【技术实现步骤摘要】
拓扑光子晶体光纤、光纤预制棒、及其制造方法
本申请总体上涉及波导领域，更特别地，涉及一种拓扑光子晶体光纤、光纤预制棒、及其制造方法，其中通过对光子晶体进行全局的涡旋微扰拓扑调制，可以实现单偏振单模光传输或者任意模式数的多模光传输。
技术介绍
通信技术一直在朝向更高速率、更大带宽、更低时延和更高可靠性的方向发展。随着4G和5G网络的建设，各种新应用层出不穷，网络数据流量呈现爆炸式增长。为了满足对更高性能的需求，全光网络成为未来网络系统的热门候选。光纤作为光信号的载体，在未来全光网络中将会起到至关重要的作用。按照其承载的传输模式数，光纤大体上可以分为两大类，即支持单一模式的单模光纤和支持多种传播模式的多模光纤，二者有各自的应用场景。例如，单模光纤常用于远距离传输，以便减小能量和信号的损耗，而多模光纤由于其熔接和清洁要求低、布线简单和成本低等特点，常用于局域的数据传输。传统的单模光纤和保偏光纤实际上均支持两个偏振模，区别在于前者的两个偏振模是简并的，而后者的两个偏振模是非简并的。这些光纤本身的双折射效应会使得其传输...
【技术保护点】
1.一种拓扑光子晶体光纤，其横断面包括：/n第一折射率材料；以及/n设置在所述第一折射率材料中的第二折射率材料，所述第二折射率材料形成包括布置在所述光纤的中心区域之外的周围区域中的多个晶胞的拓扑光子晶体结构，每个晶胞包括多个单元结构，/n其中，每个单元结构的质心被调制以从所述单元结构的中心偏移一幅度和一辐角，在围绕所述光纤的中心的圆周方向上，各个单元结构的质心偏移的辐角离散地或连续地增大或减小，从而形成质心调制涡旋。/n
【技术特征摘要】
1.一种拓扑光子晶体光纤，其横断面包括：
第一折射率材料；以及
设置在所述第一折射率材料中的第二折射率材料，所述第二折射率材料形成包括布置在所述光纤的中心区域之外的周围区域中的多个晶胞的拓扑光子晶体结构，每个晶胞包括多个单元结构，
其中，每个单元结构的质心被调制以从所述单元结构的中心偏移一幅度和一辐角，在围绕所述光纤的中心的圆周方向上，各个单元结构的质心偏移的辐角离散地或连续地增大或减小，从而形成质心调制涡旋。
2.如权利要求1所述的光纤，其中，当质心调制的幅度为零时，所述单元结构的能带具有狄拉克点。
3.如权利要求1所述的光纤，其中，围绕所述光纤的中心一周，质心偏移的辐角增大或减小2πw，其中w是不等于零的整数。
4.如权利要求1所述的光纤，其中，所述晶胞具有六边形形状，所述单元结构包括由三个分支形成的三叉结构、三角形结构或者内凹三角形结构，所述三叉结构的三个分支分别从单元结构的中心朝向三个方向延伸并且彼此之间形成大约120度角，所述三角形结构是等边三角形结构，所述内凹三角形结构是三个分支朝向单元结构的中心凹陷的等边三角形结构，形成所述单元结构的分支之间彼此相连或不相连，当所述分支之间彼此相连时，通过调节所述分支的厚度来调制所述单元结构的质心，当所述分支之间彼此不相连时，通过调节所述分支的厚度和/或长度来调制所述单元结构的质心。
5.如权利要求1所述的光纤，其中，每个晶胞包括三个单元结构，所述三个单元结构具有相同的质心调制，但是彼此相对旋转大约120度角。
6.如权利要求5所述的光纤，其中，所述光纤的横断面包括多个扇区，所述晶胞至少包括第一晶胞和第二晶胞，其交替布置在所述多个扇区中。
7.如权利要求1所述的光纤，其中，所述第一折射率材料是空气，所述第二折射率材料是折射率比空气更大的光学材料，优选玻璃。
8.一种制造拓扑光子晶体光纤的方法，包括：
密堆积多根中空毛细管以制备光纤预制棒，所述多根中空毛细管包括具有不同壁厚度的多种毛细管，每根毛细管由具有比空气更大的折射率的第一光学材料制成；
将所述光纤预制棒拉制成光纤，所述光纤包括多个空气孔以及由所述第一光学材料形成的围绕每个空气孔并且将各个空气孔彼此分隔开的拓扑光子晶体结构，所述拓扑光子晶体结构包括布置在所述光纤的中心区域之外的周围区域中的多个晶胞，每个晶胞包括多个单元结构，
其中，所述多种毛细管的壁厚被选择，使得每个单元结构的质心被调制以偏移一幅度和一辐角，在围绕所述光纤的中心的圆周方向上，各个单元结构的质心偏移的辐角离散地或连续地增大或减小，从而形成质心调制涡旋。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述多种毛细管至少包...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆凌，林浩，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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