一種高非線性光子晶體光纖的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及光子晶體波導結構領域，具體涉及一種高非線性光子晶體光纖。
【背景技術】
[0002] 光子晶體光纖又稱為多孔光纖或微結構光纖。隨著光子技術的深入發展，非線性 效應這一以往認為對光纖通信不利的因素，現在也越來越受到人們的重視。傳統光纖內的 四波混頻、受激拉曼散射以及受激布理淵散射等非線性效應可以在非線性光學器件的研制 中發揮重要作用，從而為全光通信的發展做出貢獻。傳統光纖受制于制造工藝與結構，非線 性效應的特性難以很好利用。光子晶體光纖可以通過改變光纖包層與纖芯的幾何結構有效 地控制和調節其中的非線性光學過程，諸如通過產生脈沖壓縮和展寬、光孤子的形成和受 激拉曼散射的增強等效應，另外也有自相位調制、二次諧波和四波混頻等參量過程。這使得 光子晶體光纖的非線性效應獨具特點，特別是利用激光脈沖通過光子晶體光纖產生的超連 續譜的現象引起了人們的極大關注的許多特性與光纖的結構密切相關，使其具有了許多傳 統光纖所不具備的優點。
[0003] 對于光通信和光傳感應用領域而言，用于非線性效應的高非線性光子晶體光纖具 有潛在的巨大需求，這方面的研究工作還處于較為前沿的研究階段，尚未有具有實用化效 果的相關廣品。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種高非線性光子晶體光 纖，本發明具有一定的色散平坦特性，在一定范圍內形成良好的非線性傳輸，為高非線性的 應用提供更好的支撐。
[0005] 為達到以上目的，本發明采取的技術方案是：
[0006] -種高非線性光子晶體光纖，由內到外依次為包括纖芯、微孔區和包層，所述微孔 區內設置沿光纖軸向分布且貫穿整根光纖的空氣孔；
[0007] 若干所述空氣孔以纖芯軸心為中心，環繞于所述纖芯周圍設置至少六層環圈，從 內到外依次為第一層環圈、第二層環圈、第三層環圈、第四層環圈、第五層環圈和第六層環 圈，且每層環圈的截面呈正六邊形，每層環圈分別由若干空氣孔排列組成，所述第一層環圈 至所述第六層環圈的空氣孔的孔內徑依次為
[0008] 在上述技術方案的基礎上，所述微孔區共設有X層環圈，且第X層環圈空氣孔的孔 內徑為D x，且當x>6時，Dx = D6。
[0009] 在上述技術方案的基礎上，所述第一層環圈中空氣孔的數量為6,第X層環圈的空 氣孔的數量Nx=(x-1)*6,其中，X之2。
[0010] 在上述技術方案的基礎上，所述第一層環圈中相鄰空氣孔的孔間距為Ι.Ομπι~2.0 μπι，空氣孔的孔內徑D^O. 4μπι~1.4μπι，占空比為40 %~70 %。
[0011] 在上述技術方案的基礎上，所述第三層環圈和第五層環圈中相鄰空氣孔的孔間距 為3 · ΟμL?~6 · ΟμL?，空氣孔的孔內徑D3和D5為Ο · 9μπι~3 · ΟμL?，占空比為30%~50%。
[0012]在上述技術方案的基礎上，第二層環圈、第四層環圈和第六層環圈中相鄰空氣孔 的孔間距為3. ΟμL?~6. ΟμL?，空氣孔的孔內徑D2、D4和D6為2.5μπι~5.4μL?，占空比均為70 %~ 90% 〇
[0013] 在上述技術方案的基礎上，該光纖的傳輸波段范圍為800nm~1560nm，在800nm時 最大非線性系數為563^^1^、
[0014] 在上述技術方案的基礎上，所述纖芯直徑為1. Ομπι~2. Ομπι。
[0015] 在上述技術方案的基礎上，所述包層直徑為80μπι~160μπι。
[0016] 與現有技術相比，本發明的優點在于：
[0017] (1)本發明的一種高非線性光子晶體光纖，由極小空氣孔圍成的第一層環圈先包 圍纖芯從而形成良好光波導結構，可以有效避免單純大空氣孔包圍小纖芯帶來的纖芯變 形，從而可有效形成單模傳輸。
[0018] (2)本發明的一種高非線性光子晶體光纖，通過極小空氣孔和多重大空氣孔的組 合結構，可以在800nm~1550nm的寬范圍內形成良好非線性傳輸，光纖的色散控制也可良好 實現。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發明的結構示意圖。
[0020] 圖中：10-纖芯10，21_第一層環圈，22-第二層環圈，23-第三層環圈，24-第四層環 圈，25-第五層環圈，26-第六層環圈，27-第七層環圈。
【具體實施方式】
[0021] 以下結合附圖及實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0022] 參見圖1所示，本發明實施例提供一種高非線性光子晶體光纖，由內到外依次為包 括石英纖芯10、微孔區和包層，微孔區內設置沿光纖軸向分布且貫穿整根光纖的空氣孔； [0023]若干空氣孔以纖芯10軸心為中心，環繞于纖芯10周圍截面呈正六邊形，微孔區共 設有X層環圈，且第X層環圈空氣孔的孔內徑為D x，本實施例中共設置七層環圈，由內至外依 次為第一層環圈21、第二層環圈22、第三層環圈23、第四層環圈24、第五層環圈25、第六層環 圈26和第七層環圈27,每層環圈的截面呈正六邊形，每層環圈分別由若干空氣孔排列組成， 第一層環圈21至第七層環圈26的空氣孔的孔內徑依次為為0 1、02、03、04、05、06、07，且01<03 = D5<D2 = D4 = D6 = D7;第一層環圈21中空氣孔的數量為6,第X層環圈的空氣孔的數量Nx = (x-l)*6,其中，x22。
[0024] 石英纖芯10的直徑為1· Ομπι~2 · Ομπι。
[0025] 第一層環圈21中的6個空氣孔圍繞纖芯10，相鄰空氣孔的孔間距為1. Ομπι~2. Ομπι， 空氣孔的孔內徑Di為0.4μπι~1.4μπι，占空比為40 %~70 %。
[0026]第二層環圈22、第四層環圈24、第六層環圈26和第七層環圈27中每層環圈的空氣 數量分別6個、18個、30個和36，每一層環圈中相鄰空氣孔的孔間距為3 · Ομπι~6 · Ομπι，空氣孔 的孔內徑D2、D4、D6和D7為2·5μπι~5·4μπι，占空比均為70%~90%。
[0027]第三層環圈23和第五層環圈25中每層環圈的空氣孔數量分別為12個和24個，相鄰 空氣孔的孔間距為3. ΟμL?~6. ΟμL?，空氣孔的孔內徑D3和05為0.9μπι~3. ΟμL?，占空比為30%~ 50% 〇
[0028] 在本發明中微孔區共設有X層環圈，且當χ>6時，第六層以外第X層環圈的空氣孔 內徑、相鄰孔間距和占空比均與第六層環圈26的相同，其中孔間距為3.Ομπι~6.Ομπι，空氣孔 的孔內徑D x為2.5μπι~5.4μπι，占空比均為70%~90%，且第x層環圈的空氣孔的數量Nx=(χ-l)*6，其中，x22。
[0029] 下面通過具體的實施例對本發明作進一步說明。
[0030] 表1為根據石英包層直徑從80μπι~160微米的不同尺寸規格，本發明的高非線性光 子晶體光纖的具體規格。
[0031] 實施例1
[0032] 高非線性光子晶體光纖的包層直徑為80μπι、纖芯10直徑為Ι.ΟΟμπι，第一層環圈2