一种基于表面等离子体共振的光子晶体光纤偏振滤波器制造技术

本实用新型专利技术提供一种基于表面等离子体共振的光子晶体光纤偏振滤波器，它包括吸收层，吸收层内设有基底，基底内包裹有大空气孔、x轴向空气孔、小空气孔，大空气孔位于上、下半圆周的左右两侧且呈等边三角形阵列分布，x轴向空气孔沿x轴均匀分布，小空气孔位于上、下半圆周内两个三角形区域中间且选择性填涂金层，三种空气孔直径递减且沿基底内周呈六边形周期分布，基底中心周围的四个大空气孔和两个x轴向空气孔形成光纤的高双折射区；高双折射区中心空气孔缺失构成圆形纤芯。本实用新型专利技术通过填涂金层、改变x轴向空气孔直径，可滤掉1550nm波长处y偏振方向的光，用于解决现有技术中缺少针对1550nm通讯波段的偏振滤波功能的光子晶体光纤滤波器的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于表面等离子体共振的光子晶体光纤偏振滤波器
本技术涉及一种基于表面等离子体共振的光子晶体光纤偏振滤波器，属于特种光纤、光纤通信领域。
技术介绍
偏振滤波器是光纤通信系统和光纤传感系统中必不可少的重要光学器件，在各个领域发挥着其独特的作用。偏振滤波器的工作原理主要是通过材料或结构的设计使得在特定波长上不同方向(x,y)的光损耗不同，可以将某一方向的光滤除，从而达到光的单偏振输出。偏振滤波器可用于光纤起偏器、光纤通信、光纤传感等领域，是光纤
中的重要器件。随着科技不断发展，光学器件小型化、集成化发展趋势日趋明显，光子晶体光纤以其灵活可控的独特优势在光纤及其器件应用中得到人们的青睐。单一材质的石英光子晶体光纤已经难以满足丰富多样的光学器件的功能需求。随着研究的不断深入，人们发现在光子晶体光纤的空气孔中填充一些特殊材料，可以使光纤表现出更丰富的光学性质。在光纤空气孔中填充金属丝或是涂覆金属薄膜，可以利用金属与介质间的表面等离子体激元共振效应实现光纤的传感或滤波应用。日本研究小组AkiraNagasaki等人从理论上做了如下研究:计算并分析在光子晶体光纤包层空气孔中选择性填充金纳米丝后光纤的偏振特性。理论研究表明，在光子晶体光纤包层空气孔中选择性填充一根或数根金属丝可以实现良好的滤波功能。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种光子晶体光纤偏振滤波器，通过在小空气孔中填涂金层和改变光子晶体光纤x轴向空气孔直径的大小，可选择性的滤掉1550nm波长下y偏振方向的光，实现1550nm通讯波段上光波信号的高品质传输，用于解决现有技术中缺少针对1550nm通讯波段实现很好的偏振滤波功能的光子晶体光纤滤波器的问题。本技术为实现上述目的，采用的技术方案如下：一种基于表面等离子体共振的光子晶体光纤偏振滤波器，它包括位于最外层的吸收层，所述吸收层内设有基底，且使用纯二氧化硅作为基底的背景材料，所述基底内包裹有大空气孔、x轴向空气孔、小空气孔，其特征在于：所述大空气孔、x轴向空气孔、小空气孔三种空气孔的直径依次减小，其中，所述大空气孔位于上半圆周、下半圆周的左右两侧，且大空气孔在上半圆周、下半圆周内呈等边三角形阵列分布，x轴向空气孔沿着x轴均匀分布，所述小空气孔位于上半圆周、下半圆周内左右两个三角形区域中间，且上方小空气孔内选择性填涂有纳米金层，所述的三种空气孔沿基底的内周呈六边形周期分布，基底中心周围的四个大空气孔和基底中心周围的两个x轴向空气孔形成光纤的高双折射区；光纤高双折射区中心空气孔缺失构成圆形纤芯。作为对本技术的限定：所述基底中心周围的四个大空气孔以及基底中心周围两个x轴向空气孔，六个空气孔构成六边形结构。作为对本技术的另一种限定：所述大空气孔直径d1为1.4μm，相邻两个大空气孔之间的孔距为2μm；所述x轴向空气孔直径d2为1μm；所述小空气孔直径d3为0.8μm，相邻两个小空气孔之间的孔距为0.85μm。作为对本技术的最后一种限定：所述小空气孔中的填涂金属为厚度为40nm的纳米金层。由于采用了上述的技术方案，本技术与现有技术相比，所取得的有益效果是：(1)本技术提供的一种光子晶体光纤偏振滤波器，基底内包裹的大空气孔、x轴向空气孔、小空气孔三种空气孔的直径依次减小，其中，所述大空气孔位于上半圆周、下半圆周的左右两侧，且大空气孔在上半圆周、下半圆周内呈等边三角形阵列分布，x轴向空气孔沿着x轴均匀分布，所述小空气孔位于上半圆周、下半圆周内左右两个三角形区域中间，且上方小空气孔内选择性填涂有纳米金层。所述的三种空气孔沿基底的内周呈六边形周期分布，基底中心周围的四个大空气孔和基底中心周围的两个x轴向空气孔形成光纤的高双折射区，进而令本技术的光纤高双折射区光斑集中，有很好的传输能力，从而大大地降低了损耗，提高了传输效率，在1550nm通讯波段附近发生共振耦合现象从而实现良好的偏振滤波功能。