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光子晶體光纖的制作方法

文檔序號:2786646閱讀:235來源:國知局
專利名稱:光子晶體光纖的制作方法
技術領域
本發(fā)明涉及一種光子晶體光纖,特別是一種模場面積很大、模場面積對波長不敏感的光子晶體光纖。
背景技術
光子晶體光纖又稱為多孔光纖或微結構光纖。在光纖端面上,規(guī)則排列的許多空氣小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,形成導光的纖芯,而外圍空氣孔在背景材料中的均勻排列形成包層。纖芯折射率大于包層,這類光子晶體光纖是通過全內反射的原理進行導光的,光模場基本限定在中心缺陷位置,通過改變包層中空氣孔大小及孔間距大小,可以適當增大模場面積,但增大的幅度很有限。如果在中心位置缺失多個空氣小孔,雖然可以增大模場面積,但往往是多模傳輸。因此有必要設計大模場并能單模傳輸?shù)墓庾泳w光纖。

發(fā)明內容本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有光纖模場面積不夠大、模場面積增大幅度有限的缺點,提供一種模場面積足夠大、模場面積對波長不敏感的光子晶體光纖。
為此,本發(fā)明采取以下技術方案一種光子晶體光纖,包括纖芯和包層,所述包層設置在纖芯外圍區(qū)域,其折射率低于纖芯部分,背景材料中心設有中心孔,構成纖芯和包層的空氣孔圍繞所述中心孔在背景材料中周期性均勻排布,纖芯區(qū)域的空氣孔占空比小于包層區(qū)域的占空比。
進一步,構成纖芯和包層的空氣孔直徑相同,構成纖芯的每二個相鄰空氣孔間距大于構成包層的每二個相鄰空氣孔間距。
構成纖芯的每二個相鄰空氣孔間距與構成包層的每二個相鄰空氣孔間距相等,構成纖芯的空氣孔直徑小于構成包層的空氣孔直徑。
相鄰空氣孔相連排列形狀為下述方式之一①正三角形,②方形,③其他規(guī)則多邊形,④層狀結構。
構成纖芯區(qū)域的空氣孔圈數(shù)為1-30圈。
光纖背景材料為硅玻璃材料。
光纖背景材料為聚合物材料。
本發(fā)明的優(yōu)點是光纖纖芯是由多個空氣孔在背景材料中的均布排列構成,面積較大,而模場面積基本上等于纖芯的面積,能實現(xiàn)大模場傳輸,減少非線性效應。本發(fā)明提供的光纖在制作有源器件時能大大減弱光功率密度,消除增益飽和效應,而模場面積對波長的不靈敏特性有可能應用到場區(qū)域精密限定的探測與接受系統(tǒng)當中。


