一种光子晶体光纤制造技术

本发明专利技术公开了一种光子晶体光纤，其特征在于，包括：从内自外的芯层、包层以及涂覆层，光纤的横截面为圆形，芯层、包层以及涂覆层均同心，芯层位于光纤的最内层，芯层横截面的中心为圆形孔，包层内均匀设置多个半圆形的气孔，包层包括5个包层环，每个包层环由相同大小的半圆形的气孔依次连接形成，包层环内的半圆形的气孔的大小从内圈到外圈依次递增，每相邻两排包层环中的半圆形的气孔的凸面朝向相反，涂覆层位于最外层，芯层和包层均采用二氧化硅晶体或硅晶体制成，涂覆层采用丙烯酸酯或有机硅树脂制成。本发明专利技术的光子晶体光纤可以传输多个轨道角动量模式，模式组的有效折射率差达到10‑3量级，限制损耗低，非线性系数小，色散低。

【技术实现步骤摘要】
一种光子晶体光纤
本专利技术属于通信领域，具体涉及一种光子晶体光纤。
技术介绍
轨道角动量(OrbitalAngularMomentum)是光子除了传统波长、偏振等参量之外的另一个重要参量。随着光通信领域的波分复用、时分复用、码分复用等技术的不断提陈出新，更新换代，传统光纤的传输数据量已接近饱和，OAM为光束的复用提供了一个全新的自由度。在OAM光纤通信系统中，支持OAM模式传输的光纤是一种关键器件。光子晶体光纤(PhotonicCrystalFiber，PCF)，近年来被引起广泛关注，它的横截面上有较复杂的折射率分布，通常含有不同排列形式的气孔，这些气孔的尺度和光波波长大致在同一量级且贯穿器件的整个长度，光波可以被限制在低折射率的光纤芯区传播。光子晶体光纤的出现展示了一种新的控制光子的机制，极大地拓展了光传输的研究领域。随着近来对光子晶体光纤(PCF)研究的逐步深入，光子晶体光纤制造技术的逐步成熟，光子晶体光纤和光孤子理论给光通信技术的发展注入了勃勃生机。对于传输OAM模式的光纤来说，更多的模式意味着在单个频率上包装更多的信道，显著提升信息传输量。此外，为了支持OAM模式在光纤中稳定传输，光纤必须具有高的有效折射率差，才能避免光纤中各矢量本征模式间的相互耦合和简并。许多特殊结构光纤被提出用来支持OAM模式的传输，但这些光纤中模式间有效折射率差始终在10-4量级，无法得到更显著的提高。由于模式间有效折射率差无法提高，在OAM模式传输时，可能会发生奇偶本征模走移，双折射和偏振模式色散，影响模式纯度并引起模式间的耦合或串扰。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能提高传输轨道角动量模式的数量、低限制损耗的光子晶体光纤。本专利技术提供了一种光子晶体光纤，具有这样的特征，包括：从内自外的芯层、包层以及涂覆层，纤的横截面为圆形，芯层、包层以及涂覆层均同心，其中，包层包括多个包层环。另外，在本专利技术提供的一种光子晶体光纤中，还可以具有这样的特征：芯层横截面的中心具有圆形孔。另外，在本专利技术提供的一种光子晶体光纤中，还可以具有这样的特征：包层包括5个包层环。另外，在本专利技术提供的一种光子晶体光纤中，还可以具有这样的特征：包层环的横截面为圆环。另外，在本专利技术提供的一种光子晶体光纤中，还可以具有这样的特征：包层环内均匀设置多个相同大小的气孔。另外，在本专利技术提供的一种光子晶体光纤中，还可以具有这样的特征：气孔的横截面为半圆形，半圆形依次相邻。另外，在本专利技术提供的一种光子晶体光纤中，还可以具有这样的特征：相邻的两个包层环中的气孔的半圆形开口朝向相反，与芯层相邻的包层环中的气孔的半圆形开口朝向芯层。另外，在本专利技术提供的一种光子晶体光纤中，还可以具有这样的特征：包层环内的气孔的大小从内圈到外圈依次递增。另外，在本专利技术提供的一种光子晶体光纤中，还可以具有这样的特征：涂覆层的外径大于或者等于25.4μm。另外，在本专利技术提供的一种光子晶体光纤中，还可以具有这样的特征：芯层和包层均采用二氧化硅晶体材料或硅晶体材料制成。另外，在本专利技术提供的一种光子晶体光纤中，还可以具有这样的特征：涂覆层采用丙烯酸酯材料或硅橡胶材料制成。专利技术的作用与效果根据本专利技术所涉及的一种光子晶体光纤，其有益效果是：光纤可以传输多个轨道角动量模式，限制损耗低，模式组的折射率差达到了10-3量级，另外，光纤的色散低，非线性系数小。附图说明图1为本专利技术一种光子晶体光纤横截面结构示意图；图2为∣HEa+1,1‐EHa‐1,1∣(a＝2,3,5,7,10,14,17)的有效折射率差Δneff随波长变化的关系图；图3为EH11，1、HEa+1，1(a＝0,3,11,14)和TE0,1的限制损耗L与波长变化的关系图；图4为TE0,1，EH11,1和HEa+1,1(a＝0,3,11,14)的非线性系数γ与波长变化的的关系图；以及图5为TE0,1，HEa+1,1(a＝0,3,6,8,9,11,14,)和EHa‐1,1(a＝2,6,10,11,12)的色散D与波长λ曲线图具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本专利技术一种光子晶体光纤作具体阐述。