【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学通信系统，具体涉及一种基于金层调谐的紧凑型双芯光子晶体光纤偏振分束器。
技术介绍
1、随着现代通信网络的迅速发展，人们进入了大数据时代，对信息资源的需求量也越来越多。单模光纤的纤芯很小，主要由玻璃或塑料制成，光损耗大，很容易断裂，且光信号仅能以一种波导模式传输，效率低，若作为光通讯的信号载体是远远不够的。经过半个世纪的发展，特种光纤的出现使学者们对低损耗光纤的研究变得火热起来，其中，基于光子晶体的光纤凭借其灵活的结构设计以及远超传统光纤的性能而备受关注，而光子晶体光纤偏振分束器是光通信系统中必不可少的一种器件。偏振分束器能够将一束光分成两束正交偏振光，并重新分配到不同光纤内，实现偏振态复用，从而提升光纤网络的通信容量，增加光纤的利用率。
2、随着材料学科的迅速发展，半导体材料、液晶、玻璃以及金属材料由于其特有的性质，将其集成到光学器件中有助于实现各种高性能，而受到了广泛关注，其中，金属材料所具有的调谐作用，引起了人们的关注。金属表面的等离子体中存在一些特定频率的电磁波，能够与另一种频率的电磁波发生谐振，增强耦合，从而提高光学器件的性能，且由于金属的调谐作用，更容易对参数进行调整，以便获得更好的性能。如cn112230328b和cn104749690a，前者引入金属填充，发现前者消光比明显高于后者。在偏振分束器的研究中，学者们往往采用引入金属薄膜或金属填充的方法来提高分束器的性能，获得更短的长度、更高的消光比以及更低的损耗，如cn112230328b和cn103091770a等。但以上设计都无法兼顾高
技术实现思路
1、针对现有偏振分束器无法兼顾高消光比与器件尺寸的技术问题，本专利技术提供了一种基于金层调谐的紧凑型双芯光子晶体光纤偏振分束器，具有小尺寸、较高消光比以及较低损耗的优点。
2、为达到以上目的，本专利技术采取以下技术方案：一种基于金层调谐的紧凑型双芯光子晶体光纤偏振分束器，包括基底材料以及设在所述基底材料上的纤芯区域和包层区域，包层区域包括多个小圆形空气孔、两个大圆形空气孔、四个椭圆形空气孔；所述小圆形空气孔的直径小于大圆形空气孔的直径；
3、所述纤芯区域包括一个内壁附有金层的中心椭圆空气孔和两个纤芯；所述中心椭圆空气孔的长轴与y轴平行，两个所述纤芯由两个缺失连续两个空气孔的区域构成，两个所述纤芯分布在中心椭圆空气孔沿x轴方向上的两侧；两个所述纤芯、四个椭圆形空气孔、两个大圆形空气孔和多个所述小圆形空气孔环绕所述中心椭圆空气孔按多层六边形排列而成；
4、两个所述大圆形空气孔分布于所述纤芯区域沿x轴方向上的两侧，四个所述椭圆形空气孔和其中四个所述小圆形空气孔分布于所述纤芯区域沿y轴方向上的两侧，每侧各分布两个小圆形空气孔和两个椭圆形空气孔且小圆形空气孔分布于椭圆形空气孔的内侧，所述椭圆形空气孔的长轴与x轴平行；
5、除位于四个椭圆形空气孔内侧其靠近中心椭圆空气孔的其中四个小圆形空气孔之外，另外多个所述小圆形空气孔分布于所述大圆形空气孔和椭圆形空气孔的外侧。
6、进一步地，所述内壁附有金层的中心椭圆空气孔分布于所述光子晶体光纤偏振分束器的结构中心。
7、进一步地，所述六边形结构为正六边形结构。
8、进一步地，多个所述小圆形空气孔呈正三角形周期性且沿中心对称分布；两个所述大圆形空气孔按中心对称分布在纤芯区域沿x轴方向上的两侧；四个所述椭圆形空气孔按中心对称分布在纤芯区域沿y轴方向上的两侧。
9、进一步地，所述基底材料为n-fk51a玻璃。
10、进一步地，所述内壁附有金层的中心椭圆空气孔的长轴长度为0.42μm，短轴长度为0.26μm。
11、进一步地，所述金层的厚度为70nm。
12、进一步地，所述大圆形空气孔与所述小圆形空气孔的直径比值为2，所述小圆形空气孔直径为0.35μm。
13、进一步地，所述椭圆形空气孔的长轴长度为0.6μm，短轴长度为0.45μm。
14、进一步地，相邻所述大圆形空气孔与所述小圆形空气孔之间的圆心间距和两个相邻所述小圆形空气孔之间的圆心间距相同，所述圆心间距为1.2μm。
15、与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