圖1是本發(fā)明一個實施例的橫截面示意圖;圖2是圖1示例的模場分布圖;圖3是圖1示例的模場面積隨波長變化圖;圖4是本發(fā)明一個實施例的橫截面示意圖;圖5是是圖4示例的模場分布圖。
具體實施方式
實施例一參照附圖1-3,一種光子晶體光纖,包括纖芯和包層,選擇石英為背景材料2,所述背景材料中心設有中心孔,構成纖芯和包層的空氣孔1圍繞所述中心孔在背景材料中周期性均勻排布,其中整個光纖端面上空氣孔間距相等,纖芯由多個較小的空氣孔在背景材料中均布排列,形成導光區(qū)域,該區(qū)域直接限定單模光場的面積。外圍區(qū)域由較大的空氣孔在背景材料中的均布排列構成,因空氣孔占空比大于纖芯區(qū)域,折射率略小于纖芯區(qū)域,形成包層。在光纖整個端面上,采用本技術領域公認的一種周期性排列,即如圖1所示,每相鄰的三個空氣孔相連構成一個正三角形。當空氣孔間距Λ=2.3微米(整個光纖端面),19個直徑為d2=0.3的小空氣孔規(guī)則排列在背景材料中形成纖芯,包層中空氣孔直徑為d1=0.69微米時,模場的分布如圖2所示,模場散布在整個纖芯區(qū)域之中,模場的大小基本上由纖芯區(qū)域的面積決定。如圖3所示,在1.3~1.7微米的波長范圍內,模場的有效面積變化范圍為60.4~61.4平方微米,在300納米的帶寬內,模場面積隨波長的變化量不到2%。隨著纖芯區(qū)域面積的增大,模場面積幾乎完全等于纖芯區(qū)域面積,隨之,模場面積基本不隨波長變化,即對波長不敏感。
實施例二參照附圖4、5,一種光子晶體光纖,包括纖芯和包層,背景材料2中心設有中心孔,構成纖芯和包層的空氣孔1圍繞所述中心孔在背景材料中周期性均勻排布,整個光纖端面上空氣孔大小均等,直徑為d=0.46,在纖芯區(qū)域空氣孔間距較大,Λ1=3.45,包層區(qū)域的空氣孔間距較小,Λ2=2.3,因此纖芯區(qū)域的空氣孔占空比小于包層,折射率略大于包層,形成導光區(qū)域。由圖5可知模場基本限定在纖芯區(qū)域,當纖芯區(qū)域面積很大時,模場面積的大小由芯區(qū)面積確定,基本上不隨波長變化。
實施例三整個光纖端面上的空氣孔間距相等,纖芯區(qū)域的空氣孔直徑略小于包層中的空氣孔直徑,纖芯區(qū)域的空氣孔占空比略小于包層,形成導光區(qū)域。每相鄰四個空氣孔構成方形排列,同樣形成模場限定在纖芯面積范圍內的大模場光子晶體光纖。其它條件同實施例一。
實施例四整個光纖端面上的空氣孔間距相等,纖芯區(qū)域的空氣孔直徑略小于包層中的空氣孔直徑,纖芯區(qū)域的空氣孔占空比略小于包層,形成導光區(qū)域。背景材料是聚合物,同樣可形成模場限定在纖芯面積范圍內的大模場聚合物光子晶體光纖。其它條件同實施例一。
實施例五整個光纖端面上的空氣孔間距相等,纖芯區(qū)域的空氣孔直徑略小于包層中的空氣孔直徑,纖芯區(qū)域的空氣孔占空比略小于包層,形成導光區(qū)域。纖芯區(qū)域的空氣孔圈數(shù)為30圈,可形成超大模場面積的光子晶體光纖。其它條件同實施例一。
權利要求
1.一種光子晶體光纖,包括纖芯和包層,所述包層設置在纖芯外圍區(qū)域,其折射率低于纖芯部分,其特征在于背景材料中心設有中心孔,構成纖芯和包層的空氣孔圍繞所述中心孔在背景材料中周期性均勻排布,纖芯區(qū)域的空氣孔占空比小于包層區(qū)域的占空比。
2.如權利要求1所述的光子晶體光纖,其特征在于構成纖芯和包層的空氣孔直徑相同,構成纖芯的每二個相鄰空氣孔間距大于構成包層的每二個相鄰空氣孔間距。
3.如權利要求1所述的光子晶體光纖,其特征在于構成纖芯的每二個相鄰空氣孔間距與構成包層的每二個相鄰空氣孔間距相等,構成纖芯的空氣孔直徑小于構成包層的空氣孔直徑。
4.如權利要求1所述的光子晶體光纖,其特征在于相鄰空氣孔相連排列形狀為下述方式之一①正三角形,②方形,③其他規(guī)則多邊形,④層狀結構。
5.根據(jù)權利要求1所述的光子晶體光纖,其特征在于所述的構成纖芯區(qū)域的空氣孔圈數(shù)為1-30圈。
6.根據(jù)權利要求1-5之一所述的光子晶體光纖,其特征在于光纖背景材料為硅玻璃材料。
7.根據(jù)權利要求1-5之一所述的光子晶體光纖,其特征在于光纖背景材料為聚合物材料。
全文摘要
一種光子晶體光纖,包括纖芯和包層,所述包層設置在纖芯外圍區(qū)域,其折射率低于纖芯部分,背景材料中心設有中心孔,構成纖芯和包層的空氣孔圍繞所述中心孔在背景材料中周期性均勻排布,纖芯區(qū)域的空氣孔占空比小于包層區(qū)域的占空比。其中構成纖芯和包層的空氣孔直徑相同,構成纖芯的每二個相鄰空氣孔間距大于構成包層的每二個相鄰空氣孔間距;或者構成纖芯的每二個相鄰空氣孔間距與構成包層的每二個相鄰空氣孔間距相等,構成纖芯的空氣孔直徑小于構成包層的空氣孔直徑。本發(fā)明光纖纖芯是由多個空氣孔在背景材料中的均布排列構成,面積較大,而模場面積基本上等于纖芯的面積,能實現(xiàn)大模場傳輸,減少非線性效應。
文檔編號G02B1/00GK1632630SQ20041008924
公開日2005年6月29日 申請日期2004年12月3日 優(yōu)先權日2004年12月3日
發(fā)明者郭淑琴, 樂孜純, 全必勝 申請人:浙江工業(yè)大學
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