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1、10申请公布号CN104216043A43申请公布日20141217CN104216043A21申请号201410374653622申请日20140731G02B6/024200601G02B6/0220060171申请人合肥工业大学地址230009安徽省合肥市屯溪路193号72发明人姜海明王二垒谢康74专利代理机构安徽合肥华信知识产权代理有限公司34112代理人余成俊54发明名称光子晶体光纤偏振分束器57摘要本发明公开了一种基于双芯光子晶体光纤偏振分束器，构成偏振分束器的双芯光子晶体光纤包括石英背景材料以及圆形和椭圆形的空气孔，并采用正三角形晶格矩形晶格正三角形晶格混合结构排列，双芯由椭圆孔。
2、和其周围的圆空气孔构成，且中心椭圆空气孔的长轴（短轴）与其两侧椭圆空气孔的长轴（短轴）垂直。该结构使双芯光子晶体光纤双折射效应更加强烈，有利于X和Y偏振光进行分离，提高分束器性能。本发明偏振分束器可以均衡实现了短长度、高消光比、带宽较宽的特性，对光通信系统微型化、超大容量和超高带宽的发展具有重要的理论指导意义。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图6页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图6页10申请公布号CN104216043ACN104216043A1/1页21一种光子晶体光纤偏振分束器，其特征在于构成偏振分束器的双芯光子晶体光纤采用正三角形晶格矩。
3、形晶格正三角形晶格空气孔混合排列的结构，该结构由圆形空气孔和椭圆形空气孔构成，所有的圆形空气孔的直径为D，正三角形排列的空气孔间距为1，矩形结构排列的空气孔水平和竖直间距分别为2和3，其中12，光子晶体光纤的双芯即纤芯A和纤芯B由椭圆空气孔及其周围的圆空气孔构成。2根据权利要求1所述的光子晶体光纤偏振分束器，其特征在于两侧椭圆空气孔关于中心椭圆空气孔的短轴对称，且中心椭圆空气孔的长轴或短轴与其两侧椭圆空气孔的长轴或短轴垂直，所有椭圆空气孔短轴长为D，D数值上等于圆形空气孔的直径D，长轴长分别为D1、D2和D3，两侧椭圆空气孔的中心间距为42。权利要求书CN104216043A1/3页3光子晶体。
4、光纤偏振分束器技术领域0001本发明涉及偏振分束器领域，具体是一种基于双芯光子晶体光纤的偏振分束器。背景技术0002偏振分束器是将一束光的两个正交偏振模进行分离的器件，广泛应用于光通信、光传感和光电检测等通信系统中。目前，光通信系统正朝着超大容量和微型化的方向发展，而基于传统光纤的偏振分束器已不能满足这些发展要求。近年来，具有优良光学特性的光子晶体光纤PCF引起了人们的高度重视，而且灵活的结构为设计双芯光子晶体光纤提供新的方法，也为研制高性能偏振分束器提供了新的途径。例如，文献“POLARIZATIONSPLITTERBASEDONPHOTONICCRYSTALBERS”报道了一种长度为17M。
5、M、工作带宽为40NM的双芯光子晶体光纤偏振分束器，性能明显优于传统偏振分束器。其后，又出现了其他结构的光子晶体光纤偏振分束器，文献“POLARIZATIONSPLITTERINTHREECOREPHOTONICCRYSTALBERS”报道了一种三芯光子晶体光纤偏振分束器，并对其性能进行了研究；文献“ANOVELAPPROACHFORDESIGNINGPHOTONICCRYSTALBERSPLITTERSWITHPOLARIZATIONINDEPENDENTPROPAGATIONCHARACTERISTICS”提出了全椭圆结构的双芯光子晶体光纤偏振分束器；文献“POLARIZATIONSPLI。
6、TTERBASEDONASQUARELATTICEPHOTONICCRYSTALBER”设计了长度为20MM、带宽为90NM正方形晶格结构的双芯光子晶体光纤偏振分束器；文献“ANOVELPOLARIZATIONSPLITTERBASEDONDUALCOREHYBRIDPHOTONICCRYSTALBERS”以及文献“ULTRABROADBANDPOLARIZATIONSPLITTERBASEDONTHREECOREPHOTONICCRYSTALBERS”则通过包层或纤芯掺杂的方法设计了混合双芯PCF偏振分束器。但是上述偏振分束器或者长度过长，或者带宽范围较窄，性能较差。发明内容0003本发明的。
