[发明专利]一种用于偏振保持光波段传输的空芯波导

说明书

本发明提供了一种用于偏振保持光波段传输的空芯波导。包括：设置在最外部的介质外套管，在所述介质外套管的内部沿圆周方向均匀地分布四个圆形介质毛细管，所述介质外套管的内部中心设置空气芯子区域。所述介质外套管的形状为圆形。四个圆形介质毛细管包括两个垂直方向的圆形介质毛细管和两个水平方向的圆形介质毛细管，每个圆形介质毛细管内部均匀分布三个矩形介质毛细管，水平方向的圆形介质毛细管的壁厚大于垂直方向的圆形介质毛细管的壁厚。本发明提供的用于偏振保持光波段传输的空芯波导降低了波导的制造成本及工艺难度。这种光波导不仅能够提供稳定的高双折射传输，同时降低了波导中两个正交偏振模式的传输损耗和色散。

技术领域

本发明涉及光波段技术领域，尤其涉及一种用于偏振保持光波段传输的空芯波导。

背景技术

光波段介于红外光和可见光之间(频率范围为10-10³THz，即波长0.3-30μm)，在光波段，由于干燥空气是目前损耗最低的常用材料，因此大部分光波导都具有空气芯子结构。为了将光波束缚在折射率为1的空气芯子中，波导的包层往往需要引入特殊设计，例如带隙结构、布拉格结构和负曲率结构等。其中，基于圆形毛细管的负曲率空芯光波导为降低传输损耗提供了一个有效的解决途径，同时提高了波导制作过程中的结构稳定性。

此外，随着移动互联网、人工智能和云计算的快速发展，近年来数据流量呈指数型增长，传统实芯单模光纤所采用的波分复用技术已经无法满足目前日益增长的通信容量需求，其传输容量正逐步接近非线性香侬极限(即容量瓶颈)。相比于非偏振保持光纤，偏振保持光纤可以人为设计光纤结构引入高双折射使沿偏振轴激发的模式以接近无串扰保持其偏振态传输，这样可以实现光的两个相互正交偏振态保持较低的串扰同时传输两路独立数据信息达到加倍系统传输总容量和提高频谱利用率目的。

目前，现有技术中还没有一种同时具备高双折射、低传输损耗的光波段波导。

发明内容

本发明的实施例提供了一种用于偏振保持光波段传输的空芯波导，以克服现有技术的缺点。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

本发明提供了如下方案：

一种用于偏振保持光波段传输的空芯波导，包括：

设置在最外部的介质外套管，在所述介质外套管的内部沿圆周方向均匀地分布四个圆形介质毛细管，所述介质外套管的内部中心设置空气芯子区域。

进一步地，所述介质外套管的形状为圆形。

进一步地，所述四个圆形介质毛细管包括两个垂直方向的圆形介质毛细管和两个水平方向的圆形介质毛细管，每个圆形介质毛细管内部均匀分布三个矩形介质毛细管，水平方向的圆形介质毛细管的壁厚大于垂直方向的圆形介质毛细管的壁厚。

进一步地，垂直方向的圆形介质毛细管和矩形介质毛细管31，32，51和52的壁厚t₁与水平方向的圆形介质毛细管和矩形介质毛细管21，22，41和42的壁厚t₂的大小关系为：t₂≥1.6t₁且t₂≤1.8t₁。

进一步地，垂直方向的圆形介质毛细管和矩形介质毛细管31，32，51和52的壁厚t₁＝0.39λ，λ为空芯波导的工作波长。

进一步地，所述空气芯子区域的直径D_c≥5.2λ，λ为空芯波导的工作波长。

进一步地，所述圆形介质毛细管的外径D_t与所述空气芯子区域的直径D_c的大小关系为D_t≥D_c且D_t≤4.2D_c。