【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太赫兹空芯光纤设计，具体涉及一种太赫兹保偏光纤。
技术介绍
1、在大多数应用中，人们需要稳定的单偏振态光信号。因此有人提出保偏光纤，原理是让一个方向上的偏振模式损耗很高，无法在光纤中传播，同时另一个方向上的偏振模式损耗很低，可以正常的在光纤中传播，从而保证了光能量或者光信号在光纤弯曲或受到应力等条件下能够稳定输出。因此，保偏光纤消除了因模式耦合而造成的偏振模式间的串扰，在高功率激光器、航天器和远程通信方面有广阔的应用前景。
2、光纤种类繁多，其中，空芯光纤结构简单，设计灵活，且损耗、色散、非线性性能优越，引起科研人员的广泛研究。利用空芯光纤导光原理，可以制备出具有保偏特性的光纤器件，在太赫兹科学技术的起步发展阶段，找到具有良好偏振特性并且结构简单，可大规模生产的太赫兹光纤具有现实意义。
3、现阶段微结构空芯保偏光纤结构基本由环绕空气纤芯的，非对称设置的多层电介质层构成。该类型保偏光纤虽然效果明显，但这种结构在大规模工业制造方面存在一些难点。其一，这种微结构光纤各层介质间的空气区域大小难以精确控制，容易塌陷变形，导致保偏效果显著降低。其二，为制作出预期的光纤结构，所需工艺复杂，成本较大。其三，制备环境要求严格，难以大规模推广。
4、自单层电介质管被发现是一种可以用于太赫兹波传输的波导以来，科研人员对电介质管开展了广泛的探索，其结构简单，传输性能良好，是实现太赫兹光纤大规模制造应用的一种可行方案。着眼于以上微结构保偏光纤制造工艺的难点和单层介质管作为太赫兹光纤的可能性，本专利技术提出
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种太赫兹保偏光纤，由单层电介质管构成，通过在单层管壁上加设的鳍状结构，使其具备高双折射、不同基模偏振态损耗差异大(偏振损耗比高)、单偏振基模传输损耗低的优点，且结构兼容现存制造工艺，可由聚合物挤出工艺制造，易于实现低成本大规模生产制造。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种太赫兹保偏光纤，包括纤芯空腔和单层外包层；所述单层外包层由鳍状结构和管壁构成；所述鳍状结构设在管壁上且由管壁向外凸起；所述鳍状结构和管壁均由介质导光材料构成；所述纤芯空腔由空气填充后形成空气纤芯，纤芯空腔的横截面形状为椭圆形；在横截面上，所述鳍状结构关于纤芯空腔椭圆形横截面短轴呈对称分布；在管壁外，所述鳍状结构沿空气纤芯长轴的两侧也呈对称分布(此对称分布设计是设置在正x轴方向，最容易诱发鳍状结构和y-偏振基模的模式耦合，效果最好)；所述鳍状结构加设在管壁上形成的单层外包层，以单层结构诱发纤芯与管壁模式耦合从而实现保偏功能。
3、本专利技术的核心技术点在于：该太赫兹保偏光纤在工作波长处，偏振特性好，单偏振模传输损耗低，偏振消光比高。现今大多数单偏振(微结构)空芯保偏光纤都包含复杂的多层介质层组成的功能结构，制造工艺复杂，本专利技术为单层介质管结构，结构更简单，更易于制造。为了实现最优化的功能，其设计方案，所述光纤适用于太赫兹频段，具体为0.1～10thz，其中1thz＝1012hz。
4、所述鳍状结构和管壁的构造材料采用环烯烃共聚物(topas coc)，该材料在thz波段色散较低，吸收系数较小。
5、经多次试验测试后，为达到最佳技术效果，本专利技术中的技术参数优选地为：
6、所述鳍状结构的厚度为0.07875-0.08475mm，以便于诱发x-偏振基模和鳍状结构区域的模式耦合；所述管壁的厚度tar＝0.3232-0.3233mm，符合1thz频点下的反谐振条件以对y-偏振基模光场提供强烈约束，其中m取正整数，λ为工作波长，n为介质材料的折射率，取topas coc在thz波段的折射率1.531。所述纤芯空腔的椭圆横截面区域中长半轴a与短半轴b的比值为1.07-1.40。所述鳍状结构所对应纤芯空腔椭圆横截面的圆弧段与正x轴及负x轴的夹角θ≤10°。所述纤芯空腔的椭圆横截面区域中长半轴a＝3.192-3.304mm，短半轴b＝2.508-2.596mm。