图1为本专利技术一种光子晶体光纤横截面结构示意图。光子晶体光纤外形呈长条线形。光子晶体光纤横截面结构如图1所示，光子晶体光纤100包括自内而外的芯层10、包层20以及涂覆层30。且芯层10、包层20以及涂覆层30均同心。芯层10位于光子晶体光纤100的横截面结构的内环。芯层10的中央具有圆形孔，圆形孔的半径的取值范围为4-10μm，芯层10的厚度取值范围1-2μm。在本实施例中，中央圆形孔的半径为6.7μm，芯层10的厚度的取值为1.5-1.7μm。包层20位于芯层10和涂覆层30之间，包括五个包层环，从包层20的内圈到外圈，依次为第一包层环21、第二包层环22、第三包层环23、第四包层环24、以及第五包层环25。包层环21上均匀设置多个半圆形的气孔211，气孔211依次相邻，气孔211的半径的取值范围为0.3-0.9μm，在本实施例中，半圆形的气孔211的半径取值为0.6μm。包层环22上均匀设置多个半圆形的气孔221，气孔221依次相邻，气孔221的半径的取值范围为0.4-1μm，在本实施例中，半圆形的气孔221的半径取值为0.68μm。包层环23上均匀设置多个半圆形的气孔231，气孔231依次相邻，气孔231的半径的取值范围为0.5-1.1μm，在本实施例中，半圆形的气孔231的半径取值为0.7μm。包层环24上均匀设置多个半圆形的气孔241，气孔241依次相邻，气孔241的半径的取值范围为0.6-1.2μm，在本实施例中，半圆形的气孔241的半径取值为0.8μm。包层环25上均匀设置多个半圆形的气孔251，气孔251依次相邻，气孔251的半径的取值范围为0.7-1.3μm，在本实施例中，半圆形的气孔251的半径取值为0.82μm。第二包层环21和第三包层环23之间的间距相同于第四包层环24与第五包层环25之间的间距，间距的取值范围为0.05-0.5μm，在本实施例中为0.2μm。包层环内的气孔的大小从内圈到外圈依次递增。每个包层环中的半圆形的气孔数量相同，在本实施例中，气孔数目为42个。相邻的两个包层环中的气孔的半圆形开口朝向相反，与芯层10相邻的包层环中的气孔的半圆形开口朝向芯层10。涂覆层30位于光子晶体光纤100的横截面结构的外环，涂覆层30的外径大于或等于25.4μm。光子晶体光纤100的芯层10和包层20均采用二氧化硅晶体材料或硅晶体材料制成，涂覆层30采用丙烯酸酯材料或硅橡胶材料制成。在本实施例中，芯层10和包层20均采用硅晶体材料制成，涂覆层30采用硅橡胶材料制成。有效折射率差Δneff为具有相同拓扑电荷数a和相同模式场强图同心环数b的HEa+1，b模和EHa‐1，b模的有效折射率实部之差的绝对值，即∣HEa+1,b‐EHa‐1,b∣。通过实验证实，有效折射率差Δneff大于10‐4时，可以有效防止模HEa+1，b和EHa‐1，b简并成为线偏振模LPa，b以及造成它们之间的模间串扰，从而造成数据的丢失或者错误，不利于光纤传输。故有效折射率差越大越好本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光子晶体光纤，其特征在于，包括：从内自外的芯层、包层以及涂覆层，所述光纤的横截面为圆形，所述芯层、所述包层以及所述涂覆层均同心，其中，所述包层包括多个包层环。

【技术特征摘要】
1.一种光子晶体光纤，其特征在于，包括：从内自外的芯层、包层以及涂覆层，所述光纤的横截面为圆形，所述芯层、所述包层以及所述涂覆层均同心，其中，所述包层包括多个包层环。2.根据权利要求1所述的一种光子晶体光纤，其特征在于：其中，所述芯层横截面的中心具有圆形孔。3.根据权利要求1所述的一种光子晶体光纤，其特征在于：其中，所述包层包括5个包层环。4.根据权利要求3所述的一种光子晶体光纤，其特征在于：其中，所述包层环的横截面为圆环。5.根据权利要求3所述的一种光子晶体光纤，其特征在于：其中，所述包层环内均匀设置多个形状大小相同的气孔。6.根据权利要求5所述的一种光子晶体光纤，其特征在于：其中，所述气孔的横截面为半圆形，所述半...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷雨，贾宏志，许勋，庚志浩，刘星，刘刚，贾春华，柴俊宇，沈志威，王宁，涂建坤，马志豪，陈加骏，许涛，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31