[发明专利]一种可调谐的两用光子晶体光纤耦合器

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信、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。

背景技术

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耦合区，实现光信号在不同光纤之间的耦合。传统光纤耦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耦合器【Joumal of Optics a-Pure and Applied Optics，2004，6(8)：805—808】，采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【Optics Letters，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。

发明内容

本发明的技术解决问题是：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。

本发明的技术解决方案是：

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，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。

本发明与现有技术相比有益效果为：本发明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。

附图说明

图1为本发明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为本发明耦合长度Lc随高折射率柱折射率和波长的变化关系示意图；

图3为本发明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，本发明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；