双包层光子晶体光纤制造技术

本实用新型专利技术公开双包层光子晶体光纤，包括纤芯、内包层和外包层，其中，光纤本体材料为折射率为n1＝1.44的熔融石英，纤芯由一个缺失的空气孔构成，内包层由第一层、第二层的小空气孔构成，外包层由第三层、第四层空气孔构成，采用了上述方案后本实用新型专利技术PCF由双包层构成主要是因为双包层结构不仅使得耦合难度降低，而且具有独特的色散特性，便于调节，当d1＝0.5μm时，可以使得所设计的光纤在λ＝1.55μm处出现最低损耗，达7.39×10‑6dB/km，使得该PCF不仅可做色散补偿光纤，而且实现低损耗传输。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种光子晶体光纤，特别指双包层光子晶体光纤。
技术介绍
光子晶体光纤(photoniccrystalfiber，PCF)又称微结构或多孔光纤，由纤芯及其周围周期性排列着微小的空气孔而构成。通过改变空气孔的尺寸和填充率，可以灵活调节包层和纤芯的相对折射率，从而达到对光的约束效果，实现光的传导。根据导光机理的不同，光子晶体光纤又可分为全内反射型光子晶体光纤(TotalInternalReflectionPCF，简称TIR-PCF)和光子带隙型光子晶体光纤(PhotonicBandGapPCF，简称PBG-PCF)。光子晶体光纤之所以被广泛应用于多领域中主要在于其独特的特性：无截止单模，可控的模式面积，较宽波长范围内可控的色散特性，和作为传输介质的高非线性特性等。虽然PCF基于一些独特优势被广泛应用于各领域，但其高损耗却制约着一些应用的进一步发展。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种在λ＝1.30～1.80μm波段时损耗较低的可做色散补偿光纤。为达成上述目的，本技术双包层光子晶体光纤，包括纤芯、内包层和外包层，其中，光纤本体材料为折射率为n1＝1.44的熔融石英，纤芯由一个缺失的空气孔构成，内包层由第一层、第二层的小空气孔构成，外包层由第三层、第四层空气孔构成，而外包层与内包层角度相差30°，内包层空气孔的直径d1为0.5～0.7μm，外包层空气孔的直径d2为1.4～1.6μm，第一、二层空气孔的节距Λ1为1.3～1.5μm，第二、三层空气孔的节距Λ2为1.7～1.8μm，第三、四层空气孔的节距Λ3为1.9～2.1μm。所述的内包层空气孔的直径d1为0.5，外包层空气孔的直径d2为1.5μm，第一、二层空气孔的节距Λ1为1.5μm，第二、三层空气孔的节距Λ2为1.75μm，第三、四层空气孔的节距Λ3为2μm。所述包层空气孔呈六边形设置。采用了上述方案后本技术PCF由双包层构成主要是因为双包层结构不仅使得耦合难度降低，而且具有独特的色散特性，便于调节，当d1＝0.5μm时，可以使得所设计的光纤在λ＝1.55μm处出现最低损耗，达7.39×10-6dB/km，使得该PCF不仅可做色散补偿光纤，而且实现低损耗传输。附图说明图1为本技术结构截面示意图。具体实施方式为详细说明本技术的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。请参阅图1，本技术双包层光子晶体光纤，包括纤芯、内包层和外包层，其中，光纤本体材料为折射率为n1＝1.44的熔融石英，纤芯由一个缺失的空气孔构成，包层为四层呈六边形的空气孔，内包层由第一层、第二层的小空气孔构成，外包层由第三层、第四层空气孔构成，而外包层与内包层角度相差30°，内包层空气孔的直径d1为0.5～0.7μm，外包层空气孔的直径d2为1.4～1.6μm，第一、二层空气孔的节距Λ1为1.3～1.5μm，第二、三层空气孔的节距Λ2为1.7～1.8μm，第三、四层空气孔的节距Λ3为1.9～2.1μm。采用全矢量有限元法(FiniteElementMethod,FEM)，对光子晶体光纤的各个参数进行设置，计算出了光子晶体光纤基模的有效折射率neff，以此分析其在1.30～1.80μm宽带范围内的色散和损耗特性。