[发明专利]一种新型光子晶体光纤

说明书

技术领域

本发明涉及光子晶体光纤领域，具体为一种高双折射高非线性多零色散波长的光子晶体光纤。

背景技术

光子晶体光纤(photonic crystal fiber, PCF)，又称微结构光纤或多孔光纤，与普通光纤相比, 具有无限单模传输、高双折射、高非线性、色散管理等特性，被广泛应用于光纤传感、光通信及非线性光学等领域。

高双折射PCF在高性能光纤激光器及激光传感等方面具有重要的应用价值，因此其成为PCF领域的研究热点之一。PCF的主导结构是平行四边形晶格构成的六重对称结构，该结构下的光子晶体光纤的基模是简并的，因此破坏PCF的对称结构是其提高双折射的主导方法，如在包层中引入半径不同的孔，改变纤芯或包层空气孔形状等。Liang（参考文献Jian Liang, Maojin Yun, et al. 2011 Optik. 122 2151）等在纤芯处引入一排椭圆空气孔，该结构虽然获得了2.18×10^-3的双折射，但是其非线性系数还需进一步提高。D. Chen（参考文献D. Chen, X.A. Liu, G. Wu. 2012 J. Electromagnet. Wave. 26 1864）设计了三空气孔结构的PCF，通过改变结构参数在1.55μm波长处实现了1.17×10^-2的高双折射，并且降低了PCF的限制损耗。同年，So Eun Kim（参考文献So Eun Kim,Bok Hyeon Kim et al. 2012 Opt. Exp. 20 1385）等设计出了全椭圆结构的PCF，在1.55μm波长处，其双折射达到1.94×10^-2，同时具有负色散平坦特性，但制备此种光纤异常困难。最近，Mohit Sharma（参考文献Mohit Sharma, Nitu Borogohain, S. Konar.2013 J. Lightw. Tech. 31 3339）等设计了一种类矩形纤芯PCF，其双折射约为2.22×10^-2，但该光纤在可见光波长范围只有一个零色散波长，而且其色散平坦特性有待提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种高双折射高非线性多零色散波长光子晶体光纤，以解决现有技术中光子晶体光纤存在的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种新型光子晶体光纤，其主体为正三角形排列的空气孔，背景材料为纯石英玻璃，且外部被与背景材料折射率相同的完美匹配层包裹，其特征在于：最内圈空气孔被椭圆和半椭圆空气孔取代，其中左右两个对称的空气孔被短轴分开的半椭圆形空气孔取代，其余四个空气孔被椭圆形空气孔取代，且椭圆空气孔的几何中心为原空气孔的圆心，除此外，椭圆形空气孔的长轴垂直于半椭圆形空气孔的长轴。在上述结构中，（1）圆形空气孔的直径为d，相邻空气孔间距为Λ；（2）两个半椭圆形空气孔的长轴为d₁，短轴为d，其距光纤的几何中心的距离均为L；（3）四个椭圆形空气孔的长轴为d，短轴为d₂。

所述的一种新型光子晶体光纤，其特征在于：所述光纤的背景材料为纯石英玻璃。

所述的一种新型光子晶体光纤，其特征在于：最内圈空气孔被四个椭圆和两个半椭圆空气孔取代。

所述的一种新型光子晶体光纤，其特征在于：椭圆形空气孔的长轴垂直于半椭圆形空气孔的长轴。

所述的一种新型光子晶体光纤，其特征在于：四个椭圆空气孔的几何中心为原圆形空气孔的圆心。

所述的一种新型光子晶体光纤，其特征在于：两个半椭圆空气孔关于该光纤的几何中心对称，且距该光纤的几何中心距离为L。