[发明专利]一种碲酸盐群速度匹配光子晶体光纤

说明书

一种碲酸盐群速度匹配光子晶体光纤，具有纤芯和包层，基底材料内具有沿着光纤轴线平行设置的多个空气孔；在光纤的任意横截面上：上述多个空气孔沿着光纤的轴心成多层分布，每层的空气孔均形成正六边形，任意两个相邻空气孔的孔心之间的距离均为P＝4μm，最内层的各空气孔的直径d1相等，d1范围是3.0～3.7μm，其余空气孔的直径d为3μm最内层空气孔的孔心之间形成的圆所包围的基底材料形成纤芯，基底材料其他部分及空气孔形成包层。本发明的光纤可实现1.55μm与2μm波段任意波长的群速度匹配，结构简单，易于制作，交叉相位调制高效。

技术领域

本发明涉及光纤领域，更具体地说，涉及一种碲酸盐群速度匹配光子晶体光纤。

背景技术

随着通信技术的发展和人们对信息交互的强烈需求，全光通信网络技术无可厚非地成为全球通信的主力。光通信网络的迅猛发展使其容量在过去几十年中呈指数级增长，在技术上有许多突破，包括低损耗单模传输光纤、掺铒光纤放大器、波分复用等。对于长距离和大容量传输，大多数工作已经在C波段通信窗口(1530nm～1565nm)进行，其中光纤传输损耗最小，并且可以获得低噪声放大，高级调制格式信令允许在该有限带宽内有效增加容量。然而，容量传输的带宽距离积最终受光纤非线性限制。由于互联网流量呈指数级增长，今天的电信网络正在迅速推向其容量限制，引发了对潜在未来“容量紧缩”的担忧。所以现有的1.55μm波段(1530nm～1565nm)的光纤通信系统已经逼近传输容量的极限了，而解决此问题的有效手段之一是开辟新的光传输波段。随着2μm波段相关技术的飞速发展以及掺铥光纤放大器(TDFA)提供的巨大增益带宽(1.8μm～2.1μm)，2μm波段已经具备成为下一个光纤传输窗口的巨大潜力。2um波段(1.8μm～2.3μm)光由于对二氧化碳、水等分子吸收峰很高，属于人眼安全波段，在各领域都有广泛的应用，如人眼安全的激光雷达、激光手术刀、材料加工整形、光纤传感器等。

碲酸盐玻璃具有高折射率、高非线性折射率系数、高稀土掺杂浓度、高膨胀系数、低声子能、低熔点、稳定性好、抗腐蚀和特有的磁光性质，积极应用于激光器、非线性器件等中。然而目前还没有将碲酸盐应用于2um波段的具有群速度匹配光子晶体光纤的设计中，利用碲酸盐制作2um波段的具有群速度匹配光子晶体光纤具有十分重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述现有技术中还没有将碲酸盐应用于2um波段的具有群速度匹配光子晶体光纤的设计中的技术缺陷，提供了一种碲酸盐群速度匹配光子晶体光纤。

本发明为解决其技术问题，提供了一种碲酸盐群速度匹配光子晶体光纤，该光纤具有均是由基底材料60TeO2-20PbO-20PbCl2制成的纤芯和包层，所述基底材料内具有沿着碲酸盐群速度匹配光子晶体光纤轴线平行设置的多个空气孔；在所述碲酸盐群速度匹配光子晶体光纤的任意横截面上：所述多个空气孔沿着碲酸盐群速度匹配光子晶体光纤的轴心成多层分布，每层的空气孔均排布成正六边形，任意两个相邻空气孔的孔心之间的距离均为P＝4μm±0.25μm，最内层的各空气孔的直径d1范围是3.0～3.7μm，最内层的任意空气孔的直径相差在0.5μm以内，其余空气孔的直径d为3μm±0.5μm，或者是任意两个相邻空气孔的孔心之间的距离P的范围是3.80～4.15μm，各任意两个相邻空气孔的孔心之间的距离相差在0.725μm以内，最内层空气孔的直径d1均为3.3μm±1.45μm，其余空气孔的直径d为3μm±1.45m；最内层空气孔的孔心之间形成的圆所包围的基底材料形成所述纤芯，其他基底材料和所有空气孔形成所述包层。

在本发明的碲酸盐群速度匹配光子晶体光纤中，在光子晶体光纤的任意横截面上,具有6层按正六边形结构排列的空气孔。

在本发明的碲酸盐群速度匹配光子晶体光纤中，包层的直径D＝57μm。

在本发明的碲酸盐群速度匹配光子晶体光纤中，每一个正六边形中，任意相邻的两条边之间的交点处具有一个空气孔。