一种用于偏振器件的微结构光纤制造技术

本发明专利技术涉及一种用于偏振器件的微结构光纤。针对现有偏振器件制作工艺复杂、无法实现大批量生产、尺寸大等问题。本发明专利技术提出一种用于偏振器件的微结构光纤。在微结构光纤拉制前预处理阶段，预制棒的特定区域内三角形点阵排列实心石英棒，其余区域三角形点阵排列空芯石英棒，共形成八层的六边形石英棒排列；再将预制棒拉制成直径为１２５μｍ的光纤；所述的特定区域是指空气纤芯垂直上方最中心三列中除最内层的区域。本发明专利技术微结构光纤制作简单；基于本发明专利技术微结构光纤的偏振器件制作方法简单，可以实现大批量生产；此外基于本发明专利技术微结构光纤制作的偏振器件消光比高、性能稳定、尺寸小，可以广泛应用于光纤通信和光纤传感技术中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光纤偏振
，涉及一种用于偏振器件的微结构光纤。
技术介绍
随着光纤通信和光纤传感技术的迅猛发展，光的偏振态对系统及元器件显得越发 重要。光纤偏振器件作为偏振器件的一个重要分支，发挥着独特的作用。由于光纤偏振器 体积小、重量轻、插入损耗低、消光比高，与光纤系统的兼容性强，因而倍受青睐。光纤偏振 器应用广泛，在光隔离器、光环行器、光开关和光调制器等无源器件中大量使用；在光器件 测试系统中，光纤偏振器与其他器件配合可以获得稳定灵活的测试条件，实现对器件的多 参数检测；在光纤系统中，光纤偏振器是产生线偏振光的关键器件；在以偏振或者相位为 主要检测特征的光纤系统，光纤偏振器是重要无源器件，如光纤陀螺、光纤电流传感器、光 纤水听传感器以及相干光通信系统等。现有的光纤偏振器件主要包括以下几种。金属包层光纤偏振器件是将光纤嵌在一变曲率半径的槽中研磨，将光纤磨抛到纤 芯附近，再镀上介质_金属复合膜层。当光波到达此复合膜区时，在介质_金属界面上产生 的表面等离体波将光纤内一个偏振模耦合损耗掉。另一偏振模不能激发表面等离子体波， 可几乎无损耗地通过此区域，从而实现起偏功能。这种光纤偏振器消光比可以达到35dB以 上、插入损耗低于0. 5dB、温度稳定性较好、易于实现小型化；但是制作工艺复杂，在小批量 生产时消光比只能保证30dB。环形线圈光纤偏振器是利用了卷绕的保偏光纤对不同偏振模式具有不同的弯曲 损耗制成的。在确定好所需保偏光纤长度和曲率半径后，将光纤均勻卷绕在一个特定曲率 半径的线圈骨架上。线圈光纤偏振器尺寸较大，通常骨架的半径要IOcm左右，缠绕的光纤 长度达几米长。此类偏振器制作简单，消光比通常可以达到30dB，但整个器件的尺寸较大。微孔光纤偏振器是在一段D形微孔光纤的微孔中注入金属而构成的。在光纤的包 层中靠近纤芯处做出一个D形微孔，微孔通常距离纤芯几个微米，当在微孔内注入某种金 属后，大的结构非对称性导致光偏振状态发生变化，成为衰减型光纤偏振器。此类偏振器的 消光比可达40dB，插入损耗为2. 5dB,但是整个偏振器件长度较长，需要约40cm的微孔光 纤。在综上所述的研究中，现有的光纤偏振器件在性能和制作方法上各有特点，但是 都存在各自的缺点。金属包层光纤偏振器尺寸小、消光比高、插入损耗低，但是制作工艺比 较复杂，无法实现大批量生产。线圈光纤偏振器和微孔光纤偏振器制作工艺较简单，但是整 个器件尺寸较大，降低了实用性。基于光纤偏振器件的广阔应用及对新型光纤偏振器件的 迫切需求，需要大大改进和提高现有的光纤偏振器件制作技术，以满足工程应用及科学研 究的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服现有偏振器件制作工艺复杂、无法实现大批量生产、尺寸大等问题，提出一种用于偏振器件的微结构光纤。本专利技术的技术解决方案如下在微结构光纤拉制前预处理阶段，预制棒的特定区域内三角形点阵排列实心石英 棒，其余区域三角形点阵排列空芯石英棒，共形成八层的六边形石英棒排列；再将预制棒拉 制成直径为125 μ m的光纤；所述的特定区域是指空气纤芯垂直上方最中心三列中除最内 层的区域。本专利技术所具有的优点为一种用于偏振器件的微结构光纤只需在微结构光纤拉制 前预处理阶段在特定区域三角形点阵排列实心石英棒，其余区域三角形点阵排列空芯石英 棒，使得微结构光纤包层折射率分布不对称即可实现对入射光的起偏，所以本专利技术微结构 光纤制作方法简单；使用本专利技术微结构光纤制作偏振器件时，只需截取8mm IOmm长度的 光纤，所以基于本专利技术微结构光纤的偏振器件制作简单、可以实现大批量生产；此外基于本 专利技术微结构光纤制作的偏振器件消光比高、性能稳定、尺寸小，可以广泛应用于光纤通信和 光纤传感技术中。