高双折射复合光子晶体光纤制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高双折射复合光子晶体光纤，包括：纤芯和环绕于纤芯的包层，所述包层中设置有多个第一空气孔，多个所述第一空气孔以所述纤芯为中心从内至外依次环绕纤芯，所述第一空气孔的结构相同，所述纤芯包括基底材料和设置于基底材料内的第二空气孔，所述第二空气孔与所述第一空气孔之间设置有第三空气孔。本实用新型专利技术中所述第二空气孔与所述第一空气孔之间设置有第三空气孔，光纤结构不具备旋转对称性，不存在简并的正交偏振模，从而表现出很高的双折射。同时由于纤芯中空气孔的引入，太赫兹波有很大部分能量在低损耗空气孔中传输，大大降低了光纤的损耗，具有结构简单和容易实现等优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及太赫兹光纤
，特别涉及一种高双折射复合光子晶体光纤。
技术介绍
近年来，太赫兹相关技术受到了越来越多的关注，已经在医疗诊断，生物成像、化学检测分析，安检、通信等领域显示出了广阔的应用前景。但目前的太赫兹系统主要依靠自由空间实现太赫兹波传输，缺乏低损耗、柔性的太赫兹波导方法，很大程度上限制了太赫兹技术的应用范围。太赫兹波在绝大多数的固体材料中都有较强的吸收，对于太赫兹波传输，降低其损耗的一个关键因素就是减少材料对太赫兹波的本证吸收。由于太赫兹波在聚合物材料中的吸收损耗相对较低，近年来，国内外研究人员开展了大量的聚合物太赫兹光纤研究。光子晶体光纤又名微结构光纤，它可以通过空气孔结构的灵活设计来实现许多传统光纤不具备的特性，例如提供高双折射，从而实现保偏性能，因此发展高双折射的太赫兹微结构光纤成为太赫兹领域的一个热点。空气芯光子带隙型光纤依靠光子晶体带隙效应传输太赫兹波，太赫兹波主要在空气芯中传输，是一种理想的低损耗太赫兹光纤，但受到传输带隙窄的限制，不适用于宽带太赫兹波传输，且光子带隙型光纤对制备工艺要求较高。近年来，太赫兹多孔光纤开始受到人们的关注[文献：(1)S.Atakaramians，etal.，“Porousfibers：anovelapproachtolowlossTHzwaveguides，”Opt.Express，2008，16(12)：8845；(2)B.Ung，etal.，“Polymermicrostructuredopticalfibersforterahertzwaveguiding，”Opt.Express，2011，19(26)：B848]。多孔光纤采用亚波长空气孔组成的多孔结构为纤芯，空气作为包层，形成全内反射型光纤，太赫兹波有部分能量在低损耗的亚波长空气孔中传输，大大降低了光纤的损耗。但是亚波长多孔光纤有相当大部分的能量在空气包层中传播，容易受到外界环境的干扰，例如受到对太赫兹波有强烈吸收的水的影响，因此其应用范围受到很大限制。为了避免外界环境的干扰，在全反射型光子晶体光纤的纤芯中引入亚波长空气孔结构来降低光纤损耗开始受到了人们的关注[文献：M.Uthman，etal.，“DesignandCharacterizationofLow－LossPorous－CorePhotonicCrystalFiber，”IEEEPhoton.J.，2012，4(6)，2315]。Islam等人报道了通过同时破坏多孔微结构光纤的纤芯和包层的对称性，在1THz时，双折射数值高达0.04[文献：R.Islam，etal.，“Novelporousfiberbasedondual－asymmetryforlow－losspolarizationmaintainingTHzwaveguidance，”OpticsLetters，2016，41(3)，440]。但是这种光纤结构相对复杂，难以通过堆积法等广泛使用的微结构光纤制备方法制备。最近有报道提出采用菱形结构纤芯，全圆形空气孔结构的双折射微结构光纤，但其双折射数值较低，限制损耗相对较高[文献：R.Islam，etal.，“ANovelLow－LossDiamond－CorePorousFiberforPolarizationMaintainingTerahertzTransmission，”IEEEPhoton.Technol.Lett.，2016，28(14)，1537]。还有文献报道采用矩形空气孔作为纤芯，太赫兹多孔光子晶体光纤双折射数值也可达到10－2数量级[文献：R.Islam，etal.，“ExtremelyHigh－BirefringentAsymmetricSlotted－CorePhotonicCrystalFiberinTHzRegime，”IEEEPhoton.Technol.Lett.