[实用新型]一种高双折射双芯光子晶体光纤偏振分束器

说明书

本实用新型公开了一种高双折射双芯光子晶体光纤偏振分束器，所述偏振分束器包括包层以及中心对称设置的两个纤芯，所述纤芯的折射率高于所述包层的折射率，其中，所述包层是由背景材料和周期性分布的空气孔构成，所述偏振分束器的结构中心为一个椭圆空气孔，两个纤芯则按中心对称布设在所述椭圆空气孔的两侧，两个所述纤芯的外侧分别设有结构相同的另一椭圆空气孔。本实用新型结构设计灵活紧凑，光学性能优良，可以实现超短光纤长度且具有较宽带宽范围和较高消光比的高双折射双芯光子晶体光纤偏振分束器，解决了传统偏振分束器体积较大、工作带宽较窄越来越难以满足通信网络的需求等不足。

技术领域

本实用新型属于光学器件领域，涉及一种具有高双折射双芯光子晶体光纤偏振分束器。

背景技术

随着光纤接入网及全光网络的发展，光纤通信成为主要的通信方式，其中光器件必不可少。在光通信系统和光网络中的作用可分为：连接光路或光波导；改变光的传播方向；实现光功率的分配；控制光波导之间、器件之间和光波导和器件之间的光耦合；光信道的上下交叉连接等。目前中国已建成一定规模的光纤通信网络，但更快速的移动网络的建设还需要光纤网络的支持，随着宽带业务的发展及网络扩容的需求，光纤通信仍需要完善与创新。对光纤通信而言，超高速度、超大容量和超长距离传输是全世界通信系统发展的挑战，全光网络更是人们追求的终极目标。传统的光网络是节点间的全光化，但网络节点处仍然采用电器件，限制了通信网干线总容量。应用于全光网络的光学器件例如：偏振分束器、光定向耦合器、色散补偿器、光的上下复用器等性能的提升影响着全光网络的推进，研制高性能廉价的光学器件，对未来建设全光网络起到决定性作用。

双芯光子晶体光纤可以看成两个相互平行的波导，不同于理想单根波导，两个平行波导之间存在模式耦合。当一束光射入双芯光子晶体光纤的一个纤芯A时，纤芯A和纤芯B的能量相互影响，即纤芯A激发的模场能量在传播中会激发出基模场，该基模场扩散到包层中并进入到另一纤芯 B中影响纤芯B的模场分布，反之亦然。因此双芯光子晶体光纤中存在四个模式，分别为X方向的奇模和偶模，Y方向的奇模和偶模。

分束器的长度、消光比及带宽是衡量偏振分束器性能指标。偏振分束器长度直接决定能否将一束光的两个不同偏振态完全分离，现代通信系统趋向于集成化发展，光器件尺寸尤为重要，因此偏振分束器长度设计越短越好。消光比是描述不同偏振态光的分离程度，消光比越大，分离程度越好，分束器性能越好。带宽是偏振分束器工作的波长范围，在一定程度上决定光通信系统传输容量，通常将消光比-20dB对应的波长范围定义为偏振分束器的带宽，带宽越宽，传输范围越大，光通信系统容量越高。

传统偏振分束器体积大、消光比低、带宽窄、结构设计单一，限制了光通信系统集成化和传输容量。光子晶体光纤因其独特的结构，可以通过改变包层空气孔的尺寸、孔间距、填充功能性材料等得到优良的特性，相比传统光纤具有很大优势。本申请采用双芯光子晶体光纤制成的偏振分束器结构设计灵活、易于实现高双折射，进而可以设计出高消光比较宽带宽的小型偏振分束器。

实用新型内容

针对上述现有技术的缺点或不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构设计灵活紧凑，光学性能优良，可以实现超短光纤长度且具有较宽带宽范围和较高消光比的高双折射双芯光子晶体光纤偏振分束器，解决了传统偏振分束器体积较大、工作带宽较窄越来越难以满足通信网络的需求等不足。

为解决上述技术问题，本实用新型具有如下构成：

一种高双折射双芯光子晶体光纤偏振分束器，所述偏振分束器包括包层以及中心对称设置的两个纤芯，所述纤芯的折射率高于所述包层的折射率，其中，所述包层是由背景材料和周期性分布的空气孔构成，所述偏振分束器的结构中心为一个椭圆空气孔，两个纤芯则按中心对称布设在所述椭圆空气孔的两侧，两个所述纤芯的外侧分别设有结构相同的另一椭圆空气孔。

设置在所述包层中的空气孔按照正多边形和椭圆形相结合的排列方式进行布设，其中，设置在所述结构中心外的邻层空气孔按椭圆形布设，其余层空气孔则以正多边形布设。