7、相较于现有技术，本专利技术具有以下优点和有益效果：
8、本专利技术兼具良好保偏特性和易于制造的简单结构的优点。为现阶段太赫兹保偏光纤结构复杂、难以大规模制造的问题提供了一种解决方案。不同于现存大多数空芯保偏光纤中包层管内模式耦合或者多层结构中的管壁模式耦合原理，本专利技术基于单层电介质管中的鳍状结构诱发耦合，以实现保偏功能，本专利技术的原创性高度体现为单层介质管以实现光纤保偏功能。具体为：
9、1、不同于现有的保偏光纤，本专利技术属于聚合物管材类别，可由相关塑料管材挤出工艺实现，无需额外的复杂工艺。设置合适的熔体拉伸比和对应的口模形状，在精确制造的条件下即可实现大规模制造。本专利技术在单层介质管加设鳍状结构诱发模式耦合，以一种简单可行的方案实现了太赫兹保偏器件的功能。
10、2、本专利技术单包层太赫兹保偏光纤在1.0thz工作波长下，双折射高达1×10-4，达到商用保偏光纤的标准，lp01基模的偏振损耗比大于20，y-偏振态损耗在10-1db/m量级，体现出良好的单偏振传输特性；有效模场面积占总纤芯区域的46％以上，易于和其他太赫兹器件级联并产生较小耦合损耗。相较于现阶段保偏光纤研究，本专利技术兼具高双折射、低传输损耗、高偏振损耗比的特点。
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1.一种太赫兹保偏光纤，其特征在于：包括纤芯空腔(1)和单层外包层；所述单层外包层由鳍状结构(2)和管壁(3)构成；所述鳍状结构(2)设在管壁(3)上且由管壁(3)向外凸起；所述鳍状结构(2)和管壁(3)均由介质导光材料构成；所述纤芯空腔(1)由空气填充后形成空气纤芯，纤芯空腔(1)的横截面形状为椭圆形；在横截面上，所述鳍状结构(2)关于纤芯空腔(1)椭圆形横截面短轴呈对称分布；在管壁(3)外，所述鳍状结构(2)沿空气纤芯长轴的两侧也呈对称分布；所述鳍状结构(2)加设在管壁(3)上，以单层结构诱发纤芯与管壁模式耦合从而实现保偏功能。
2.根据权利要求1所述的太赫兹保偏光纤，其特征在于：所述光纤适用于太赫兹频段，具体为0.1～10THz，其中1THz＝1012Hz。
3.根据权利要求2所述的太赫兹保偏光纤，其特征在于：所述鳍状结构(2)和管壁(3)的构造材料采用环烯烃共聚物即TOPAS COC。
4.根据权利要求3所述的太赫兹保偏光纤，其特征在于：
5.根据权利要求1至4中任一所述的太赫兹保偏光纤，其特征在于：所述纤芯空腔(1)的椭圆
6.根据权利要求5所述的太赫兹保偏光纤，其特征在于：所述鳍状结构(2)所对应纤芯空腔(1)椭圆横截面的圆弧段与正X轴及负X轴的夹角θ≤10°。
7.根据权利要求6所述的太赫兹保偏光纤，其特征在于：所述纤芯空腔(1)的椭圆横截面区域中长半轴a＝3.192-3.304mm，短半轴b＝2.508-2.596mm。
...【技术特征摘要】
1.一种太赫兹保偏光纤，其特征在于：包括纤芯空腔(1)和单层外包层；所述单层外包层由鳍状结构(2)和管壁(3)构成；所述鳍状结构(2)设在管壁(3)上且由管壁(3)向外凸起；所述鳍状结构(2)和管壁(3)均由介质导光材料构成；所述纤芯空腔(1)由空气填充后形成空气纤芯，纤芯空腔(1)的横截面形状为椭圆形；在横截面上，所述鳍状结构(2)关于纤芯空腔(1)椭圆形横截面短轴呈对称分布；在管壁(3)外，所述鳍状结构(2)沿空气纤芯长轴的两侧也呈对称分布；所述鳍状结构(2)加设在管壁(3)上，以单层结构诱发纤芯与管壁模式耦合从而实现保偏功能。
2.根据权利要求1所述的太赫兹保偏光纤，其特征在于：所述光纤适用于太赫兹频段，具体为0.1～10thz，其中1thz＝1012hz。
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