光子晶体光纤的总色散为其中λ为传播波长，c为真空中的光速，neff(λ)为基模有效折射率，Dm(λ)为材料色散。光纤的一个重要参量是光信号在光纤内传输时功率的损耗。若P0是入射光纤的功率，传输功率pT＝p0exp(-αL)式中，α是衰减系数，通常称为光纤损耗，L是光纤的长度。光子晶体光纤损耗沿用了传统石英光纤损耗的定义，即光信号沿光纤传输时光功率的衰减。不同波长的衰减是不同的，连续对不同波长的损耗测量，叫做损耗谱测量。在实际中损耗通常可以使用衰减系数表达：所设计的新型双包层光子晶体光纤(double-claddingphotoniccrystalfiber,DC-PCF)，由于模式光场主要分布在纤芯附近，因而离纤芯最近的一层空气孔对光纤的传输特性起主要作用。下面主要分析光纤包层中内包层空气孔直径d1、外包层空气孔直径d2和空气孔节距(Λ1、Λ2、Λ3)分别对于色散和损耗的影响。本文基于六边形的空气孔排布，提出了一种新型双包层PCF结构。由于这种结构的PCF色散特性主要是由内芯和周围的空气孔结构决定的，因此，内包层结构与常规PCF相同时，可以实现相似的色散特性。而外包层的结构会影响限制损耗，所以通过优化外包层的结构来降低损耗。同时，由全内反射定理可知，包层的周期性结构对于高折射率芯导光几乎没有影响，且具有规则结构的PCF难以在宽波段获得平坦色散，故本文将最内包层空气孔的直径缩小以调节光纤的色散特性。通过合理设置PCF内、外包层空气孔的直径和空气孔节距，内包层空气孔的直径d1为0.5μm，外包层空气孔的直径d2为1.5μm，第一、二层空气孔的节距Λ1为1.5μm，第二、三层空气孔的节距Λ2为1.75μm，第三、四层空气孔的节距Λ3为2μm时，使得此PCF不仅可以实现宽带色散补偿而且具有低损耗的特性。数值结果显示，该PCF实现了色散在1.30～1.80μm的波段内呈宽带色散补偿效果，并使所设计的光纤在λ＝1.55μm时，限制损耗达7.39×10-6dB/km。由此，本设计为基于宽带色散补偿光子晶体光纤的器件的选材和应用提供了参考，而此设计的低损特性可以增大光子晶体光纤的传输效率，为其实现实用化提供了一定的理论依据。以上所述仅为本技术的实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效形状或结构变换，或直接或间接运用在其他相关的
，均同理包括在本技术的专利保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
双包层光子晶体光纤，包括纤芯、内包层和外包层，其特征在于：光纤本体材料为折射率为n1＝1.44的熔融石英，纤芯由一个缺失的空气孔构成，包层为四层呈六边形的空气孔，内包层由第一层、第二层的小空气孔构成，外包层由第三层、第四层空气孔构成，而外包层与内包层角度相差30°，内包层空气孔的直径d1为0.5～0.7μm，外包层空气孔的直径d2为1.4～1.6μm，第一、二层空气孔的节距Λ1为1.3～1.5μm，第二、三层空气孔的节距Λ2为1.7～1.8μm，第三、四层空气孔的节距Λ3为1.9～2.1μm。

【技术特征摘要】
1.双包层光子晶体光纤，包括纤芯、内包层和外包层，其特征在于：光纤本体材料为折射率为n1＝1.44的熔融石英，纤芯由一个缺失的空气孔构成，包层为四层呈六边形的空气孔，内包层由第一层、第二层的小空气孔构成，外包层由第三层、第四层空气孔构成，而外包层与内包层角度相差30°，内包层空气孔的直径d1为0.5～0.7μm，外包层空气孔的直径d2为1.4～1.6μm，第一、二层空气孔的节距Λ1为1.3～1.5μm，第二、三...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷景丽，侯尚林，王娜，王道斌，李晓晓，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：新型
国别省市：甘肃;62