[发明专利]一种高双折射太赫兹光纤

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，尤其涉及传输太赫兹波的光纤。

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。近年来，越来越多的国内外课题组进行了低损耗THz 波导的研究， 由于材料对THz波有很强的吸收，降低材料吸收损耗是人们研究THz波导的重点，现有的光纤设计有亚波长光纤，多孔光纤和空心光纤等。其主要思想是将纤芯模能量更多的分布于空气中，从而有效的降低材料吸收损耗。

由于高双折射光纤在光信号检测与处理等领域有着重要的应用，最近越来越多的国内外课题组进行了低损耗高双折射THz 波导的研究。Haibin Chen等提出了一种高双折射THz多孔光纤，其纤芯和纤芯内空气孔形状均为椭圆型，因此光纤具有高的双折射特性，但此纤芯和纤芯内空气孔的非圆形给光纤制备带来了困难[Haibin Chen,et al., “Squeezed lattice elliptical-hole terahertz fiber with high birefringence,” Applied Optics, 2009, 48(20): 3943]。鉴于此，文献[Daru Chen, et al., “Highly birefringent terahertz fibers based on super-vell structure,” Journal of lightwave technology, 2010, 28(12): 1858]提出了一种新的具有超单元结构的高双折射THz多孔光纤，由圆形空气孔组成的哑铃型或菱形型结构单元为光纤引入了高双折射特性，并且每个空气孔均为圆形，利于光纤拉制。文献[S. Atakaramians,et al., “THz porous fibers: design, fabrication and experimental characterization,”Opt. Express, 2009, 17(16): 14053]公开了一种基于矩形孔结构的高双折射多孔光纤，其双折射可达0.012。文献[付晓霞等，“用于太赫兹波传输的低损耗、高双折射光纤研究，”物理学报，2011，60(7): 074222]对其结构进行了改造和优化，提高了其双折射了特性。但以上所提出了的高双折射THz光纤可归结为多孔光纤，都以多孔纤芯外的空气为包层，因此其THz波传输特性易受纤芯外环境的干扰，不便接触，不易控制。文献[M. Cho,et al., “Highly birefringent terahertz polarization maintaining plastic photonic crystal fibers,” Opt. Express, 2008, 16(1): 7]提出了纤芯由两个实芯棒组成的高双折射太赫兹光纤，THz波传输特性不易受外界干扰，其双折射可达0.021。但纤芯传导模主要是在基质材料中传输，其吸收损耗无法降低。

发明内容

针对以上的不足，本发明提供一种能实现低损耗、宽带和免受外部干扰的高双折射THz波微结构光纤。

本发明的技术方案是：一种高双折射太赫兹光纤，包括层状介质和介质圆管，所述层状介质分别以两个方向等间隔的排布在介质圆管内，且两个方向的层状介质在介质圆管中心形成菱形交叉结构，所述两个方向相交所形成的锐角θ的范围为：40^o≤θ≤70^o；所述菱形交叉结构与所述介质圆管形成四个空气孔；所述层状介质固定于介质圆管上；所述菱形交叉结构部分的层状介质和空气层为纤芯，所述正交结构以外的层状介质（1）、空气层和介质圆管和空气孔为包层.

层状介质排布周期为Λ，介质层宽度为d，介质圆管内直径为D，厚度为D₁。

如介质层排布周期为Λ不变，其宽度d减小可降低纤芯空气填充因子f₁，从而达到减小材料吸收损耗的目的，但是宽度d过窄会增加制作难度，同时也会减小f₁与f₂之间的差，增加限制损耗，因此这里要求介质层宽度d≥10μm，。

为保证纤芯基模被有效的限制在纤芯中，要求f₁与f₂的比值低于0.9。