光子晶体光纤和光子晶体光纤的生产方法技术

一种光子晶体光纤包含具有纵向孔（１３０，１４０）和导向纤芯（１３５）的块体材料，其中纤维关于纵轴具有至少两重转动对称，并且作为缺少对称的结果，该光纤是双折射的。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
光子晶体光纤是光纤的一种特殊形式。光纤被用于很多领域，包括通讯，激光加工和焊接，激光束和功率发送，光纤激光，传感器和医学诊断及外科手术。光纤完全由诸如玻璃的固态透明材料典型做成，并且每个光纤沿着其长度典型具有相同的横截面结构。在横截面一部分(通常在中间)中的透明材料比其它部分具有较高的折射率，并形成纤芯，在其中光以全内反射的方式传输。我们把所述光纤称作标准光纤。由于它们优越的波导特性，单模光纤对许多应用来说是优选的。然而，即使所谓的单模光纤通常不能对传输光的偏振提供足够的控制。称其为单模光纤是因为它只支持在重要频率的横向空间模，但该空间模以两种偏振状态存在；即存在正交方向上偏振的两种简并模。在实际的光纤中，缺陷将打破这两种模的简并，并且将发生模态双折射；也就是说，对于每个正交模，模传播常数β将轻微不同。由于模态双折射由无规则的缺陷产生，传播常数将沿着光纤无规则变化。通常，导入到光纤中的光将以这两种模传输，并且通过光纤中的小弯曲或扭曲被从一种耦合到另一种上。线性偏振光在沿着光纤传输时，将被扰频为任意的偏振状态。为了在标准光纤中维持模的偏振，可故意将双折射引入到光纤中(使得这两种模的有效指数(折射率)是不同的)，以使小缺陷效应无关紧要。如果光在光纤一个光轴平行的方向上被线性偏振，那么光将维持其偏振。如果在沿着光纤传输时，光在其它角度被线性偏振，偏振将发生变化，从线性到椭圆到线性再到椭圆并再次返回到线性，具有通常所说的差拍长度的周期LB，其中LB=2π|βX-βY|,]]>βX和βY是正交模的传播常数。这种变化是模的正交分量间的相位差的结果，相差由它们的传播常数间的差别产生。差拍长度越短，光纤对偏振不规则性效应越具有弹性。常规的偏振保留(保偏)光纤典型具有毫米级的差拍长度，双折射的强度也可以参数B=|βX-βY|K0=|nX-nY|]]>表示，其中K0=2πλ]]>(其中λ是波长)，nX和nY是正交模所观测到的折射率。最近几年，已论证了一种光纤的非标准类型，称为光子晶体光纤(PCF)。该光纤由单一固态和基本透明材料典型做成，在材料中植入空气孔的周期排列，空气孔平行于光纤轴并延伸至光纤的全长。以规则排列中缺少单一空气孔的形式的缺陷形成折射率增加的区域，在其中光以类似于标准光纤中全内反射的方式传输。引导光的另一机理是基于光子带隙效应而不是全内反射。通过空气孔排列的合适设计可得到光子带隙引导。具有特定传播常数的光可被束缚在纤芯中并在其中传输。通过将玻璃丝(其中一些在宏观尺寸上为毛细状)堆积成所需的形状，然后使其熔化在一起将其固定在适当的位置，并且将其拉成光纤可制作光子晶体光纤。PCF具有非凡的性能，例如能够在单模中传输波长范围非常大的光，并且能够传输具有相当大的保持单模的模式区域的光。通过几种机理可产生双折射。它可由材料极化率的各向异性本质；即分子水平的各向异性产生。它可由大于原子尺度上的材料结构的元素排列产生；这种现象被称为形状双折射。它也可有机械应力产生；这种现象被称为应力双折射或光弹性效应。在标准光纤中，通过改变光纤横截面的形状得到形状双折射；例如，通过形成纤芯或包层为椭圆。在弱波导光纤中的双折射通常相当弱(B～10-6)。在光纤预型中通过将硼硅玻璃棒插入到光纤纤芯的对侧可引起应力双折射。硼硅玻璃棒的位置和形状的变化可引起双折射的不同程度。应力导致的双折射允许B～10-4。在标准光纤中用于产生双折射，并且因此产生标准保偏光纤的方法通常不能直接适用于光子晶体光纤。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双折射的光子晶体光纤，使得该光纤可被用作偏振保留光纤。本专利技术的另一目的在于提供所述光纤的生产方法。