專利名稱：基于混合導(dǎo)光光子晶體光纖的多波長(zhǎng)色散補(bǔ)償光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的色散補(bǔ)償光纖是構(gòu)成光纖通信系統(tǒng)的重要器件，適用于光纖通信中的色散補(bǔ)償，對(duì)于擴(kuò)展通信系統(tǒng)容量具有重要意義。
背景技術(shù)：
在DWDM及長(zhǎng)距離、大容量通信系統(tǒng)中，色散的影響較為嚴(yán)重，因而色散補(bǔ)償問(wèn)題一直以來(lái)都受到廣泛的關(guān)注。近幾年來(lái)，光子晶體光纖由于其特殊的性能而被廣泛應(yīng)用于光通信器件的開發(fā)中。而光子晶體光纖優(yōu)異的色散控制性能也得到了業(yè)界專家的廣泛認(rèn)可?；诠饫w的色散補(bǔ)償器件一般分為兩類，其一是基于常規(guī)光纖的色散補(bǔ)償光纖，此類色散補(bǔ)償光纖的負(fù)色散值一般較小。另一種就是基于光子晶體光纖的色散補(bǔ)償光纖，光子晶體色散補(bǔ)償光纖通常是基于一種雙芯耦合機(jī)制，通過(guò)內(nèi)芯和包層區(qū)域模式的耦合來(lái)獲得負(fù)色散。但是這種光子晶體色散補(bǔ)償光纖結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在工業(yè)上不易實(shí)現(xiàn)，且只能對(duì)單一波長(zhǎng)進(jìn)行補(bǔ)償。
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種基于混合導(dǎo)光型光子晶體光纖的多波長(zhǎng)色散補(bǔ)償光纖。這種光纖具有同時(shí)補(bǔ)償多個(gè)色散窗口的特性。技術(shù)方案本發(fā)明的基于混合導(dǎo)光光子晶體光纖的多波長(zhǎng)色散補(bǔ)償光纖，該多波長(zhǎng)色散補(bǔ)償光纖包層由在純二氧化硅材料的基底內(nèi)按正規(guī)三角形晶格排列的空氣孔和摻雜的高折射率介質(zhì)棒形成；摻雜的纖芯位于中心，高折射率介質(zhì)棒位于摻雜的纖芯的外周， 位于高折射率介質(zhì)棒的外周，高折射率介質(zhì)棒和空氣孔均為三角形晶格排列?；渍凵渎蔍i1為1. 45，空氣孔的直徑為d2 = 3 μ m，孔間距為Λ = 7. 5m，在纖芯處為折射率 為1.451的高摻雜介質(zhì)，其直徑為Cl1 = 6μπι;高折射率介質(zhì)棒折射率113為1.48，直徑為d2 = 3 μ m，形成以纖芯為圓點(diǎn)的y軸方向?yàn)檎凵渎蕦?dǎo)光型波導(dǎo)，而χ軸方向?yàn)閹秾?dǎo)光型波導(dǎo)，從而使得在纖芯的導(dǎo)光模式為混合導(dǎo)光模式。光纖通過(guò)缺失第三圈空氣孔形成一個(gè)包層缺陷區(qū)；負(fù)色散窗口分別為950nm和 1350nm,負(fù)色散值分別為 _3300ps/nm/km 和 _480ps/nm/km。通過(guò)纖芯的混合導(dǎo)模與包層缺陷區(qū)的折射率導(dǎo)模之間的耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)較大的負(fù)色散。有益效果由于該混合導(dǎo)光光纖具有多個(gè)帶隙，因此這種模式的耦合會(huì)在不同的波長(zhǎng)發(fā)生多次，從而實(shí)現(xiàn)了在多個(gè)波長(zhǎng)上的色散補(bǔ)償。研究表明，該混合導(dǎo)光光子晶體多波長(zhǎng)色散補(bǔ)償光纖可同時(shí)實(shí)現(xiàn)在0. 95 μ m和1. 35 μ m的色散補(bǔ)償。
圖1是基于混合導(dǎo)光光子晶體光纖的多波長(zhǎng)色散補(bǔ)償光纖。其中有摻雜的纖芯 1、高折射率介質(zhì)棒2、空氣孔3、基底4 ；屯=6 μ m，d2 = 3 μ m，Λ = 7· 5 μ m，叫=1· 45，η2=1. 451，n3 = 1. 48。圖2是光子晶體帶隙及模式有效折射率曲線。虛線表示纖芯混合導(dǎo)模有效折射率；實(shí)線表示包層缺陷有效折射率；叉線表示導(dǎo)波模式的基模有效折射率。背景實(shí)線為兩個(gè)帶隙。圖3是新型多波長(zhǎng)色散補(bǔ)償光纖的色散曲線。兩個(gè)色散窗口分別為λ1 =
