一种具有慢光特性的光子晶体光纤制造技术

本发明专利技术公开了一种具有慢光特性的光子晶体光纤，其主体为呈正方形排布的小圆形空气孔，背景材料为As

A photonic crystal fiber with slow light characteristics

The invention discloses a photonic crystal fiber with slow light characteristics, the main body of which is a small round air hole arranged in square shape, and the background material is As

【技术实现步骤摘要】
一种具有慢光特性的光子晶体光纤
本专利技术涉及光纤领域，具体是一种具有慢光特性的光子晶体光纤。
技术介绍
减慢光脉冲的传输速度（慢光）被认为是未来光通信系统中的关键技术之一，且在光延迟线、数据同步和光缓存等方面均具有重要的应用前景。基于受激布里渊散射（SBS）的慢光传输是目前慢光领域的一大热点。其优点在于：只要相应改变泵浦波长，布里渊放大可工作于任意波长；布里渊增益可根据泵浦功率大小进行调节，从而改变时间延迟大小，实现可控制时间延迟；布里渊增益效率较高，低的泵浦功率可得到大的信号增益，从而实现大的信号时间延迟。在光纤中基于受激布里渊散射实现慢光和快光传输的设想最早是由杜克大学的D.J.Gauthier于2004年提出（参考文献D.J.Gauthier.Physicsandapplicationsofslowlight.DukeUniversity,July27,2004）。2005年，由瑞士LucThevenaz研究小组中的K.Y.Song（参考文献K.Y.Song,M.G.HerraezandL.Thevenaz.ObservationofpulsedelayingandadvancementinopticalfibersusingstimulatedBrillouinscattering.Opt.Express.2005,13）和美国康奈尔大学的Y.Okawachi分别在实验上观察到慢光延迟现象（参考文献Y.Okawachi,M.S.Bigelow,J.E.Sharping,Z.ZhuandA.Schweinsberg.Tunableall-opticaldelayviaBrillouinslowlightinanopticalfiber.Phys.Rev.Lett.2005,94）。然而，标准的单模光纤非线性系数较小，必须使用较高的泵浦功率或者较长的光纤但这样容易导致其他的非线性效应。采用特种光纤因非线性系数大可以减小光纤长度，从而提高效率。2006年，英国南安普敦大学光电研究中心C.Jauregui等人采用高非线性2m长Bi-HNL光纤，在泵浦功率为400mW时获得了46ns的慢光延迟（参考文献C.Jauregui,H.Ono,P.PetropoulosandD.J.Richardson.Four-foldreductioninthespeedoflightatpracticalpowerlevelsusingBrillouinscatteringina2-mbismuth-oxidefiber.inProc.OFC2006）。2010年，南开大学现代光学研究所赵军发等人采用70m长的硅基光子晶体光纤作为慢光介质，在泵浦功率为101mW情况下获得了30ns的慢光延迟（参考文献赵军发,杨秀峰,李元等.光子晶体光纤中受激布里渊散射慢光研究[J].光子学报,2010,30）。2014年，ThanSinghSaini等人采用1m长的背景材料为Tellurite的光子晶体光纤作为慢光介质，在泵浦功率为140mW情况下获得了88ns的慢光延迟，但延迟时间还需进一步提高（参考文献T.S.Saini,A.Kumar，andR.K.Sinha.StimulatedBrillouinscatteringbasedtunableslowlightintelluritephotoniccrystalfiber.inProc.OFC2014）。