长盈通推出新型凹折射率包层超宽带高双折射层状布拉格光子带隙光纤
发布时间：2021-07-22 10:42:13 热度：1246
7/22/2021，近日，长盈通研究人员参与设计了一种新型的采用凹折射率包层的超宽带高双折射层状布拉格光子带隙光纤（Bragg Layered Photonic Bandgap Fiber，BL-PBGF）。该种光纤拥有蜂窝状毛细管包层，以及非对称双折射的椭圆形纤芯；此外，通过创造性地在蜂窝状毛细管包层中引入三种不同的折射率，形成凹状折射率分布（如图1），使得该光纤具备低的限制损耗和弯曲损耗，以及高的双折射等优良特性。
图1 (a)传统光子带隙光纤的横截面图； (b)、(c)包层和纤芯的设计参数； (d)~(f)不同凹折射率包层设计的新型光子带隙光纤
仿真结果表明，该种新型光子带隙光纤，能够在180nm的极宽波长范围内，将限制损耗维持在2dB/km左右，而这一180nm的波长范围，是传统光子带隙光纤限制损耗波长带宽范围的3倍（如图2）。
图2 不同输入波长情况下限制损耗的对比情况
此外，在上述180nm波长范围内，该新型光子带隙光纤的双折射在10−3量级，最大可达2.5 × 10−3（如图3）。在弯曲损耗方面，该新型光纤同样较传统光子带隙光纤有很大的提升：当弯曲半径小于3.5 mm时，弯曲损耗可降低为传统光子带隙光纤的1/3以下；当弯曲半径大于10 mm时，弯曲损耗最小只有传统光子带隙光纤的1/2（如图4）。
图3 不同输入波长情况下双折射的对比情况
图4 不同输入波长情况下弯曲损耗的对比情况
可以预见，该种新型的光子带隙光纤，在降低无骨架光纤环体积、光纤陀螺的小型化应用方面，具有很大的潜力。
参考：
Hongyu Tan, Chaotan Sima, Botao Deng, Xiaohang Zhang, Guoqun Chen, Qianqing Yu, Jianghe Xu, Zhenggang Lian, and Deming Liu, “Design and Analysis of Ultra-Wideband Highly-Birefringent Bragg Layered Photonic Bandgap Fiber With Concave-Index Cladding”, IEEE Photonics Journal 13 (3), 1-10, 2021. DOI:10.1109/JPHOT.2021.3075446。
图1 (a)传统光子带隙光纤的横截面图； (b)、(c)包层和纤芯的设计参数； (d)~(f)不同凹折射率包层设计的新型光子带隙光纤
仿真结果表明，该种新型光子带隙光纤，能够在180nm的极宽波长范围内，将限制损耗维持在2dB/km左右，而这一180nm的波长范围，是传统光子带隙光纤限制损耗波长带宽范围的3倍（如图2）。
图2 不同输入波长情况下限制损耗的对比情况
此外，在上述180nm波长范围内，该新型光子带隙光纤的双折射在10−3量级，最大可达2.5 × 10−3（如图3）。在弯曲损耗方面，该新型光纤同样较传统光子带隙光纤有很大的提升：当弯曲半径小于3.5 mm时，弯曲损耗可降低为传统光子带隙光纤的1/3以下；当弯曲半径大于10 mm时，弯曲损耗最小只有传统光子带隙光纤的1/2（如图4）。
图3 不同输入波长情况下双折射的对比情况
图4 不同输入波长情况下弯曲损耗的对比情况
可以预见，该种新型的光子带隙光纤，在降低无骨架光纤环体积、光纤陀螺的小型化应用方面，具有很大的潜力。
参考：
Hongyu Tan, Chaotan Sima, Botao Deng, Xiaohang Zhang, Guoqun Chen, Qianqing Yu, Jianghe Xu, Zhenggang Lian, and Deming Liu, “Design and Analysis of Ultra-Wideband Highly-Birefringent Bragg Layered Photonic Bandgap Fiber With Concave-Index Cladding”, IEEE Photonics Journal 13 (3), 1-10, 2021. DOI:10.1109/JPHOT.2021.3075446。