0.95 μ m, λ 2 = 1. 35 μ m。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的基于混合導(dǎo)光型光子晶體多波長(zhǎng)色散補(bǔ)償光纖的橫截面結(jié)構(gòu)如圖1所示。摻雜的纖芯1 高摻雜介質(zhì)，折射率為1. 451 ；高折射率介質(zhì)棒2 高摻雜介質(zhì)，折射率為1. 48 ；基底4 純石英，折射率為1. 45 ；光纖結(jié)構(gòu)為在純二氧化硅材料內(nèi)按正規(guī)三角形晶格排列的高摻雜介質(zhì)棒和空氣孔。介質(zhì)棒和空氣孔間距為Λ = 7. 5 μ m。光纖纖芯為直徑為Cl1 = 6 μ m的高摻雜介質(zhì)棒， 其折射率為 =1. 451，沿纖芯水平方向的第一、二圈空氣孔中填充折射率為n3 = 1. 48的材料，直徑為d2 = 3μπι。形成以纖芯為圓點(diǎn)的y軸方向?yàn)檎凵渎蕦?dǎo)光型波導(dǎo)，而χ軸方向?yàn)閹秾?dǎo)光型波導(dǎo)，從而使得在纖芯的導(dǎo)光模式為折射率導(dǎo)光機(jī)制和帶隙導(dǎo)光機(jī)制共同作用下的混合導(dǎo)光模式。因而，當(dāng)傳播波長(zhǎng)位于帶隙范圍之內(nèi)時(shí)，纖芯的導(dǎo)光模式為折射率引導(dǎo)機(jī)制和帶隙引導(dǎo)機(jī)制共同作用下的混合導(dǎo)光模式。而當(dāng)傳播波長(zhǎng)在帶隙邊緣附近時(shí)， 帶隙對(duì)于纖芯模式的束縛能力逐漸減弱，此時(shí)，位于纖芯的導(dǎo)模會(huì)逐漸向包層缺陷區(qū)泄露。 在此種條件下，纖芯的混合導(dǎo)模會(huì)與包層的折射率導(dǎo)模發(fā)生模式的耦合，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)較大的負(fù)色散。而由于該混合導(dǎo)光光纖具有多個(gè)帶隙，因此這種模式的耦合會(huì)在不同的波長(zhǎng)發(fā)生多次，從而實(shí)現(xiàn)了在多個(gè)波長(zhǎng)上的色散補(bǔ)償。圖2為光子晶體光纖的帶隙及模式有效折射率曲線。如圖2所示，在兩個(gè)帶隙的邊緣，兩種導(dǎo)模發(fā)生耦合。圖3為基于混合導(dǎo)光型光子晶體多波長(zhǎng)色散補(bǔ)償光纖的色散曲線。兩個(gè)色散窗口分別為X1 = O^Sym, A2 =
1.35 μ m,其負(fù)色散值分別為 _3300ps/nm/km 和 _480ps/nm/km。
權(quán)利要求
1.一種基于混合導(dǎo)光光子晶體光纖的多波長(zhǎng)色散補(bǔ)償光纖，其特征在于該多波長(zhǎng)色散補(bǔ)償光纖包層由在純二氧化硅材料的基底(4)內(nèi)按正規(guī)三角形晶格排列的空氣孔C3)和摻雜的高折射率介質(zhì)棒形成；摻雜的纖芯(1)位于中心，高折射率介質(zhì)棒(2)位于摻雜的纖芯(1)的外周，空氣孔(3)位于高折射率介質(zhì)棒O)的外周，高折射率介質(zhì)棒(2)和空氣孔 (3)均為三角形晶格排列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合導(dǎo)光光子晶體光纖的多波長(zhǎng)色散補(bǔ)償光纖，其特征在于基底⑷折射率Ii1為1. 45，空氣孔(3)的直徑為d2 = 3 μ m，孔間距為Λ = 7. 5m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合導(dǎo)光光子晶體光纖的多波長(zhǎng)色散補(bǔ)償光纖，其特征在于在纖芯(1)處為折射率n2為1. 451的高摻雜介質(zhì)，其直徑為Cl1 = 6 μ m ；高折射率介質(zhì)棒⑵折射率叫為1.48，直徑為d2 = 3μπι，形成以纖芯⑴為圓點(diǎn)的y軸方向?yàn)檎凵渎蕦?dǎo)光型波導(dǎo)，而χ軸方向?yàn)閹秾?dǎo)光型波導(dǎo)，從而使得在纖芯的導(dǎo)光模式為混合導(dǎo)光模式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于混合導(dǎo)光光子晶體光纖的多波長(zhǎng)色散補(bǔ)償光纖，該多波長(zhǎng)色散補(bǔ)償光纖包層由在純二氧化硅材料的基底(4)內(nèi)按正規(guī)三角形晶格排列的空氣孔(3)和摻雜的高折射率介質(zhì)棒形成；摻雜的纖芯(1)位于中心，高折射率介質(zhì)棒(2)位于摻雜的纖芯(1)的外周，空氣孔(3)位于高折射率介質(zhì)棒(2)的外周，高折射率介質(zhì)棒(2)和空氣孔(3)均為三角形晶格排列。該色散補(bǔ)償光纖是基于混合導(dǎo)光型的光子晶體光纖設(shè)計(jì)，具有雙芯結(jié)構(gòu)。由于纖芯的混合導(dǎo)模受光子晶體的帶隙影響，當(dāng)工作波長(zhǎng)位于帶隙邊緣時(shí)會(huì)與包層的缺陷模式耦合從而出現(xiàn)大負(fù)色散現(xiàn)象，同時(shí)，光纖具有多個(gè)帶隙，在多個(gè)帶隙邊緣都會(huì)出現(xiàn)色散補(bǔ)償現(xiàn)象。
文檔編號(hào)H04B10/18GK102436025SQ201110440179
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者劉穎, 李建華, 汪井源, 謝曉剛 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍理工大學(xué)