[发明专利]光子晶体光纤

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种具有极强色散效应的光子晶体光纤。

(二)背景技术

光子晶体光纤又称为多孔光纤或微结构光纤。在光纤端面上，规则排列的许多空气孔在背景材料中沿轴向伸长，在光纤的中心位置缺失一个空气小孔，代之以实心的背景材料，或者插入折射率高于背景材料的其它材料形成导光的纤芯，而外围空气孔在背景材料中的均匀排列形成包层，光模场基本限定在中心位置高折射率区域，这类光纤是通过全内反射原理导光的。通过调节包层中空气孔大小、孔间距大小、中心实体的大小、中心实体的折射率，可以使光子晶体光纤具有灵活多样的色散特性。设计超大色散参数的光子晶体光纤将会为光通信线路上的色散串扰问题提供高效有力的补偿措施，而超大色散参数的光子晶体光纤也有可能成为脉冲压缩放大技术中一些不稳定色散元件的替代品。

(三)发明内容

本发明为解决目前难以在普通光纤中实现巨色散效应的困难，提供设计一种结构简便并容易制作的超大色散的光子晶体光纤。

为此，本发明采取以下技术方案：

一种光子晶体光纤，包括纤芯和包层，包层为包围纤芯的均匀分布着相同结构空气孔的外围区域，所述的空气孔在光纤背景材料中呈周期性排列，每相邻的三个空气单元构成一个正三角形，所述纤芯由中心实心区域和中间区域组成，其中中间区域位于中心实心区域与包层区域之间，所述中间区域排布有空气孔，所述中间区域的背景材料与包层区域的背景材料相同，所述中心实心区域材料的折射率大于包层背景材料的折射率。

所述中间区域的空气孔紧贴实心区域均匀布置。

所述中间区域的空气孔直径小于包层区域的空气孔直径。

所述中间区域的空气孔围绕纤芯的中心对称分布，所述中间区域的空气孔可以为下列之一：三个；四个；五个；六个；七个；八个。

所述的包层背景材料为硅玻璃材料。

所述的包层背景材料为聚合物材料。

本发明所述的光子晶体光纤的有益效果主要体现在：改进光子晶体光纤的纤芯结构，由高折射率中心实体和中间区域中排布的紧贴中心实体的数个同等大小空气孔共同形成纤芯结构，该结构导致了超大色散参数的光子晶体光纤。

(四)附图说明

图1是本发明一个实施例的横截面示意图；

图2是图1示例的模场分布图；

图3是图1示例中光子晶体光纤色散参数随波长的变化情况；

图4是另一实施例中光子晶体光纤色散参数随波长的变化情况；

图中，1-包层中的空气孔；2-包层中的背景材料；3-纤芯的中心实心区域；4-中间区域的空气孔。

(五)具体实施方式

实施例一：

参照附图1-3，一种光子晶体光纤，端面结构如图1所示，包层和中间区域的背景材料2为石英，折射率为1.45，包层中每个空气孔1的半径为R＝0.46μm，包层中空气孔按照本技术领域公认的三角形规则在石英材料中均匀排列，相邻空气孔的间距为Λ＝2.3μm。中心实心区域3是一高折射率圆形实体，折射率为n＝1.9，半径为R＝0.3μm，在中间区域对称分布有三个空气孔4，并且这三个空气孔紧贴在中心实心区域3周围，上述三个空气孔的半径为r＝0.2μm，分布有三个空气孔的中间区域与高折射率圆形实体共同形成纤芯，模场分布如图2所示。该光子晶体光纤具有极强的色散效应，其色散参数在1.55μm波长有高达-3260ps/nm/km的色散参数。

实施例二：

参照附图4，除中间区域的空气孔由三个变为五个外，所有参数与实施例一相同。此时在波长1.55μm有高达-5200ps/nm/km的超大色散。

实施例三：

包层和中间区域的背景材料为聚合物材料，其他条件同实施例一或实施例二。