保偏负曲率光纤的双折射特性分析

张正雄,陈吴,佟亮,代问问,刘韶清,郑子其,叶珊珊,王洋洋,蒋文辉,高伟清

(合肥工业大学电子科学与应用物理学院光学工程系,安徽 合肥 230601)

0 引言

1998年,Russell研究组[1]率先拉制出了第一根空芯光子带隙光纤(HC-PBGF)。相比于实芯的光子晶体光纤,HC-PBGF在材料吸收、色散、损耗和损伤阈值等方面都有突出的性能。但HC-PBGF严格的周期排布导致其设计自由度小,并且只能在特定的波长范围内进行传输。近年来,空芯负曲率光纤(HC-NCF)的出现引起了科研人员的广泛关注。与HC-PBGF不同,HC-NCF的结构没有严格的周期性排列,其结构简单、传输的带宽大、包层设计更为灵活[2],在紫外至中红外波段的激光传输中有广泛的应用前景[3]。关于HC-NCF的报道最早可追溯到2002年,Benabid等[2]报道了一种新型的Kagome空芯光纤。通过对Kagome光纤不断深入的研究,2011年,Pryamikov等[4]报道了一种由8个相邻圆环组成的HC-NCF。2013年,Yu等[5]提出并制备了在2.4µm损耗为24.4 dB/m的HC-NCF。为了研究HC-NCF的宽波段传输,同年,Kolyadin等[6]提出了能覆盖2.5∼7.9µm波段的HC-NCF。2017年,Debord等[7]制备出的HC-NCF在750 nm处的损耗低至7.7 dB/km,进一步阐述了HC-NCF的低损耗特性。2018年,Gao等[8]提出了一种连体管的HC-NCF,对比普通的HC-NCF,这种连体管进一步优化了HC-NCF的损耗,在1512 nm处的损耗低至2 dB/km。随后,英国南安普顿大学拉制出在C波段和L波段损耗为0.65 dB/km的HC-NCF[9]。2020年,南安普顿大学优化了光纤结构,拉制出在C波段和L波段损耗为0.28 dB/km的嵌套HC-NCF,这是目前报道损耗最低的HC-NCF[10]。

光入射到具有各向异性的晶体时通常会分解成两个正交偏振光,其传播速度和折射率一般都不相同,称为双折射效应。光在光纤中传输时容易受到外界因素如应力和温度等方面的影响,导致不可控的双折射,影响了光纤在各方面的应用。……