16、(1)基于金层的调谐性和调整空气孔的形状、大小，在x、y偏振方向上光纤纤芯与表面等离子体模式会发生共振，影响纤芯耦合，从而改变耦合长度；
17、(2)本专利技术光子晶体光纤偏振分束器具有短长度、高消光比、低损耗的优点，在分束器长度0.122mm时，消光比达到了-65db，在降低器件长度的同时提高了消光比，同时，该分束器的运行带宽为100nm，覆盖通用通讯窗口附近的1500nm～1600nm波段，实现较小尺寸以及较高消光比，更加有利于光子晶体光纤偏振分束器的应用。
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1.一种基于金层调谐的紧凑型双芯光子晶体光纤偏振分束器，其特征在于，包括基底材料(1)以及设在所述基底材料(1)上的纤芯区域和包层区域，包层区域包括多个小圆形空气孔(2)、两个大圆形空气孔(3)、四个椭圆形空气孔(4)；所述小圆形空气孔(2)的直径小于大圆形空气孔(3)的直径；
2.根据权利要求1所述的基于金层调谐的紧凑型双芯光子晶体光纤偏振分束器，其特征在于，所述内壁附有金层(6)的中心椭圆空气孔(5)分布于所述光子晶体光纤偏振分束器的结构中心。
3.根据权利要求1所述的基于金层调谐的紧凑型双芯光子晶体光纤偏振分束器，其特征在于，所述六边形结构为正六边形结构。
4.根据权利要求1所述的基于金层调谐的紧凑型双芯光子晶体光纤偏振分束器，其特征在于，多个所述小圆形空气孔(2)呈正三角形周期性且沿中心对称分布；两个所述大圆形空气孔(3)按中心对称分布在纤芯区域沿x轴方向上的两侧；四个所述椭圆形空气孔(4)按中心对称分布在纤芯区域沿y轴方向上的两侧。
5.根据权利要求1所述的基于金层调谐的紧凑型双芯光子晶体光纤偏振分束器，其特征在于，所述基
6.根据权利要求1所述的基于金层调谐的紧凑型双芯光子晶体光纤偏振分束器，其特征在于，所述内壁附有金层(6)的中心椭圆空气孔(5)的长轴长度为0.42μm，短轴长度为0.26μm。
7.根据权利要求1所述的基于金层调谐的紧凑型双芯光子晶体光纤偏振分束器，其特征在于，所述金层的厚度为70nm。
8.根据权利要求1所述的基于金层调谐的紧凑型双芯光子晶体光纤偏振分束器，其特征在于，所述大圆形空气孔与所述小圆形空气孔的直径比值为2，所述小圆形空气孔直径为0.35μm。
9.根据权利要求1所述的基于金层调谐的紧凑型双芯光子晶体光纤偏振分束器，其特征在于，所述椭圆形空气孔(4)的长轴长度为0.6μm，短轴长度为0.45μm。
10.根据权利要求1所述的基于金层调谐的紧凑型双芯光子晶体光纤偏振分束器，其特征在于，相邻所述大圆形空气孔与所述小圆形空气孔之间的圆心间距和两个相邻所述小圆形空气孔之间的圆心间距相同，所述圆心间距为1.2μm。
...【技术特征摘要】
1.一种基于金层调谐的紧凑型双芯光子晶体光纤偏振分束器，其特征在于，包括基底材料(1)以及设在所述基底材料(1)上的纤芯区域和包层区域，包层区域包括多个小圆形空气孔(2)、两个大圆形空气孔(3)、四个椭圆形空气孔(4)；所述小圆形空气孔(2)的直径小于大圆形空气孔(3)的直径；
2.根据权利要求1所述的基于金层调谐的紧凑型双芯光子晶体光纤偏振分束器，其特征在于，所述内壁附有金层(6)的中心椭圆空气孔(5)分布于所述光子晶体光纤偏振分束器的结构中心。
3.根据权利要求1所述的基于金层调谐的紧凑型双芯光子晶体光纤偏振分束器，其特征在于，所述六边形结构为正六边形结构。
4.根据权利要求1所述的基于金层调谐的紧凑型双芯光子晶体光纤偏振分束器，其特征在于，多个所述小圆形空气孔(2)呈正三角形周期性且沿中心对称分布；两个所述大圆形空气孔(3)按中心对称分布在纤芯区域沿x轴方向上的两侧；四个所述椭圆形空气孔(4)按中心对称分布在纤芯区域沿y轴方向上的两侧。
5.根据权利要求1所述的基于金层调谐的紧凑型双芯光子晶体...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈楠，岳汪林，徐一鸣，郭璐豪，丁鑫，王璐瑶，孙兴建，秦秋月，刘辰汛，吴天成，程明，朱雨欣，佘雨荷，冯耀辉，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：
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