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CN1296735C - 色散平坦光子晶体光纤 - Google Patents

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CN1296735C
CN1296735C CNB2004100920005A CN200410092000A CN1296735C CN 1296735 C CN1296735 C CN 1296735C CN B2004100920005 A CNB2004100920005 A CN B2004100920005A CN 200410092000 A CN200410092000 A CN 200410092000A CN 1296735 C CN1296735 C CN 1296735C
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CN
China
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air holes
fiber
core
photonic crystal
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郭淑琴
安文生
乐孜纯
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Zhejiang University of Technology ZJUT
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Zhejiang University of Technology ZJUT
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Abstract

一种色散平坦光子晶体光纤，包括纤芯和包层，在光纤的背景材料上设有呈正三角形结构均布排列的空气孔，其特征在于构成纤芯的空气孔围绕在背景材料中呈雪花状排布，构成纤芯区域的空气孔直径比构成包层区域的空气孔直径小，纤芯区域的空气孔占空比小于包层区域的占空比。构成纤芯的空气孔为十三个。本发明在空气孔间距确定的条件下，只需改变纤芯区域的空气孔大小，就可在很宽波段范围内实现正、零及负的色散平坦型光纤，而且模场面积较大，光纤的非线性效应较小。

Description

色散平坦光子晶体光纤
(一)技术领域
本发明涉及一种光子晶体光纤，特别是一种宽波段范围内色散平坦、模场面积较大的光子晶体光纤。
(二)背景技术
光子晶体光纤又称为多孔光纤或微结构光纤。在光纤端面上，规则排列的许多空气小孔在背景材料中沿轴向伸长，在光纤的中心位置缺失一个空气小孔，形成导光的纤芯，而外围空气孔在背景材料中的均匀排列形成包层。纤芯折射率大于包层，这类光子晶体光纤是通过全内反射的原理进行导光的，光模场基本限定在中心缺陷位置。通过改变包层中空气孔大小及孔间距大小，可以设计灵活多样的色散特性，其中色散平坦光子晶体光纤在波分复用系统中应用十分广泛。采用双包层技术，即适当减小紧邻纤芯的包层中的一圈或数圈空气孔大小可以实现较宽波段范围内的色散平坦，但内外包层中的空气孔大小共同影响色散特性，要设计色散平坦光子晶体光纤，需要调节两个参数，因此有必要探讨更为简便的设计方式。
(三)发明内容
本发明的目的是实现宽波段范围内色散平坦、模场面积较大的光子晶体光纤。
为此，本发明采取以下技术方案：
一种光子晶体光纤，包括纤芯和包层，在光纤的背景材料上设有呈正三角形结构均布排列的空气孔，其特征在于构成纤芯的空气孔围绕在背景材料中呈雪花状排布，构成纤芯区域的空气孔直径比构成包层区域的空气孔直径小，纤芯区域的空气孔占空比小于包层区域的占空比。
进一步，构成纤芯的空气孔为十三个。
进一步，光纤背景材料为硅玻璃材料；或者：光纤背景材料为聚合物材料。
本发明的优点是：在空气孔间距确定的条件下，只需改变纤芯区域的空气孔大小，就可在很宽波段范围内实现正、零及负的色散平坦型光纤，而且模场面积较大，光纤的非线性效应较小。
本发明提供的光纤可应用于波分复用的传输系统，使各信道之间的色散参数基本相同，同时较大的模场面积还适当减小了传输过程中的非线性效应。
(四)附图说明
图1是本发明一个实施例的横截面示意图；
图2是图1示例的模场分布图；
图3是纤芯区域空气孔取五个特征值时得到的五种色散曲线值。
(五)具体实施方式
实施例一：
参照附图1-3，一种光子晶体光纤，包括纤芯和包层，选择石英为背景材料2，在光纤整个端面上，采用本技术领域公认的一种周期性排列，即如图1所示，每相邻的三个空气孔1相连构成一个正三角形。在端面中心区域呈雪花状分布的十三个空气孔小于其他空气孔，因而该区域有较小的空气孔占空比和较大的折射率，构成纤芯，是光纤的导光区域，受纤芯形状的影响，如图2所示模场形状也呈雪花状分布。另外，纤芯是由十三个较小空气孔围绕而成的区域，面积较大，限定的模场面积也相对较大，可降低光纤的非线性效应。外围区域由较大的空气孔在背景材料中的均布排列构成，因空气孔占空比大于纤芯区域，折射率略小于纤芯区域，形成包层。
当空气孔间距Λ＝2.3微米(整个光纤端面)，纤芯区域13个空气孔的直径为d2＝0.4微米时，如图3所示，在1.4～1.7微米的300纳米波长范围内，色散参数从-9.4～-11皮秒/纳米/公里；空气孔间距不变，纤芯区域空气孔直径改变为d2＝0.29微米时，如图3所示，在1.4～1.7微米的300纳米波长范围内，色散参数从-0.650.15皮秒/纳米/公里；d2＝0.28微米时，如图3所示，色散参数从0.2～0.7皮秒/纳米/公里；如果纤芯区域的十三个空气孔完全缺失即d2＝0微米时，如图3所示，色散参数从13.8～12.9皮秒/纳米/公里。在本实施例中，当空气孔间距确定时，仅需改变呈雪花状排列的纤芯区域的空气孔大小，实现了平坦的负色散、平坦的近零小负色散、平坦的近零小正色散和平坦的正色散。
实施例二：
背景材料2为聚合物材料，其它条件同实施例一。

Claims (4)

1.一种色散平坦光子晶体光纤，包括纤芯和包层，在光纤的背景材料上设有呈正三角形结构均布排列的空气孔，其特征在于构成纤芯的空气孔围绕在背景材料中呈雪花状排布，构成纤芯区域的空气孔直径比构成包层区域的空气孔直径小，纤芯区域的空气孔占空比小于包层区域的占空比。
2.如权利要求1所述的色散平坦光子晶体光纤，其特征在于构成纤芯的空气孔为十三个。
3.如权利要求1或2所述的色散平坦光子晶体光纤，其特征在于光纤背景材料为硅玻璃材料。
4.如权利要求1或2所述的色散平坦光子晶体光纤，其特征在于光纤背景材料为聚合物材料。
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