7、目的是提供一种双芯光子晶体光纤偏振分束器，以提高现有光纤偏振分束器的性能。0004为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为0005一种光子晶体光纤偏振分束器，其特征在于构成偏振分束器的双芯光子晶体光纤采用正三角形晶格矩形晶格正三角形晶格空气孔混合排列的结构，该结构由圆形空气孔和椭圆形空气孔构成，所有的圆形空气孔的直径为D，正三角形排列的空气孔间距为1，矩形结构排列的空气孔水平和竖直间距分别为2和3，其中12，光子晶体光纤的双芯即纤芯A和纤芯B由椭圆空气孔及其周围的圆空气孔构成。0006两侧椭圆空气孔关于中心椭圆空气孔的短轴对称，且中心椭圆空气孔的长轴或短轴与其两侧椭圆空气孔的长轴或短轴垂直，。
8、所有椭圆空气孔短轴长为D，D数值上等于圆形空气孔的直径D，长轴长分别为D1、D2和D3，两侧椭圆空气孔的中心间距为42。0007本发明设计了一种高性能双芯光子晶体光纤偏振分束器，在DD1M，1211M，317M，1D1/D14,2D3/D17结构参数下，偏振分束器说明书CN104216043A2/3页4具有极短的长度1191M和极高的消光比1187DB，同时消光比大于20DB的带宽达180NM1453NM1633NM，能完全覆盖SCL通信波段。本发明偏振分束器均衡实现了短长度、高消光、带宽较宽的特性，对光通信系统微型化、超大容量和超高带宽的发展具有重要的理论指导意义。附图说明0008图1为本发。
9、明单个纤芯结构径向截面视图。0009图2为本发明中155M波长处1对CL和CLR的影响示意图。0010图3为本发明中155M波长处2对CL和CLR的影响示意图。0011图4为本发明中155M波长处1对CL和CLR的影响示意图。0012图5为本发明中155M波长处3对CL和CLR的影响示意图。0013图6为本发明具体实施方式DD1M，1211M，317M，1D1/D14,2D3/D17条件下，耦合长度随波长的变化关系图。0014图7为本发明具体实施方式DD1M，1211M，317M，1D1/D14,2D3/D17条件下，纤芯A中归一化功率随传输距离的变化关系图。0015图8为本发明具体实施方式D。
10、D1M，1211M，317M，1D1/D14,2D3/D17条件下，消光比随波长变化关系图。具体实施方式0016如图1所示，一种双芯光子晶体光纤偏振分束器，包括有纯石英背景1的双纤芯，构成偏振分束器的双芯光子晶体光纤采用正三角形晶格1矩形晶格2正三角形晶格3空气孔混合排列的结构，该结构由圆形空气孔和椭圆形空气孔构成，其中所有的圆形空气孔5的直径为D，正三角形排列的空气孔间距为1，矩形结构排列的空气孔水平和竖直间距分别为2和3，光子晶体光纤的双芯即纤芯A和纤芯B由其椭圆空气孔6、7和8及其周围的圆空气孔构成。除此外，椭圆空气孔6位于该结构的几何中心，椭圆空气孔6的长轴短轴与椭圆空气孔7和8的长轴。
11、短轴垂直，椭圆空气孔7和椭圆空气孔8关于椭圆空气孔6的短轴对称，且椭圆空气孔6、7和8的短轴长为D数值上等于圆形空气孔的直径D，长轴长分别为D1、D2和D3，椭圆空气孔7和8中心间距为42。该结构使双芯光子晶体光纤双折射效应更加强烈，有利于X和Y偏振光进行分离，提高分束器性能。取空气孔折射率为1，石英的折射率由文献“INTERSPECIMENCOMPARISONOFTHEREFRACTIVEINDEXOFFUSEDSILICA”得到。0017在具体实施方式中，取DD1M，1211M，317M，1D1/D14,2D3/D17对本发明光子晶体光纤分束器的性能进行计算。0018图2图6由X、Y偏振方。
12、向的耦合长度公式公式1和公式2和定义耦合长度公式公式3得到00191、X、Y偏振方向的耦合长度公式0020公式1说明书CN104216043A3/3页50021公式200222、定义耦合长度公式0023公式30024图7由X、Y偏振光的归一化功率公式公式4和公式5得到0025公式40026公式50027图8由纤芯A中的消光比EXTINCTIONRATIO，ER公式公式6得到0028公式60029以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。说明书CN104216043A1/6页6图1说明书附图CN104216043A2/6页7图2图3说明书附图CN104216043A3/6页8图4图5说明书附图CN104216043A4/6页9图6说明书附图CN104216043A5/6页10图7说明书附图CN104216043A106/6页11图8说明书附图CN104216043A11。