[发明专利]一种光子晶体光纤

说明书

本发明公开了一种光子晶体光纤，属于光通信技术领域。该渐变孔径硫系光子晶体光纤包括：包层和基底材料；包层设置在基底材料上；包层是由六层正六边形排列的圆形空气孔构成，最内层由6个圆形空气孔组成，第二、三、四、五、六层分别有12、18、24、30、36个圆形空气孔组成；本发明采用了孔径渐变的多层空气孔结构，通过调控每层空气孔的直径和间距，实现了色散平坦和低限制损耗，并在全光波长转换中表现出转换带宽大，转换效率高的优点。

技术领域

本发明涉及光通信与光信息技术领域，一种光子晶体光纤

背景技术

全光波长转换技术是一种可以直接在光域将光信息从一个波长转换到另一个波长的技术，可广泛应用于全光通信网络领域，解决波长阻塞、波长竞争等问题。中红外波段是指波长处于2.5-25μm的电磁波，在军事、环境监测、医学治疗以及基础研究等领域具有广泛的应用。与其他实现全光波长转换的方法相比，基于高非线性光子晶体光纤的中红外全光波长转换器具有转换效率高、响应速度快、所需光纤长度短、多信道变换等优点。2005年，Andersen利用非线性系数为11km-1·W-1的PCF实现了40Gb/s的RZ-DPSK信号波长转换，在3dB带宽为31nm的范围里，获得的波长转换效率为20dB。

工作于中红外波段的基于光子晶体光纤中四波混频效应的全光波长转换器在中红外光子学中具有重要的应用价值。

目前的报道主要集中于：(1)基于不同基底材料的光子晶体光纤对四波混频全光波长转换过程进行数值模拟，通过高非线性系数材料提高波长转换效率及3dB带宽。(2)通过设计不同的光子晶体光纤结构，调节包层和纤芯的结构参数，实现色散平坦，提高非线性系数和降低限制损耗，以达到更好的全光波长转换效果。

然而，从工程应用的角度来看，中红外波段全光波长转换器的转换效率和带宽仍不能满足实际要求。

发明内容

本为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种光子晶体光纤，所述硫系光子晶体光纤包括:包层和基底材料；所述包层设置在基底材料上；

所述包层包括若干层中心对称设置的空气孔层，每层所述空气孔层由若干空气孔构成，所述空气孔的尺寸由内层至外层逐渐递增。

进一步地，所述包层由内而外依次包括：第一空气孔层、第二空气孔层、第三空气孔层、第四空气孔层、第五空气孔和第六空气孔层层；

所述第一空气孔层、所述第二空气孔层、所述第三空气孔层、所述第四空气孔层、所述第五空气孔层、所述第六空气孔层和所述基底材料(2)同心设置。

更进一步地，所述第一空气孔层、所述第二空气孔层、所述第三空气孔层、所述第四空气孔层、所述第五空气孔层和所述第六空气孔层中每个空气孔均为圆形，且每一空气孔层均构成一个正六边形。

更进一步地，所述第一空气孔层、所述第二空气孔层、所述第三空气孔层、所述第四空气孔层、所述第五空气孔层和所述第六空气孔层的数量分别为6、12、18、24、30、36。

更进一步地，所述第一空气孔层中空气孔的直径d1为0.19μm-0.27μm，所述第二空气孔层中空气孔的直径d2为0.246μm-0.326μm。

更进一步地，所述第三空气孔层中空气孔的直径为d3，所述第四空气孔层中空气孔的直径为d4，其中，d3＝d4＝0.46μm-0.54μm；

所述第五空气孔层中空气孔的直径为d5，所述第六空气孔层中空气孔的直径为d6，其中，d5＝d6＝0.66μm-0.74μm。

更进一步地，相邻两个圆形空气孔之间的距离Λ为0.81μm-0.85μm。

更进一步地，所述基底材料(2)为金属硫化物。

更进一步地，所述金属硫化物选自Ge23Sb12S65。