[发明专利]一种光子晶体光纤及其制备方法

说明书

本发明涉及一种光子晶体光纤及其制备方法，所述光子晶体光纤包括纤芯、包围所述纤芯的光子晶体结构层和包围所述光子晶体结构层的保护层，其特征在于：所述的光子晶体结构层仅具有三重及三重以下的旋转对称轴；所述光子晶体结构层的折射率小于纤芯的折射率，且所述光子晶体结构层的折射率小于所述保护层的折射率。该光纤具有灵活的设计能力，可以根据需要该光纤可以被设计成具有高双折、特殊色散、大模场等性能，制备简单且成本低廉。

技术领域

本发明涉及光纤技术领域，具体涉及一种光子晶体光纤及其制备方法。

背景技术

光子晶体光纤又称微结构光纤，一般由纤芯、光子晶体层和保护层组成。在光子晶体层中，规则排布的微区能够有效调节波导模式及其特性。按照传输原理，光子晶体光纤可分为带隙型和全内反射型。具有缺陷的光子晶体能够允许某些频带的光传输，因此，带隙型光子晶体光纤对光子晶体结构参数的精度要求非常高。全内反射光子晶体光纤与传统光纤的传输原理相似：纤芯折射率高于包层处的有效折射率，能够满足光在光纤中实现全内反射传输。在光子晶体层中，微区的排列方式具有多样性，如可以设计为正方向、正六边形、正八边形等；亦可引入非圆对称性结构（如椭圆）改善光纤的双折射特性。因此，相比于传统圆对称型光纤，光子晶体结构能够为光纤性能的调节提供了更大的灵活性，更加显著地改善光纤性能，如光纤色散、非线性系数、双折射。光子晶体光纤已经广泛应用于工业生产以及科学研究等领域。

光子晶体光纤的一个重要应用是可以灵活调节光纤色散超连续谱的产生。比如当泵浦脉冲在光纤的零色散波长附近时，可以有效利用孤子展宽机制，实现光谱的极大展宽。目前获得高输出功率超连续谱的一个重要问题是，为了实现光纤的高非线性系数，光纤芯径较小，难以承受高的入射功率。为了解决该问题，一个有效途经是研制纤芯较大的光纤，能够实现色散的有效调节，同时避免光纤损伤。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种光子晶体光纤及其制备方法，不仅结构合理，能够实现光纤色散的有效调控，相比于通常的正六边形光纤，同样参数下（光子晶体周期、占空比等），该光纤的模场面积更大，且该光纤易于制备。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种光子晶体光纤，包括：纤芯、包围所述纤芯的光子晶体结构层和包围所述光子晶体结构层的保护层，其特征在于：所述的光子晶体结构层仅具有三重及三重以下的旋转对称轴；所述光子晶体结构层的折射率小于纤芯的折射率，且所述光子晶体结构层的折射率小于所述保护层的折射率。

进一步的，所述光子晶体光纤包括多个相同的微结构区，相邻的微结构区镜像对称。

进一步的，所述光子晶体结构层由三个或三个以下相同的微结构区构成，所述三个或三个以下相同的微结构区以中心对称方式排列。

进一步的，所述光子晶体结构层为复合层，所述复合层包含低折射率区域和包围所述低折射率区域的高折射率区域，所述低折射率区域的折射率低于所述高折射率区域的折射率，所述低折射率区域仅具有三重及三重以下的旋转对称轴。

进一步的，所述光子晶体结构层由三个相同的微结构区构成，所述微结构区内的低折射率区域中心按正三角形排列。

进一步的，位于不同微结构区的相邻两排低折射率区域中心呈正方形排布。

进一步的，所述光子晶体结构层中，高折射率区域的折射率等于或低于所述保护层的折射率；所述保护层的折射率等于或大于所述纤芯的折射率。

进一步的，所述纤芯为复合层，所述复合层包含低折射率区域和包围所述低折射率区域的高折射率区域，所述低折射率区域的折射率低于所述高折射率区域的折射率。

进一步的，所述光子晶体光纤结构层为复合层；