一种可调谐的两用光子晶体光纤耦合器，包括双芯光子晶体光纤和调温装置，其中调温装置包围着双芯光子晶体光纤，双芯光子晶体光纤包括背景材料、空气孔、纤芯和高折射率柱，空气孔沿光纤长度方向保持一致，并均匀分布在背景材料中，光纤中心是高折射率柱，其折射率高于背景材料，高折射率柱的两边是光纤的两个纤芯。本发明专利技术的光子晶体光纤耦合器具备定向耦合器和波分复用/解复用功能，可以通过改变温度在双波长定向耦合器功能和双波长波分复用/解复用器功能之间切换，切换时不需要改变耦合器的结构，调节方便。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种可调谐的两用光子晶体光纤耦合器，包括双芯光子晶体光纤和调温装置，其中调温装置包围着双芯光子晶体光纤，双芯光子晶体光纤包括背景材料、空气孔、纤芯和高折射率柱，空气孔沿光纤长度方向保持一致，并均匀分布在背景材料中，光纤中心是高折射率柱，其折射率高于背景材料，高折射率柱的两边是光纤的两个纤芯。本专利技术的光子晶体光纤耦合器具备定向耦合器和波分复用/解复用功能，可以通过改变温度在双波长定向耦合器功能和双波长波分复用/解复用器功能之间切换，切换时不需要改变耦合器的结构，调节方便。【专利说明】—种可调谐的两用光子晶体光纤耦合器
本专利技术涉及光纤通信、光纤传感及光学集成等领域，具体涉及一种可调谐的两用光子晶体光纤耦合器。
技术介绍
光纤耦合器是一种在光纤通信和光纤传感系统中广泛应用的光无源器件，通常是由两根或多根光纤波导构成的耦合系统，其作用主要是将光信号进行分路和合路。常用的光纤耦合器主要通过磨抛、熔合或熔融拉锥等技术手段，使两根或多根光纤的纤芯相互靠近而形成稱合区，实现光信号在不同光纤之间的稱合。传统光纤稱合器一般存在体积较大、需要光纤的二次拉制等不足。光子晶体光纤又称微结构光纤,按导光机制可以将其分为改进的全内反射导光和光子带隙导光两种，有些光子晶体光纤同时存在两种导光机制。由于光子晶体光纤结构设计的灵活性和所表现出的独特光学性质，其在光纤通信、光纤功能器件、非线性光学及光纤传感等方面展现出了诱人的应用前景。双芯或多芯光子晶体光纤可以由按特定结构堆积好的预制棒一次拉制成形，能够很容易地实现具有两个或多个邻近纤芯的光纤结构。2000年，巴斯大学的B.J.Mangan等人最早对改进的全内反射型双芯光子晶体光纤的制作及其耦合特性进行了研究【Electronics Letters, 2000, 36 (16):1358—1359】，向人们展示了光子晶体光纤多芯耦合的新颖特性，引起了人们极大的兴趣，随后各种不同特性的光子晶体光纤耦合器不断涌现。采用高双折射矩形格子双芯光子晶体光纤可以实现偏振无关稱合器【Journal of Optics a-Pure and Applied Optics, 2004,6 (8):805.—808】，米用对双芯光子晶体光纤纤芯向下掺杂的方式可以实现工作频带极宽的光纤耦合器【OpticsLetters, 2004，29 (21):2473— 2475】，专利 CN103076653A、CN101694536A、CN103091771A 公开了不同种类的光子晶体光纤耦合器。上述研究所涉及的耦合器在制作完成后其功能就已经固定，功能单一，使其应用只能限定在特定场合。`
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是:克服现有技术的不足，公开了一种可调谐的两用光子晶体光纤耦合器，该耦合器在制作完成后具备两种功能，可以根据使用要求的变化动态切换，而无需因使用场合变化而更换另外的器件。本专利技术的技术解决方案是:—种可调谐的两用光子晶体光纤耦合器，包括双芯光子晶体光纤和调温装置，调温装置包覆在双芯光子晶体光纤的外部，用于调整双芯光子晶体光纤的温度，双芯光子晶体光纤包括背景材料、空气孔、纤芯和高折射率柱；双芯光子晶体光纤为圆柱状正规光波导，内部为背景材料，空气孔、纤芯和高折射率柱均位于背景材料中，空气孔均匀分布在背景材料中，且沿光纤长度方向保持均匀，相邻两个空气孔之间的距离相同，双芯光子晶体光纤轴线位置为高折射率柱，高折射率柱的两侧对称分布有两个纤芯，高折射率柱的中心与两个纤芯的对称中心点重合。相邻三个空气孔呈等边三角形分布。相邻四个空气孔呈正方形分布。所述高折射率柱的截面为圆形或椭圆形。高折射率柱采用折射率随温度变化的液体、液晶或固体材料，高折射率柱的折射率大于背景材料的折射率。本专利技术与现有技术相比有益效果为:本专利技术公开的一种可调谐的两用光子晶体光纤耦合器具备定向耦合器和波分复用/解复用功能，可以通过调节温度实现双波长定向耦合器和双波长波分复用/解复用器之间的状态切换。