2016年，RavindraKumarSinha等人采用1m长的背景材料为As2Se3-Chalcogenide的光子晶体光纤，在100mW的泵浦功率下获得137.4ns的慢光延迟，但延迟时间需要进一步增大并且泵浦功率还需进一步减小（参考文献RavindraKumarSinha,AjeetKumar,etal.AnalysisandDesignofsingle-modeAs2Se3-chalcogenidephotoniccrystalfiberforgenerationofslowlightwithtunablefeatures[J].IEEEJOURNALOFSELECTEDTOPTICS,2016,21）。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有慢光特性的光子晶体光纤，以解决现有技术慢光传输中存在的问题。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种具有慢光特性的光子晶体光纤，其特征在于：包括As2Se3玻璃制成的背景材料，背景材料中有多个呈正方形排布的小圆形空气孔，背景材料中位于纤芯处设有四个大圆形空气孔，且四个大圆形空气孔的圆心关于光子晶体光纤圆心对称，所述大、小圆形空气孔内分别填充空气，设大圆形空气孔的直径为d1，小圆形空气孔的直径为d2，相邻两个大圆形空气孔间距为Λ1，相邻两个小圆形空气孔间距为Λ2，选择光子晶体光纤的结构参数Λ1=1.6um、d1=1.5um、Λ2=1um、d2=1um时，在泵浦功率为2.8mW情况下，光子晶体光纤可在入射波长λ=1.56um处获得251ns的慢光延迟量。所述的一种具有优良慢光特性的新型光子晶体光纤，其特征在于：制成背景材料的As2Se3玻璃其折射率为2.808。所述的一种具有优良慢光特性的新型光子晶体光纤，其特征在于：所有光子晶体光纤的圆形孔都填充折射率为1的空气。本专利技术设计了一种具有慢光特性的光子晶体光纤，当Λ1=1.6um、d1=1.5um、Λ2=1um、d2=1um时，在泵浦功率为2.8mW情况下，光子晶体光纤在入射波长λ=1.56um处可获得251ns的慢光延迟量。其将在未来光通信、光延迟线、数据同步和光缓存等方面发挥重要作用。附图说明图1为本专利技术光子晶体光纤横截面结构示意图。图2为本专利技术模场分布图。图3为本专利技术在不同d1参数下的有效模面积和相对应的非线性系数。图4为本专利技术不同泵浦功率下的慢光延迟量。具体实施方式一种具有慢光特性的光子晶体光纤，其主体为多个呈正方形排布的小圆形空气孔，背景材料为As2Se3玻璃，在光子晶体光纤的纤芯处的九个小圆形空气孔内被四个大圆形空气孔取代，且四个大圆形空气孔的圆心关于光子晶体光纤圆心对称。在上述结构中，所有大、小圆形空气孔内都填充空气，设光子晶体光纤的纤芯处大圆形空气孔的直径为d1，四周小圆形空气孔的直径为d2，相邻两个大圆形空气孔间距为Λ1，相邻两个小圆形空气孔间距为Λ2。本专利技术可以采用有限元分析方法并结合边界吸收条件，并同时考虑材料吸收损耗和结构限制损耗进行理论计算，得到本专利技术的模场分布特性、有效模面积，并结合基于受激布里渊的慢光传输理论（参考文献RavindraKumarSinha,AjeetKumar,etal.AnalysisandDesignofsingle-modeAs2Se3-chalcogenidephotoniccrystalfiberforgenerationofslowlightwithtunablefeatures[J].IEEEJOURNALOFSELECTEDTOPTICS,2016,21）计算，拟合出泵浦功率和延迟时间的曲线。如图2所示，可以看出本专利技术模场分布特性。在PCF中，光波的能量集中在纤芯传播，即以基模的形式进行传输，因此基模模场分布是衡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有慢光特性的光子晶体光纤，其特征在于：包括As

【技术特征摘要】
1.一种具有慢光特性的光子晶体光纤，其特征在于：包括As2Se3玻璃制成的背景材料，背景材料中有多个呈正方形排布的小圆形空气孔，背景材料中位于纤芯处设有四个大圆形空气孔，且四个大圆形空气孔的圆心关于光子晶体光纤圆心对称，所述大、小圆形空气孔内分别填充空气，设大圆形空气孔的直径为d1，小圆形空气孔的直径为d2，相邻两个大圆形空气孔间距为Λ1，相邻两个小圆形空气孔间距为Λ2，选择光子晶体光纤的结构参数Λ1=1...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜海明，安文斌，赵蕊月，陈纯，王二垒，谢康，胡志家，刘晨，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34