[发明专利]具有可调谐宽带偏振滤波功能的光子晶体光纤

说明书

本发明公开一种具有可调谐宽带偏振滤波功能的光子晶体光纤，是由背景材料、纤芯、缺陷芯和包层区构成；在所述背景材料上，按正三角结构周期排列着数个孔径相同的圆形空气孔构成包层区；在结构中心右侧包层区一空气孔缺失构成纤芯；在纤芯右侧有一大空气孔，在大空气孔内壁镀一层金膜，在覆有金膜的大空气孔内填充液体构成缺陷芯。本发明设计的光子晶体光纤可以实现良好的可调谐宽带偏振滤波功能，可适用于基于光纤的偏振滤波器件。

技术领域

本发明涉及一种具有可调谐宽带偏振滤波功能的新型结构的光子晶体光纤。所述光子晶体光纤能够在不同波段实现良好的宽带偏振滤波功能，可适用于基于光纤的偏振滤波器件。

背景技术

随着光纤通信、光纤传感、光纤激光器和光信息处理技术的不断发展，偏振滤波器件的用途日益广泛，其中对可调谐宽带偏振滤波器件的需求尤为突出。同时光学器件小型化、集成化的发展趋势日益明显，光子晶体光纤以其灵活可控的微结构和光学特性在光纤及其器件应用中受到了人们的青睐。陈海良等人设计了一种D型光子晶体光纤实现了宽带偏振滤波功能，但滤波波段固定不可调节。随着研究的不断深入，人们发现在光子晶体光纤的空气孔中填充一些功能材料，可以使光纤表现出更丰富的光学性质，从而为功能器件的研究提供更好的平台。

在光纤空气孔内壁涂覆金属薄膜，可以实现等离子和光子的结合，利用金属与介质间的表面等离子体激元共振效应实现光纤的传感或滤波应用。随着涂覆技术的不断成熟，利用气象沉淀法在空气孔的内壁上可以精确得到特定厚度的金属薄膜。近期，X.Zhang等人利用还原反应沉淀法选择性的将光子晶体光纤的两个气孔内壁上覆上了一层银膜，同时发现该光纤具有偏振吸收效应，但不能很好的实现两正交偏振方向完全分离的偏振滤波效应。

随着填充技术的不断发展，对光子晶体光纤选择性填充液体也越来越容易可行。利用毛细现象可以方便的实现某些不同尺寸空气孔的选择性填充。使用固化胶堵住不需要填充的空气孔，再通过毛细吸收可以实现任意空气孔的填充。直接注入法可以更为精确的实现任意空气孔的选择性填充，Intoni等人在显微镜下利用直接注入的方法实现了对光子晶体光纤空气孔的选择性填充。

本发明提出的一种具有可调谐宽带偏振滤波功能的新型结构的光子晶体光纤，该光纤由于本身具有高双折射特性，不用改变既定光纤结构，仅仅通过改变所填充液体折射率，就可以实现不同波长处的宽带偏振滤波功能，对于可调宽带偏振滤波器件的研究具有重要的实际价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是通过研究液体填充镀金膜型光子晶体光纤中表面等离子体激元共振响应波长与光纤双折射、空气填充比率、涂覆金膜厚度和填充液体折射率的关系，设计出可以实现可调宽带偏振滤波功能的光子晶体光纤。

本发明的目的是要提供一种具有可调谐宽带偏振滤波功能的新型结构的光子晶体光纤。

为了解决上述存在的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

这种具有可调谐宽带偏振滤波功能的新型结构的光子晶体光纤，是由背景材料、纤芯、缺陷芯和包层区构成；在所述背景材料上，按正三角结构周期排列着数个孔径相同的圆形空气孔构成包层区；在结构中心右侧包层区一空气孔缺失构成纤芯所在的芯区，芯区偏离光纤中心以此增加双折射；在芯区右侧有一大空气孔，在大空气孔内壁镀一层金膜，在覆有金膜的大空气孔内填充液体构成缺陷芯；纤芯区域内的光和缺陷芯内的光在满足相位匹配和损耗匹配的条件下会发生等离子体共振，在一定结构条件，仅通过改变填充液体折射率就可实现对共振响应波长的调节，以此实现滤波波段的可调谐功能；除这一大空气孔外，其他空气孔的尺寸都相同；所述光纤的背景材料为石英材料。

作为上述光纤的进一步改进，所述包层区的空气孔直径为1微米，孔间距为2微米；所述覆有金膜的大空气孔直径为2.4微米，所述金膜的厚度为23纳米。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有这样的有益效果：