互錯位，間隔排的空氣孔相互對準(zhǔn)，每相鄰的三個空氣孔構(gòu)成正三角形，所述空氣孔的總排數(shù)成單數(shù)，中間排的空氣孔圓心都布置在橫向中心軸線上；所述橫截面中心位置的一個空氣孔被微晶結(jié)構(gòu)替代構(gòu)成光纖的所述纖芯3，所述纖芯由相同的孿生空氣孔對均勻分布在光纖背景材料中構(gòu)成，所述的孿生空氣孔對是由上下并列并與橫向中心軸6相垂直排布的兩個相同的小空氣孔構(gòu)成，相鄰排的孿生空氣孔對交錯排列，間隔排的孿生空氣孔對相互對準(zhǔn)，所述纖芯中孿生空氣孔對的總排數(shù)成單數(shù)，中間排的孿生空氣孔對的個數(shù)成單數(shù)，所述纖芯中孿生空氣孔對以最中心的孿生空氣孔對所對應(yīng)的橫向中心軸6和縱向中心軸7分別呈軸對稱布置，所述包層是空氣孔在背景材料中均勻排布并包圍著所述纖芯的外圍區(qū)域，所述包層中排布在橫向中心軸上的一排空氣孔均被大空氣孔所替代，所述的大空氣孔在不影響到相鄰空氣孔的條件下可以在原來的位置上呈放射狀擴(kuò)大，所述的大空氣孔直徑都相同。所述橫截面呈軸對稱圖形。包層中每個空氣孔I的直徑為Cl1=0.85 μ m，包層中空氣孔I按照本技術(shù)領(lǐng)域公認(rèn)的三角形規(guī)則在背景材料2中均勻排列，相鄰空氣孔的間距為Λ=2.3μπι，包層中如圖1所示水平軸線上的大空氣孔4的直徑略大于其它空氣孔的直徑，其直徑為d2，為了說明加大包層中水平軸線上的空氣孔可以有效增大雙折射，如圖3所示，(12分別取了三個值0.85 μ m,0.90 μ m,以及0.95 μ m。纖芯3由位于中心位置的一個空氣孔被一組均勻排布的孿生空氣孔對5所代替，孿生空氣孔對5中每個空氣孔直徑d3=0.085 μ m,相鄰孿生空氣孔對的水平間距b=0.15 μ m，每個孿生空氣孔對中兩個空氣孔之間的距離為h=0.Ιμπι。纖芯中的背景材料與包層的背景材料相同。該光子晶體光纖具有極強(qiáng)的雙折射效應(yīng)，模式沿兩個主軸方向上的有效折射率之差達(dá)到S η 10_2。實(shí)施例二一種光子晶體光纖，光纖的橫截面為正六邊形，光纖橫截面的背景材料為聚合物材料，光纖的其它結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)與實(shí)施例1相同。實(shí)施例三—種光子晶體光纖，光纖橫截面為圓形，橫截面的背景材料為娃玻璃材料，光纖的其它結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)與實(shí)施例1相同。本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1.一種光子晶體光纖，所述光纖的橫截面包括纖芯和包層，沿所述的光纖軸向有規(guī)律地排列著許多空氣孔道，所述的空氣孔道沿光纖軸線平行排列，所述光纖的橫截面上的空氣孔在光纖背景材料中呈周期性排列，相鄰排的空氣孔相互錯位，間隔排的空氣孔相互對準(zhǔn)，每相鄰的三個空氣孔構(gòu)成正三角形，其特征在于:所述橫截面中心位置的一個空氣孔被微晶結(jié)構(gòu)替代構(gòu)成光纖的所述纖芯，所述纖芯由相同的孿生空氣孔對均勻分布在光纖背景材料中構(gòu)成，所述的孿生空氣孔對是由上下并列并與橫向中心軸相垂直排布的兩個相同的小空氣孔構(gòu)成，相鄰排的孿生空氣孔對交錯排列，間隔排的孿生空氣孔對相互對準(zhǔn)，所述纖芯中孿生空氣孔對的總排數(shù)成單數(shù)，中間排的孿生空氣孔對的個數(shù)成單數(shù)，所述纖芯中孿生空氣孔對以最中心的孿生空氣孔對所對應(yīng)的橫向中心軸和縱向中心軸分別呈軸對稱布置，所述包層是空氣孔在背景材料中均勻排布并包圍著所述纖芯的外圍區(qū)域，所述包層中排布在橫向中心軸上的一排空氣孔均被大空氣孔所替代，所述的大空氣孔在不影響到相鄰空氣孔的條件下可以在原來的位置上呈放射狀擴(kuò)大，所述的大空氣孔直徑都相同。
2.如權(quán)利要求1所述的光子晶體光纖，其特征在于:所述橫截面呈中心對稱圖形。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光子晶體光纖，其特征在于:所述的背景材料為硅玻璃材料。
4.如權(quán)利要求1或2所述的光子晶體光纖，其特征在于:所述的背景材料為聚合物材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光子晶體光纖，所述光纖的橫截面包括纖芯和包層，沿所述的光纖軸向有規(guī)律地排列著許多空氣孔道，所述橫截面中心位置的一個空氣孔被微晶結(jié)構(gòu)替代構(gòu)成光纖的所述纖芯，所述纖芯由相同的孿生空氣孔對均勻分布在光纖背景材料中構(gòu)成，所述包層是空氣孔在背景材料中均勻排布并包圍著所述纖芯的外圍區(qū)域，所述包層中排布在橫向中心軸上的一排空氣孔均被大空氣孔所替代，所述的大空氣孔在不影響到相鄰空氣孔的條件下可以在原來的位置上呈放射狀擴(kuò)大，所述的大空氣孔直徑都相同。本發(fā)明同時改進(jìn)光子晶體光纖的纖芯及包層結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)纖芯及包層中空氣孔排布的不對稱，從而導(dǎo)致光子晶體光纖具有很強(qiáng)的雙折射效應(yīng)。
文檔編號G02B6/02GK103197372SQ201310129538
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月12日
發(fā)明者郭淑琴, 馬駿, 任宏亮, 常麗平, 溫浩 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)