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专利号: 2024112643142
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种超宽带高消光比双芯光子晶体光纤偏振分束器,包括包层以及中心对称设置的两个纤芯,所述纤芯的折射率高于所述包层的折射率,其中,所述包层是由背景材料和周期性分布的第一椭圆形空气孔(5)构成,第一椭圆形空气孔(5)长轴方向为竖向,所述偏振分束器的结构中心包含两个在对称排列的第三椭圆形空气孔(1),两个纤芯则按中心对称布设在所述第三椭圆形空气孔(1)的两侧,所述第三椭圆形空气孔(1)长轴方向为竖向,所述纤芯的左右两侧分布设有两个在水平方向上并列布置的第二椭圆形空气孔(2),所述第二椭圆形空气孔(2)的长轴为横向,第二椭圆形空气孔(2)位于纤芯和第一椭圆形空气孔(5)之间,所述纤芯四周设有四个相同的较大第一圆形空气孔(3),所述纤芯的正上方和正下方分别设有四个相同较小的第二圆形空气孔(4),第二圆形空气孔(4)位于第一圆形空气孔(3)和第一椭圆形空气孔(5)之间。

2.根据权利要求1所述的一种超宽带高消光比双芯光子晶体光纤偏振分束器,其特征在于,设置在所述包层中的第一椭圆形空气孔(5)按照正六边形排列方式进行布设,第一椭圆形空气孔(5)长半轴a5和短半轴b5分别为0.5μm和0.3μm,椭圆率η=a5/b5,其中,η=1.67横轴间距为0.7μm,纵轴间距e1为1μm。

3.根据权利要求1所述的一种超宽带高消光比双芯光子晶体光纤偏振分束器,其特征在于,所述第三椭圆形空气孔(1)的长半轴a1和短半轴b1分别为1.6μm和0.2μm,间距e1为

0.5μm,所述第二椭圆形空气孔(2)的长半轴a2和短半轴b2分别为1.2um和0.2μm,间距e1为

0.45μm,圆心的横向距离L2为6μm,所述第一圆形空气孔(3)直径为1.15μm,圆心的横向距离L1为2.2μm,纵向距离L4为2.1.μm,所述第二圆形空气孔(4)半径为0.3μm,间距为0.7μm,圆心的横向距离L3为2.2μm。

4.根据权利要求1所述的一种超宽带高消光比双芯光子晶体光纤偏振分束器,其特征在于:使用有限元分析软件COMSOL Multiphysics进行仿真,添加电磁波频域(ewfd)并结合完美匹配层(PML)进行计算,得到光学模场分布,根据仿真得出的电场分布图,计算得到双折射率、耦合长度以及消光比。

5.根据权利要求4所述的一种超宽带高消光比双芯光子晶体光纤偏振分束器,其特征在于:双折射系数公式为:式中Re表示取实部, 和 分别为x偏振模和y偏振模的有效折射率。

6.根据权利要求4所述的一种超宽带高消光比双芯光子晶体光纤偏振分束器,其特征在于:耦合长度公式为:式中:λ是入射光波长; 是x方向的奇模传播常数; 是x方向的偶模传播常数; 是y方向的奇模传播常数; 是y方向的偶模传播常数; 是x方向的奇模有效折射率; 是x方向的偶模有效折射率; 是y方向的奇模有效折射率; 是y方向的偶模有效折射率;

x、y两个偏振光的归一化光功率公式为:

式中: 是入射光在x方向的输入功率; 是入射光在y方向的输入功率; 是入射光在x方向的输出功率; 是入射光在y方向的输出功率;

消光比(ER)公式为:

式中: 是x偏振光在输出端口的光功率; 是y偏振光在输出端口的光功率。

7.根据权利要求1所述的一种超宽带高消光比双芯光子晶体光纤偏振分束器,其特征

3

在于,所述光子晶体光纤分束器由折射率为1.444,密度为2203kg/m的二氧化硅构成。