[实用新型]一种基于D型光子晶体光纤的可调谐偏振滤波器

说明书

本实用新型公开了一种基于D型光子晶体光纤的可调谐偏振滤波器，属于特种光纤、光纤通信、信号处理领域。该器件基于D型光子晶体光纤(1)结构。光子晶体光纤的芯子(2)，由周期排列的空气孔(3)围绕而成，且靠近光纤表面。在D型光子晶体光纤的表面分别涂覆上金属电极(4)、电光材料(5)、下金属电极(6)。光子晶体光纤对称性被破坏，光纤的双折射效应明显。由于金属的存在，在金属与光纤的接触面存在等离子体波导模式，当某一偏振模式与等离子体波导模式有效折射率相等时，两个模式发生耦合，偏振模式的损耗剧增，而另一偏振模式损耗不受影响，器件实现偏振滤波功能。当在金属电极两侧施加电压时，电光材料的特性随外界电压变化，从而改变偏振模式与等离子体波导模式的耦合特性。通过控制电压，可实现偏振滤波器的可调谐。

技术领域

本实用新型涉及了一种基于D型光子晶体光纤的可调谐偏振滤波器，属于特种光纤、光纤通信、信号处理领域。

背景技术

偏振滤波器的工作原理主要是依据不同方向(X,Y)的偏振光损耗不同，在特定波长处将某一偏振方向的光滤除，从而达到光的单偏振输出。偏振滤波器可用于光纤起偏器、光纤通信、光纤传感等领域，是光网络中的重要器件。

近年来，基于光纤结构的偏振滤波器主要根据光纤的双折射效应。由于双折射效应的存在，不同偏振方向模式的有效折射率及损耗不同，通过合理设计达到固定波长处的滤波功能。然而，对于普通单模光纤，由于结构和材料的局限性，其双折射效应和模式损耗受到限制，通常无法实现特定偏振模式的滤除。

光子晶体光纤可通过灵活设计，获得较高的双折射特性，常被用来设计偏振滤波器件。其主要原理为在光子晶体光纤的空气孔中沉积一定厚度的金属，在金属与光纤的接触面会产生表面等离子体波导模式。当某一偏振模式与表面等离子模式的有效折射率相同时，两模式发生耦合，模式损耗迅速增加，而另一偏振模式不受影响，达到偏振模式的滤除。然而，该方法设计的器件，无法实现可调谐滤波，无法进行波段的人工选择，这限制了器件的进一步应用。目前有研究者通过在沉积金属的光子晶体光纤的空气孔中填充液晶，通过控制外界温度达到偏振滤波器的可调谐。但该方法是将金属和液体填充到光子晶体的空气空中，结构复杂、制作难度较大。此外，该偏振滤波器通过改变温度的方法调控，器件对外界环境的依赖性大、不稳定且操作困难。

实用新型内容

本实用新型所要解决的问题是，克服目前基于光子晶体光纤的偏振滤波器人工调控困难、器件不稳定的问题。提供一种基于D型光子晶体光纤的可调谐偏振滤波器。

本实用新型的技术方案：

一种基于D型光子晶体光纤的可调谐偏振滤波器，属于特种光纤、光纤通信、信号处理领域。该器件基于D型光子晶体光纤结构。光子晶体光纤的芯子由周期排列的空气孔围绕而成，且靠近光纤表面。在D型光子晶体光纤的表面分别涂覆上金属电极、电光材料、下金属电极。

光子晶体光纤对称性被破坏，光纤的双折射效应明显。由于金属的存在，在金属与光纤的接触面存在表面等离子波导模式，当某一偏振模式与等离子体波导模式有效折射率相等时，两个模式发生耦合，偏振模式的损耗剧增，而另一偏振模式损耗不受影响，器件实现偏振滤波功能。当在金属电极两侧施加电压时，电光材料的特性随外界电压变化，从而改变偏振模式与等离子体波导模式的耦合特性。通过控制电压，可实现偏振滤波器的可调谐。

本实用新型的有益效果具体如下：

本结构主要基于D型光子晶体光纤、金属表面等离子波导和电光材料的性质，实现可调谐偏振滤波。该可调谐偏振滤波器结构简单、设计灵活、操作简捷且易于与光通信系统集成。

附图说明

图1为基于D型光子晶体光纤的可调谐偏振滤波器的横截面示意图。

图2为电极两侧不施加电压时，两偏振模式的损耗随波长的变化曲线。

图3为电极两侧施加电压时，两偏振模式的损耗随波长的变化曲线。