[发明专利]一种保偏色散补偿微结构光纤

说明书

一种保偏色散补偿微结构光纤，采用纯石英玻璃作为基底材料；包括内芯，区域1空气孔阵列和区域2空气孔阵列；区域1、2空气孔阵列中的空气孔均采用正方晶格排列方式；区域2空气孔阵列与区域1空气孔阵列在y方向错位半层排布；区域1中忽略中间一列连续2个空气孔形成实心区域作为内芯；2个外芯分别位于区域2的2个子区域中，且每个外芯内均包含2个空气孔；内、外芯的长、短轴方向垂直，且内芯与2个外芯的中心点均位于x轴上。本发明在内芯某一偏振方向上光模式具有大负色散,并且在传输时能够保持此模式偏振方向的微结构光纤，以实现对前端保偏光纤输入的光进行偏振保持和累积色散补偿的技术效果。

技术领域

本发明涉及光纤通讯领域，尤其涉及一种保偏色散补偿微结构光纤。

背景技术

光纤是优良的光信号传输介质之一。保偏色散补偿光纤既可以降低误码率，也可以提高信号传输质量，具有广阔应用前景。

微结构光纤结构设计的灵活性，为实现保偏特性和色散补偿特性提供了很大设计空间。利用微结构光纤实现保偏特性(或者高双折射特性)时，如果微结构光纤整体结构具有C2v对称性，则纤芯内同一个模式的x、y偏振态将不再简并(x、y偏振态模式折射率数值的实部不再相等)，从而产生双折射。但是空气孔采用正方形排布的阵列，其对称性为C4v。具有C4v对称性的微结构光纤，纤芯模式不具有双折射。因此，可以在正方形排布空气孔的阵列中忽略若干个相邻空气孔形成长方形纤芯，使光纤整体对称性降至C2v对称性。比如，Ming-Yang Chen提出一种正方晶格光子晶体光纤：通过在y方向上忽略中心的两个紧邻空气孔形成纤芯，使其具有C2v对称性，从而使纤芯产生双折射。需要注意的是，所有空气孔采用正方晶格排布，具有C4v对称性，因此从正方晶格的两条垂直边对应方向(x或y方向)看，几何结构上是完全等同的，忽略x或y方向空气孔形成纤芯实质相同。同时，作为保偏光纤，此光纤在x、y方向均低损耗传光。因此包层空气孔具有将x、y偏振模式能量有效限制于芯内的技术效果，芯内能量几乎不会透过包层空气孔泄露到光纤外部。(Ming-Yang Chen etal.Broadband single-polarization operation in square-lattice photonic crystalfibers[J].Journal of Lightwave Technology,2010,28(9/12):1443-1446.)

在同一论文及相应的发明专利中，基于上述结构，Ming-Yang Chen等人进一步在包层中构建与纤芯具有相同配置且排布方向垂直的包层缺陷(在x方向上忽略两个紧邻的空气孔)，提出了一种宽带单偏振正方晶格光子晶体光纤。此种方案的要点为：在利用长方形芯于芯内产生双折射的基础上，构建了2个包层长方形缺陷，其排布方向(长、短边方向)与长方形纤芯垂直，导致包层缺陷和内芯快、慢轴方向相反。进一步改变包围纤芯的空气孔直径：当其小于(大于)包围包层缺陷的空气孔直径时，使纤芯、包层缺陷中x偏振模(y偏振模)的有效模式折射率匹配，则纤芯、包层缺陷中x偏振模(y偏振模)发生强耦合，从而被衰减掉，而纤芯与包层缺陷中另一个垂直方向的偏振模有效模式折射率差大，有效地减少了相互间的耦合，保证芯内该偏振模式低损耗传输，实现单模单偏振传输的技术效果。需要注意的是，由于要实现宽带单偏振的技术效果，纤芯内不发生耦合的模式是有用模式，得到保留；发生耦合的模式，是需要滤除的模式。且为了高效宽带滤除该模式，其采用的技术方案为：需要耦合的内芯及缺陷偏振模式有效折射率曲线在斜率、形状、大小方面接近，使需要匹配的两个偏振模更容易实现在很宽波长范围内匹配。(Ming-Yang Chen etal.Broadband single-polarization operation in square-lattice photonic crystalfibers[J].Journal of Lightwave Technology,2010,28(9/12):1443-1446.和陈明阳,张永康等.一种单偏振光子晶体光纤:中国,CN201010149977.1[P].2010-12-22.)