[实用新型]正交双芯光纤偏振分束器

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤通信技术领域，具体涉及一种正交双芯光纤偏振分束器。

背景技术

光纤偏振分束器是一种重要的光学元件，它可以将一束光信号分解成偏振态相互垂直的，分别在两个纤芯或多个纤芯中传输的光信号。随着光学技术的不断发展，偏振分束器已经在光通信系统、光纤传感、信号探测等领域得到了广泛的应用。这种器件的工作原理通常有两种：

第一种是直接耦合，即通过改变光纤空气孔的尺寸、形状、结构，使得两个相互垂直的偏振模式具有不同的耦合长度。当光波传输一段距离后，耦合长度短的偏振模式就会转移到其它纤芯中传输，从而实现偏振模式的分离。基于这种工作原理的器件，它的工作带宽较宽，但是分离长度的长短却不好控制，一般需要几米的长度。

第二种是选择性耦合，通常是通过对光纤结构的调整使得某一个偏振态的光发生强烈耦合，使其从一个纤芯转移到另一个纤芯中。而另一个偏振态的光却弱耦合或不耦合，从而还在原来的纤芯中传输，达到偏振分离的目的。这种器件的分离长度可控，能在很短的传输距离内实现偏振分离，但其工作带宽却很窄，只有在折射率匹配点附近很小的范围内才能满足要求。基于这种工作原理所设计的偏振分束器件的工作带宽一般只有5纳米。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种分离长度很短、工作带宽较宽的正交双芯光纤偏振分束器。

为实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：

正交双芯光纤偏振分束器，包括基底，所述基底中沿轴向设置有多个圆形空气孔；所述基底中设置有空气孔的区域形成包层，没有空气孔的实心区域形成纤芯；所述包层设置在所述纤芯的外侧周围；

所述纤芯的数量为两个，两个所述纤芯互相垂直；所述包层中的空气孔以六角晶格结构排布，所述纤芯附近的空气孔以长方形结构排布。

两个所述纤芯均为长方形。

所述空气孔包括四种不同半径的圆孔，按照半径区分为一种普通空气孔和三种特殊空气孔；

不与所述纤芯相邻的空气孔均为普通空气孔；与所述纤芯相邻的空气孔包括四种不同的空气孔。

所述普通空气孔的半径为1.15微米。

三种所述特殊空气孔的半径分别为0.5微米、0.9微米和1.35微米。

所述包层中普通空气孔所在的区域分为稀疏区和密集区，稀疏区的孔间距大于密集区的孔间距。

所述稀疏区中，普通空气孔之间的间距为4.6微米。

所述密集区中，普通空气孔之间的间距为3.6微米。

所述基底为圆柱形。

所述基底的材质是高纯度石英。

本实用新型采用以上技术方案，兼顾偏振分束器件的分离长度和工作带宽，利用折射率匹配耦合原理，设计了一种正交双芯结构的光纤偏振分束器。与传统的分束器件相比，它具有以下优点：

(1)双芯折射率匹配度高，使得对应的偏振模式所需要的分离长度很短，在常用通信波段，分离长度在几厘米左右；

(2)在光纤中实现偏振分离，有利于全光网络的实现；

(3)基底材料采用高纯度二氧化硅，降低材料对光波的吸收损耗；

(4)通过设计，令其发生耦合的两个纤芯相互垂直，从而使y偏振模的折射率曲线部分重合，大大扩展了工作带宽的范围，其工作带宽覆盖了0.6～1.7微米的整个光通信波段。

(5)由于器件结构简单对称，降低了光纤的设计和制备难度，使其在光通信网络中具有很高的应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型正交双芯光纤偏振分束器的端面结构示意图；

图2(a)是对称双芯结构的色散曲线图；

图2(b)是非对称双芯结构的色散曲线图；

图2(c)是垂直双芯结构的色散曲线图；

图3是x，y两偏振模式在不同入射频率时的稳态模场分布示意图；

图4是耦合长度与入射频率之间的关系曲线图。

图中：1-包层；2-第一空气孔；3-第二空气孔；4-第三空气孔；5-第四空气孔。

具体实施方式