(2)本技术中x轴向空气孔直径d2为1.0μm，此时x偏振方向的损耗值和y偏振方向的损耗值二者差值很大。同时y偏振方向的损耗峰值为78167dB/m，而x偏振方向的损耗一直处于非常低的级别，损耗值为2.9728dB/m，而此时1550nm波长处的y偏振方向的损耗为68780dB/m。此时y偏振方向的损耗是x偏振方向损耗的23136倍，二者差值很大，从而很好的起到了过滤y偏振方向波段的作用。同时x偏振方向上的低损耗有利于保持信号的强度和完整性，不会减少中继距离；在这样一种损耗比例的表现上来看，这样的特点使得本技术具有良好的滤波效果，传输过程损失的能量也更少，传输效率也更高，确实可以作为在1550nm通信波段的偏振滤波器。(3)本技术中填涂的金属采用纳米金层，金的化学性质较银更加稳定，不易与空气反应形成化合物，保证光子晶体光纤滤波器的稳定性和可靠性。附图说明构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。图1为本技术实施例所述的光子晶体光纤的截面示意图；图2是x轴向空气孔4直径为0.8μm时的光纤结构的限制损耗曲图；图3是x轴向空气孔4直径为1.0μm时的光纤结构的限制损耗曲图；图4是x轴向空气孔4直径为1.2μm时的光纤结构的限制损耗曲图；图5是x轴向空气孔4直径分别为0.8μm、1.0μm、1.2μm时的光纤结构的限制损耗曲线综合图；附图标记说明：1、吸收层；2、基底；3、大空气孔；4、x轴向空气孔；5、小空气孔；6、大空气孔孔距；7、小空气孔孔距；8、纳米金层。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。以下结合附图对本技术的实施例进行说明。本实施例一种光子晶体光纤偏振滤波器本实施例如图1所示，一种基于表面等离子体共振的偏振光子晶体光纤偏振滤波器，包括吸收层1，所述吸收层1内包覆有基底2，所述基底2内设有大空气孔3、x轴向空气孔4、小空气孔5。本实施例中基底2背景材料为纯二氧化硅；所述基底2内包裹有大空气孔3、x轴向空气孔4、小空气孔5，其特征在于：所述大空气孔3、x轴向空气孔4、小空气孔5三种空气孔的直径依次减小，其中，所述大空气孔3位于上半圆周、下半圆周的左右两侧，且大空气孔3在上半圆周、下半圆周内呈等边三角形阵列分布，x轴向空气孔4沿着x轴均匀分布，所述小空气孔5位于上半圆周、下半圆周内左右两个三角形区域中间，且上方小空气孔5内选择性填涂有纳米金层8，所述的三种空气孔沿基底2的内周呈六边形周期分布，基底2中心周围的四个大空气孔3和基底2中心周围的两个x轴向空气孔4呈六边形排列，形成光纤的高双折射区；光纤高双折射区中心空气孔缺失构成圆形纤芯；厚度为40nm的纳米金层8填涂在小空气孔5中。本实施例的光子晶体光纤偏振滤波器中，通过在小空气孔5中填涂纳米金层8来产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于表面等离子体共振的光子晶体光纤偏振滤波器，它包括位于最外层的吸收层，所述吸收层内设有基底，且使用纯二氧化硅作为基底的背景材料，所述基底内包裹有大空气孔、x轴向空气孔、小空气孔，其特征在于：所述大空气孔、x轴向空气孔、小空气孔三种空气孔的直径依次减小，其中，所述大空气孔位于上半圆周、下半圆周的左右两侧，且大空气孔在上半圆周、下半圆周内呈等边三角形阵列分布，x轴向空气孔沿着x轴均匀分布，所述小空气孔位于上半圆周、下半圆周内左右两个三角形区域中间，且上方小空气孔内选择性填涂有纳米金层，所述的三种空气孔沿基底的内周呈六边形周期分布，基底中心周围的四个大空气孔和基底中心周围两个x轴向空气孔形成光纤的高双折射区；光纤高双折射区中心空气孔缺失构成圆形纤芯。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于表面等离子体共振的光子晶体光纤偏振滤波器，它包括位于最外层的吸收层，所述吸收层内设有基底，且使用纯二氧化硅作为基底的背景材料，所述基底内包裹有大空气孔、x轴向空气孔、小空气孔，其特征在于：所述大空气孔、x轴向空气孔、小空气孔三种空气孔的直径依次减小，其中，所述大空气孔位于上半圆周、下半圆周的左右两侧，且大空气孔在上半圆周、下半圆周内呈等边三角形阵列分布，x轴向空气孔沿着x轴均匀分布，所述小空气孔位于上半圆周、下半圆周内左右两个三角形区域中间，且上方小空气孔内选择性填涂有纳米金层，所述的三种空气孔沿基底的内周呈六边形周期分布，基底中心周围的四个大空气孔和基底中心周围两个x轴向空气孔形成光纤的高双折射区；光纤高双折射区中心空气孔缺失构成圆形...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈越洋，查凤宁，李劲松，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33