双大孔结构保偏光子晶体光纤的制备

【作者】 李玮楠； 胡斌； 薛晓敏； 陆敏；

【机构】 中国科学院西安光学精密机械研究所,瞬态光学与光子技术国家重点实验室；

【摘要】 设计了一种双大孔结构的光子晶体光纤,利用有限元方法和平面波展开法对该种结构光纤的双折射值分别进行了计算,比较发现在短波长端,两种计算方法得到的结果非常吻合,但在长波长端具有较大的误差;同时平面波展开法在长波长端有一个截止波长,当传输波长大于此波长时,能量完全从纤芯中泄露出去,而有限元方法中有一部分能量仍然被限制在纤芯内,在长波长端的截止波长较平面波展开法计算得到的结果较长。利用有限元法分析双大孔结构的光子晶体光纤的模式截止特性,得到了截止波长与d/A的变化关系:当d/A<0.45时,这种结构的光子晶体光纤能够在1.55μm处单模运转,并且取d₁/A=0.45,d₂/Λ=0.85,Λ=2.2μm时,大小孔比例适当,较容易拉制,其双折射值达到了1.691×10^-3;为得到具有无尽单模特性的光子晶体光纤,进一步减小d/A值,选择d₁/A=0.1875,d₂/A=0.5625,此时的双折射值在d₁=0.5μm时达到了1.57×10^-4。利用平面波展开法得到了其模场直径随波长的变化关系:由于结构的不对称性,两偏振模的模场直径也不相同,但都随着波长的增大而增大,这说明波长越小,光纤对能量的限制能力越强,波长越大,则有更多的能量进入到包层中。根据所设计的光纤结构参数,制备了磁性玻璃材料,通过毛细管堆积法获得光纤预制棒,通过高温拉丝获得双大孔结构的保偏光子晶体光纤。在显微镜下观察光纤端面,发现光纤直径为1 00μm时双大孔结构保持完好（光纤小空气孔约为0.6μm）;测试了双大孔结构光纤的单模特性。更多还原