根据本专利技术，提供一种光子晶体光纤，包含具有纵向孔排列和波导纤芯排列的块体材料，其特征在于该光纤关于光纤的纵轴具有一重或两重旋转对称，使得该光纤是双折射的，并且在光纤中传输的具有波长1.5微米的光具有小于1cm的差拍长度，或者如果光纤不能引导波长为1.5微米的光，则在引导波长处具有对1.5微米处的小于1cm的差拍长度按比例增加或减小的差拍长度。除了纤芯的出现，孔的排列基本上是周期性的。较为有利地，双折射是在光纤中传输的具有波长1.5微米的光具有小于1cm的差拍长度的双折射。更加有利地，双折射是在光纤中传输的具有波长1.5微米的光具有小于5mm的差拍长度的双折射。更加有利地，双折射是在光纤中传输的具有1.5微米的光具有小于1mm并优选小于0.5mm的差拍长度的双折射；在标准光纤中通常得不到所述短差拍长度。当然，特殊光纤不能引导波长为1.5微米的光；在这种情况下，可容易地增加或减小引导波长的差拍长度，使其与在1.5微米处的差拍长度相等。例如，在波长1.55微米的1mm的差拍长度等于在波长633nm的0.41mm的差拍长度，在波长1.55微米的0.5mm的差拍长度等于在波长633nm的0.21nm的差拍长度。应当明白，在实际的光纤中，在结构中不可避免地存在着较少的不规则，这就意味着没有光纤能具有任何种类的绝对对称；然而，在常规光子晶体光纤中，很明显，实际光纤确实具有相当数量的旋转对称(最通常具有六重旋转对称)，并且该对称对形成光纤性能是足够强的，该性能类似于具有绝对对称的理想光纤的性能。类似地，其中在提到具有最多两重旋转对称的光纤时，应当明白，光纤不但不严格具有任何较高的对称性，而且并不相当于具有相当数量较高对称性的光纤。在其最广的方面中，本专利技术与在光纤任何方面中缺少较高旋转对称有关。更加典型地，在光纤内部微结构的特征中，并且通常在孔的排列特征中，发生对称性的缺少，同时光纤的全部横截面形状可为圆形的，并因此具有圆形对称；具有多于两重旋转对称的孔的排列是在本专利技术范围内的，在某种意义上缺少多于两重旋转对称的光纤及其排列下面将给出所述排列的实例。光纤优选具有两重旋转对称。旋转对称优选是关于通过纤芯的轴的对称。如果光纤具有多于两重的旋转对称，那么在偏振平行于两个或多个(不是必需正交)轴时，线性偏振光应具有相同的传播常数β。在具有圆形对称的实际光纤中情况通常是这样的，光纤中的缺陷会导致偏振模之间的功率传输平行于每个轴。因此，起初是线性偏振的光会激发另外的模，并快速变成随机偏振。纤芯可包括一个孔。可用不是空气的材料来填充该孔。或者，纤芯可不包括孔。孔的排列可具有平行于光纤纵轴的最多两重的旋转对称。或者，孔的排列关于平行于光纤纵轴的轴可具有多于两重的旋转对称。旋转对称可为关于通过纤芯的轴的对称。较高旋转对称的缺少至少部分由光纤横截面上的下述中的一种或多种变化产生纤芯的微结构，孔的直径，块体材料，包含在孔中的材料或孔的形状。形状的变化是由于在拉制光纤时由光纤中的应力产生的变形所造成的。较高旋转对称的缺少可由光纤横截面上的变化产生，该变化是下述中的一种变化或下述中的一种或多种协同变化或与其它参数的协同变化纤芯的微结构，孔的直径，块体材料，包含在孔中的材料，孔的形状。双折射光纤可具有形状双折射和/或应力双折射。尽管在标准光纤中的形状双折射不足以给出所需的短差拍长度，但本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制作光子晶体光纤的方法，包括：（ｉ）提供多个拉长的细丝，每一细丝具有纵向轴、第一端与第二端，至少一些细丝是毛细管，每一毛细管具有平行于细丝的纵向轴的孔，从细丝的第一端延伸到细丝的第二端；（ｉｉ）通过将该细丝形成一个细丝堆 并将它们熔合在一起而形成预成形品，各细丝被设置成它们的纵向轴基本上互相平行并且与细丝堆的纵向轴平行；（ｉｉｉ）将预成形品拉制成光纤，同时保持至少一个毛细管的孔与一个处于第一压力下的流体源相通，同时保持所述孔的周围的压力处于第二压力下 ，其中处于第一压力下的孔在拉制处理期间其尺寸变得不同于在没有压力差的情况下将变成的尺寸。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普圣约翰鲁赛尔，蒂莫西亚当比尔克斯，乔纳森卡夫奈特，
申请(专利权)人：晶体纤维公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]