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术一种可调谐的两用光子晶体光纤耦合器横截面示意图；图2为本专利技术耦合长度Lc随高折射率柱折射率和波长的变化关系示意图；图3为本专利技术双波长定向耦合器与波分复用/解复用器切换原理示意图。【具体实施方式】如图1所示，本专利技术提供了一种可调谐的两用光子晶体光纤耦合器，包括双芯光子晶体光纤1和调温装置2，调温装置2包覆在双芯光子晶体光纤1的外部，用于调整双芯光子晶体光纤1的温度，双芯光子晶体光纤1包括背景材料3、空气孔4、纤芯5和高折射率柱6 ;高折射率柱6的截面为圆形或椭圆形；高折射率柱6采用折射率随温度变化的液体、液晶或固体材料，高折射率柱6的折射率大于背景材料3的折射率；双芯光子晶体光纤1为圆柱状正规光波导，内部为背景材料3,空气孔4、纤芯5和高折射率柱6均位于背景材料3中，空气孔4均匀分布在背景材料3中，相邻三个空气孔4呈等边三角形分布，或者相邻四个空气孔4呈正方形分布，且沿光纤长度方向保持均匀，相邻两个空气孔4之间的距离相同，双芯光子晶体光纤1轴线位置为高折射率柱6，高折射率柱6的两侧对称分布有两个纤芯5,高折射率柱6的中心与两个纤芯5的对称中心点重合。在f禹合器作为双波长定向f禹合器工作时，两个波长的光信号同时从f禹合器的一端注入双芯光子晶体光纤1的其中一个纤芯5，从耦合器另一端的两个纤芯5同时输出，两个波长光信号的分光比相同；在耦合器作为双波长波分复用/解复用器工作时，两个波长的光信号同时从耦合器的一端的其中一个纤芯5注入，从耦合器另一端的两个纤芯5分别输出，每个纤芯5输出一种波长的光信号。通过调温装置2调节耦合器的温度，使得高折射率柱6的折射率随温度变化，实现耦合器在定向耦合器和波分复用/解复用功能间的切换，而不需要改变耦合器的结构。作为一种具体的可调谐的两用光子晶体光纤耦合器的实例，空气孔4和折射率柱6的直径均为2.0 μ m，三个相邻空气孔4呈等边三角形分布，相邻空气孔间距为4.0 μ m，双芯光子晶体光纤1的长度为2.0mm。通过调温装置2使得高折射率柱6的折射率为1.60时，两个波长分别为1.25 μ m和1.55 μ m的光波从输入端口同时输入稱合器时，由于它们对应的稱合长度相同，两个波长的光在输出端的分光比都是相同的，其分光比为50:50,处于此状态的耦合器可以实现这两个波长等分光比定向耦合功能。通过调温装置2使得高折射率柱6的折射率为1.56时，两个波长1.25μπι和1.55 μ m所对应的耦合长度不再相等，耦合长度值分别变为1.0_和0.4_，处于此状态的耦合器可以实现双波长波分复用/解复用功能。本专利技术的工作原理是:在可调谐的两用光子晶体光纤耦合器中，两个纤芯都可以传播光能量，光能量在其中一个纤芯传播时，总会有小部分的能量扩散到另一个纤芯中，表现为两个纤芯的能量发生耦合，随着传播距离的增加，光能量会在两个纤芯之间周期性地交换。两个纤芯的能量耦合行为可以用两个纤芯相互作用模场形成的奇偶超模的叠加来描述，具有不同传播常数的奇偶超模叠加的结果使得光能量沿传播长度周期性的转移，耦合长度L。定义为:【权利要求】1.一种可调谐的两用光子晶体光纤耦合器，其特征在于:包括双芯光子晶本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可调谐的两用光子晶体光纤耦合器，其特征在于：包括双芯光子晶体光纤（1）和调温装置（2），调温装置（2）包覆在双芯光子晶体光纤（1）的外部，用于调整双芯光子晶体光纤（1）的温度，双芯光子晶体光纤（1）包括背景材料（3）、空气孔（4）、纤芯（5）和高折射率柱（6）；双芯光子晶体光纤（1）为圆柱状正规光波导，内部为背景材料（3），空气孔（4）、纤芯（5）和高折射率柱（6）均位于背景材料（3）中，空气孔（4）均匀分布在背景材料（3）中，且沿光纤长度方向保持均匀，相邻两个空气孔（4）之间的距离相同，双芯光子晶体光纤（1）轴线位置为高折射率柱（6），高折射率柱（6）的两侧对称分布有两个纤芯（5），高折射率柱（6）的中心与两个纤芯（5）的对称中心点重合。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张智华，李晶，丁东发，冯文帅，
申请(专利权)人：北京航天时代光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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