附图说明图1是本专利技术微结构光纤拉制前预处理阶段的横截面示意图。 具体实施例方式下面结合附图对本专利技术进一步描述。如图1所示，在微结构光纤拉制前预处理阶段，预制棒的特定区域内三角形点阵 排列实心石英棒1，其余区域三角形点阵排列空芯石英棒2，共形成八层的六边形石英棒排 列；再将预制棒拉制成直径为125 μ m的光纤；所述的特定区域是指空气纤芯3垂直上方最 中心三列中除最内层的区域。本专利技术基于以下原理微结构光纤也称作多孔光纤或光子晶体光纤，是一种新型光纤且具备优良的光学 特性。在其包层中分布着沿径向周期性排列、沿光纤轴向伸展的波长量级的空气孔。微结 构光纤的制造过程是将空芯石英棒紧密地排列在中心空芯\实心石英预制棒周围，从整体 上构成最终的光纤结构；然后进行拉制形成所需要的微结构光纤。本专利技术在微结构光纤拉制前预处理阶段，在预制棒特定区域内三角形点阵排列实 心石英棒，其余区域三角形点阵排列空芯石英棒，使得微结构光纤包层折射率分布不对称。 而本专利技术微结构光纤采用空芯结构，由于光子带隙效应在垂直方向上受到特定区域内实心 石英结构的影响，加大了两个偏振模在该微结构光纤中传输时的损耗差。当光在本专利技术微 结构光纤中传输一段距离后(本实施例选取IOmm)，一个偏振模式将完全损耗掉，因而实现 了起偏功能。使用全矢量有限元分析法，可以从理论上模拟光在本专利技术微结构光纤中的传 输情况。表1表示理论计算所得的在不同波长时，两个正交模式(X和Y)的限制损耗 (confinement loss, CL)及偏振相关损耗(polarizer dependence loss，PDL)。由表 1 的 结果可得，在波长1500-1620nm范围，本专利技术微结构光纤有较高的偏振相关损耗。当截取长 度为IOmm的本专利技术微结构光纤作为偏振器件时，该偏振器件的消光比高于30dB。表1.不同波长时X和Y模式的CL及PDL变化权利要求1. 一种用于偏振器件的微结构光纤，其特征在于在微结构光纤拉制前预处理阶段， 预制棒的特定区域内三角形点阵排列实心石英棒，其余区域三角形点阵排列空芯石英棒， 共形成八层的六边形石英棒排列；再将预制棒拉制成直径为125 μ m的光纤；所述的特定区 域是指空气纤芯垂直上方最中心三列中除最内层的区域。全文摘要本专利技术涉及一种用于偏振器件的微结构光纤。针对现有偏振器件制作工艺复杂、无法实现大批量生产、尺寸大等问题。本专利技术提出一种用于偏振器件的微结构光纤。在微结构光纤拉制前预处理阶段，预制棒的特定区域内三角形点阵排列实心石英棒，其余区域三角形点阵排列空芯石英棒，共形成八层的六边形石英棒排列；再将预制棒拉制成直径为125μm的光纤；所述的特定区域是指空气纤芯垂直上方最中心三列中除最内层的区域。本专利技术微结构光纤制作简单；基于本专利技术微结构光纤的偏振器件制作方法简单，可以实现大批量生产；此外基于本专利技术微结构光纤制作的偏振器件消光比高、性能稳定、尺寸小，可以广泛应用于光纤通信和光纤传感技术中。文档编号G02B6/024GK102073096SQ201010553768公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日专利技术者倪凯, 董新永, 赵春柳, 金永兴, 钱文文 申请人:中国计量学院本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于偏振器件的微结构光纤，其特征在于：在微结构光纤拉制前预处理阶段，预制棒的特定区域内三角形点阵排列实心石英棒，其余区域三角形点阵排列空芯石英棒，共形成八层的六边形石英棒排列；再将预制棒拉制成直径为１２５μｍ的光纤；所述的特定区域是指空气纤芯垂直上方最中心三列中除最内层的区域。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵春柳，钱文文，倪凯，金永兴，董新永，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：发明
国别省市：86