[发明专利]一种硫系高双折射十边形光子晶体光纤

说明书

一种硫系高双折射十边形光子晶体光纤，属于光纤技术领域。该硫系高双折射十边形光子晶体光纤，以硫系玻璃作为基底材料，椭圆空气孔形成内包层，在内包层外周还设置有外包层；内包层为两种不同椭圆率的椭圆空气孔组成，每种椭圆率的椭圆空气孔为2个，不同椭圆率的椭圆空气孔呈交替排列，每个椭圆的长轴方向相同；外包层为数层圆空气孔组成，每层圆空气孔均按正十边形排列。该光纤通过引入中心区域四个椭圆空气孔，能够更好的破坏光纤端面结构的对称性，从而获得较高的双折射，同时减小了光纤的有效模场面积。该光纤，可以减少偏振方向的耦合，提高保偏的效果。

技术领域

本发明涉及光纤技术领域，设计了一种硫系高双折射十边形光子晶体光纤。

背景技术

光子晶体光纤(Photonic Crystal Fiber,PCF)是一种有缺陷的二维光子晶体，其包层结构通常是由沿着光纤轴向规律分布的空气孔和以石英、软玻璃等为基底材料组成的周期结构，纤芯是由空气孔、纯基底材料或者填充的功能型材料所组成的缺陷结构。PCF灵活可调的结构可以实现传统光纤难以实现的特性：如无截止的单模传输特性、高非线性、高双折射特性等。

传统保偏光纤通常是在光纤制作过程中出现扭转、弯曲、外场及应力等因素引起的，其双折射一般在10^-5-10^-4量级。而PCF主要是通过破坏结构的对称性获得高双折射，比如增大纤芯附近的空气孔直径，在纤芯或者包层引入椭圆孔、矩形孔，改变光纤空气孔排列方式，双折射可达到10^-3-10^-2量级。除此之外，利用亚碲酸盐玻璃、软玻璃及硫系玻璃等非石英玻璃代替石英材料作为PCF的基底材料并引入非对称结构可以获得更高的双折射，其数量级可以达到10^-2到10^-1量级。相比传统光纤，高双折射PCF具有更高的双折射、更灵活的设计结构、更宽的单模传输范围、以及温度稳定性更高等优越性能，使其在保偏光纤、光纤传感、偏振型光纤器件等领域有极其广发的应用前景。

2014年印度维特大学Revathi等人在PCF结构中加入了椭圆气孔，将其称之为螺旋形PCF，首次出现双折射达到10^-2量级。

2016年，中国科学院韩杰等人提出由填充碲酸盐玻璃椭圆形纤芯、外包层是矩形排列的圆空气孔和八角形排列的圆空气孔组成的HC-PCF，双折射值达到了0.119，非线性系数为3.42W^-1·m^-1。

2018年chen等人提出了空气孔以非周期性排列所构成的光子准晶体光纤，该光纤纤芯具有可控双折射功能，波长为1550nm时双折射达到1.5×10^-2。同年，Jianfei Liao等人设计了4层包层空气孔的双芯光纤，其双折射为2.93×10^-2，非线性系数为14.3W^-1·km^-1。

2020年孟加拉国Rajshahi工程技术大学Amit Halder提出了基于纯熔融石英材料的HyDCF)。在包层中加入2个六边形、4个八角形圆空气孔环，组成复合PCF，引入缺陷的内芯以实现高双折射。在1550nm处双折射为3.769×10^-2。

发明内容

本发明提供了一种硫系高双折射十边形光子晶体光纤，该硫系高双折射十边形光子晶体光纤是一种具有高双折射、小模场面积、高非线性等特点的光子晶体光纤，该光纤结构以硫系玻璃作为基底材料，外包层是数层圆空气孔十边形结构，内包层由两种不同椭圆率的椭圆空气孔组成，得到的硫系高双折射十边形光子晶体光纤能够提高光子晶体光纤器件在保偏方面上的性能。

本发明的一种硫系高双折射十边形光子晶体光纤，以硫系玻璃作为基底材料，椭圆空气孔形成内包层，在内包层外周还设置有外包层；

内包层为两种不同椭圆率的椭圆空气孔组成，每种椭圆率的椭圆空气孔为2个，不同椭圆率的椭圆空气孔呈交替排列，每个椭圆的长轴方向相同；