[发明专利]一种类中国结型多孔纤芯超高双折射太赫兹光纤

说明书

本发明公开了一种类中国结型多孔纤芯超高双折射太赫兹光纤，光纤通信技术。包括：基底、包层和纤芯；包层和所述纤芯设置在基底内，且纤芯嵌入包层的中心；纤芯包括：第一纤芯区域、第二纤芯区域和第三纤芯区域，以第一纤芯区域4的中心为坐标原点，第一纤芯区域4由x轴方向上六个边界重叠的正六边形单元组成。在本发明中，纤芯包括第一纤芯区域、第二纤芯区域和第三纤芯区域，三个区域共同组成一个类中国结型多孔纤芯的纤芯区域；这样，由于多孔芯结构的不对称排列，打破了纤芯结构的对称性，且微结构纤芯降低了对太赫兹波的限制损耗，从而既提高了太赫兹光纤的双折射，降低了限制损耗又满足了色散可调的特性。

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，特别涉及一种类中国结型多孔纤芯超高双折射太赫兹光纤。

背景技术

研究发现，通过改变光纤两个偏振方向上空气孔的大小、形状或排列方式打破了光子晶体光纤包层、纤芯结构上的圆对称性，达到调控光纤折射率分布特性的目的，由于两偏振方向上的传播常数不同，两个偏振态无法发生模式简并时，可得到随频率变化的高双折射曲线。多孔芯太赫兹光子晶体光纤是一类特殊的光纤，特别适用于太赫兹传感，生物医学成像，时域光谱学，DNA杂交和癌症检测领域的应用，以及太赫兹通信领域。与传统太赫兹传输线不同，该光子晶体光纤可以在太赫兹范围提供高双折射和可调控色散特性。

通过打破光纤结构对称性来实现THz光子晶体光纤高双折射特性的方式主要可以分为三种：(1)通过改变包层空气孔的形状和排列方式；(2)通过改变纤芯区域空气孔的形状或排列方式；(3)同时改变包层和纤芯区域的空气孔结构和排列方式来提高光纤整体不对称性。研究发现，在1THz处，Abdur Razzak课题组提出两种基于kagome状包层沟槽纤芯结构的光纤，分别得到高双折射值为0.097和0.082，有效材料吸收损耗均小于0.06cm^-1。Habib提出基于三角晶格包层/沟槽纤芯结构光纤，其高双折射值在1.5THz处达到0.096。Islam提出由不同大小椭圆空气孔组合成的纤芯结构，该光纤实现了在1THz处双折射为0.08，有效材料损耗小于0.07cm^-1。但是，在3THz处的研究相对较少，且得到的高双折射值较小，如Wu提出的五层圆形空气孔三角晶格包层，小圆孔纤芯结构在3THz附近实现了双折射值为0.04。Yakasai提出的三角晶格包层椭圆纤芯结构，在3THz处双折射达到0.08，有效材料吸收损耗0.03cm^-1。

可见，现有的高双折射太赫兹光子晶体光纤存在双折射值偏低，高双折射与低损耗之间不能同时兼顾的问题，实现高双折射、低损耗和色散平坦的太赫兹光子晶体光纤仍是实际工程应用领域的一项挑战。对于太赫兹波的传输来说，降低其限制损耗和提高双折射具有重要的工程实用价值，但是，现有技术中的太赫兹光纤的双折射和损耗都特性不太理想。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种类中国结型多孔纤芯超高双折射太赫兹光纤，包括：基底、包层和纤芯；

所述包层和所述纤芯设置在所述基底内，且所述纤芯嵌入所述包层的中心；所述纤芯包括：第一纤芯区域、第二纤芯区域和第三纤芯区域；

以所述第一纤芯区域的中心为坐标原点，所述第一纤芯区域由x轴方向上六个边界重叠的正六边形单元组成；

y轴正、负方向分别引入两个边界重叠的正六边形单元，且顶点分别与所述第一纤芯区域中间的两个正六边形单元的上、下顶点重叠，y轴正、负方向分别引入的两个边界重叠的正六边形单元与所述第一纤芯区域中间的两个正六边形单元共同组成所述第二纤芯区域；

所述正六边形单元是以6个第一圆形空气孔围成的正六边形区域；在y轴正、负方向分别引入7个第一圆形空气孔，组成所述第三纤芯区域，且所述第三纤芯区域中间的6个第一圆形空气孔与所述第二纤芯区域y轴上的6个第一圆形空气孔重叠；

所述第一纤芯区域、第二纤芯区域和第三纤芯区域共同组成类中国结型多孔纤芯区域。