，2015，27(21)，2222]。但是这些光纤结构引入了矩形等非圆形复杂结构，在制备过程中难以保证包层空气孔结构与纤芯结构的完整性，制备工艺复杂，难以实现。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种高双折射复合光子晶体光纤，以解决现有技术中的双折射太赫兹光纤结构复杂、双折射数值低和损耗高的技术问题。本技术提供一种高双折射复合光子晶体光纤，所述高双折射复合光子晶体光纤包括纤芯和环绕于纤芯的包层，所述包层中设置有多个第一空气孔，多个所述第一空气孔以所述纤芯为中心从内至外依次环绕纤芯，所述第一空气孔的结构相同，所述纤芯包括基底材料和设置于基底材料内的第二空气孔，所述第二空气孔与所述第一空气孔之间设置有第三空气孔。进一步地，所述第三空气孔包括水平设置的两个所述第二空气孔，所述第二空气孔垂直设置于所述基底材料内。进一步地，所述第一空气孔的直径与所述第一空气孔中心间距的比值大于或等于0.6，且小于或等于0.95。进一步地，部分所述第一空气孔或全部所述第一空气孔中填充有水、乙醇或二氧化碳。进一步地，所述第二空气孔由两个的圆状空气孔组成，或为单个的椭圆状的第二空气孔。进一步地，所述第一空气孔为圆形。进一步地，圆状的所述第一空气孔直径与所述第二空气孔的直径比值大于或等于1.5，小于或等于3.5。进一步地，相邻的圆状的所述第二空气孔的间距为25－50μm。进一步地，所述基底材料的材质为环烯烃聚合物、聚四氟乙烯、聚乙烯或聚碳酸酯。进一步地，相邻的三个所述第一空气孔呈三角形排布。本技术提供的高双折射复合光子晶体光纤中所述包层中设置有多个第一空气孔，多个所述第一空气孔以所述纤芯为中心从内至外依次环绕纤芯，所述第一空气孔的结构相同，所述纤芯包括基底材料和设置于基底材料内的第二空气孔，所述第二空气孔与所述第一空气孔之间设置有第三空气孔。本技术中所述第二空气孔与所述第一空气孔之间设置有第三空气孔，光纤结构不具备旋转对称性，不存在简并的正交偏振模，从而表现出很高的双折射。同时由于纤芯中空气孔的引入，太赫兹波有很大部分能量在低损耗空气孔中传输，大大降低了光纤的损耗，具有结构简单和容易实现等优点。附图说明构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1是根据本技术实施例的高双折射复合光子晶体光纤的结构示意图；图2是图1的纤芯的结构示意图；图3是根据本技术实施例的高双折射复合光子晶体光纤随频率变化的双折射曲线；图4是根据本技术实施例的高双折射复合光子晶体光纤有效材料吸收损耗曲线。图中：1－包层；2－第一空气孔；3－第三空气孔；4－第二空气孔。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。如图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高双折射复合光子晶体光纤，其特征在于，包括纤芯和环绕于纤芯的包层，所述包层中设置有多个第一空气孔，多个所述第一空气孔以所述纤芯为中心从内至外依次环绕纤芯，所述第一空气孔的结构相同，所述纤芯包括基底材料和设置于基底材料内的第二空气孔，所述第二空气孔与所述第一空气孔之间设置有第三空气孔。

【技术特征摘要】
1.一种高双折射复合光子晶体光纤，其特征在于，包括纤芯和环绕于纤芯的包层，所述包层中设置有多个第一空气孔，多个所述第一空气孔以所述纤芯为中心从内至外依次环绕纤芯，所述第一空气孔的结构相同，所述纤芯包括基底材料和设置于基底材料内的第二空气孔，所述第二空气孔与所述第一空气孔之间设置有第三空气孔。2.根据权利要求1所述的高双折射复合光子晶体光纤，其特征在于，所述第三空气孔包括水平设置的两个所述第二空气孔，所述第二空气孔垂直设置于所述基底材料内。3.根据权利要求1所述的高双折射复合光子晶体光纤，其特征在于，所述第一空气孔的直径与所述第一空气孔中心间距的比值大于或等于0.6，且小于或等于0.95。4.根据权利要求1所述的高双折射复合光子晶体光纤，其特征在于，部分所述第一空气孔或全部所述第一空气孔中填充有水、乙醇或...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴之清，吴卫东，周晓燕，石兆华，夏汉定，黄进，蒋晓东，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：新型
国别省市：四川;51