[实用新型]一种双芯太赫兹光纤耦合器

说明书

本实用新型公开一种双芯太赫兹光纤耦合器，两平行的第一类矩形介质层与两平行的第二类矩形介质层相交，两介质圆柱分别悬挂于在第一类矩形介质层和第二类矩形介质层的左右两侧交点处，形成光纤的两纤芯，第一类矩形介质层、第二类矩形介质层、介质圆管和空气孔为纤芯的包层，构成全内反射结构。本实用新型有效的降低了材料吸收损耗，纤芯大小远小于运转波长，纤芯传导模能量可大部分分布于空气中，降低了材料吸收损耗。改变两类矩形介质层的夹角可以调整纤芯模场的分布，从而使得x‑和y‑偏振模的耦合长度相同，获得偏振无关的低损耗双芯太赫兹光纤耦合器。

技术领域

本实用新型涉及光纤通信领域，尤其涉及一种双芯太赫兹光纤耦合器。

背景技术

太赫兹( Terahertz, THz) 通常是指频率在0. 1~ 10 THz范围内的电磁波, 其波段位于电磁波谱中的微波和红外之间。THz 辐射在很多领域,如通信、传感、成像、光谱学和医学都有应用的潜力。在近红外波段，基于微结构光纤的指向耦合器件已得到了广泛的研究，理论上，这些指向耦合器件结构可应用于THz波段，也就是说等比例增大光纤尺寸即可实现将工作在近红外波段的偶合器结构应用于THz波偶合，比如，耦合器运转波长为1.55μm，将耦合器结构参数扩大到原来的300/1.55倍，则可实现波长为300μm的指向耦合，但令人遗憾的是耦合器长度也扩大到原来的300/1.55倍。因此，这种耦合器的长度很长，在THz波段，会引起过大的器件传输损耗。Ming-Yang Chen等 [Ming-Yang Chen, et al.,“Design and analysis of a low-loss terahertz directional coupler based onthree-core photonic crystal fibre configuration,” J. Phys. D: Appl. Phys，2011, 44: 405104]提出了基于实心光子晶体光纤的指向耦合器，这种耦合器件只能用缩短耦合器长度的办法来减小传输损耗，原因是纤芯传导模主要在材料中传输，有较大的吸收损耗。A. Dupuis 等 [A. Dupuis, et al., “Fabrication and THz lossmeasurements of porous subwavelength fibers using a directional couplermethod,” Opt. Express，2009, 17, 8012] 提出了基于亚波长光纤的指向耦合器，光传输过程中易受外部环境的干扰。K. Nielsen 等[K. Nielsen, H. K. Rasmussen, P. U.Jepsen, and O. Bang, “Broadband terahertz fiber directional coupler,” Opt.Lett., 35, 2879~2881 (2010)]理论研究了一种低掺杂纤芯的THz双芯光子晶体光纤耦合器，利用低掺杂纤芯来缩短耦合器长度，在中心波长1.4 THz处，耦合长度为20 cm。

以上几种耦合器都忽略了x-偏振模和y-偏振模耦合长度不同的影响，耦合品质受x-偏振模和y-偏振模耦合长度不同的制约。

实用新型内容

针对以上的不足，本实用新型提供一种双芯太赫兹（THz）光纤耦合器，实现光传输过程中低损耗、长度较短、免受外部干扰和偏振。

本实用新型通过以下技术方案实现上述目的。一种双芯太赫兹光纤耦合器，两平行的第一类矩形介质层与两平行的第二类矩形介质层相交，第一类矩形介质层与水平方向的夹角为θ，第二类矩形介质层与水平方向的夹角为π-θ；两介质圆柱分别悬挂于在第一类矩形介质层和第二类矩形介质层的左右两侧交点处，形成光纤的两纤芯；第一类矩形介质层和第二类矩形介质层的外端连接介质圆管的内壁；第一类矩形介质层、第二类矩形介质层和介质圆管相互间的空隙构成空气孔，且第一类矩形介质层、第二类矩形介质层、介质圆管和空气孔为纤芯的包层，构成全内反射结构。

进一步，所述第一类矩形介质层与水平方向的夹角θ，满足：0<θ<45^o。