双芯光纤偏振器及其应用

本申请涉及光纤通信和光学信号处理领域，具体而言，涉及一种双芯光纤偏振器及其应用。

背景技术：

1、在双芯光纤偏振器领域，由于双芯光纤的偏振模式耦合与分离的特性，使得双芯光纤在光纤偏振分束器或耦合器中有广泛的应用，然而，现有的双芯光纤偏振器的偏振消光比不佳，且无法应用于全光计算以及三能级系统调控。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种双芯光纤偏振器及其应用，其能够有效提升偏振消光比，同时偏振分离使得双芯光纤偏振器得以在均衡三进制下实现光逻辑门，使其能够应用于全光计算以及三能级系统调控中。

2、第一方面，本申请实施例提供一种双芯光纤偏振器，其包括：基底材料、开设于基底材料上的多个空气孔、以及两个纤芯，多个空气孔以及两个纤芯在基底材料上以正六边形结构周期性排列；

3、其中，空气孔包括第一空气孔、第二空气孔以及第三空气孔，第一空气孔开设于基底材料的中心区域，第一空气孔的数量为一个或多个，多个第一空气孔沿x轴方向间隔布置且沿基底材料的中心对称布置；

4、两个纤芯沿x轴方向间隔布置且沿基体材料的中心对称布置，各纤芯由与中心区域沿x轴方向相邻的空气孔缺失形成，各纤芯沿x轴方向背离第一空气孔的一侧的空气孔作为第二空气孔，其余空气孔作为第三空气孔；

5、其中，第一空气孔和第三空气孔均为圆孔，第二空气孔为方形孔，方形孔位于y轴方向的两个对边分别设有石墨烯层。

6、本申请提供的双芯光纤偏振器利用结构的改进，使其能够在通信波段上能够实现光偏振态的控制且能够实现高偏振消光比，同时偏振分离使得双芯光纤偏振器得以在三进制下实现光逻辑门，并且偏振分离长度的交叠令跨波段光学逻辑门得以实现，对全光计算以及三能级系统调控有着巨大的价值。

7、在一种可能的实施方案中，方形孔的截面为正方形，正方形的边长等于第三空气孔的直径。

8、在一种可能的实施方案中，方形孔的截面为长方形，长方形具有长边以及短边，长边的边长等于第三空气孔的直径。

9、在一种可能的实施方案中，长方形位于y轴方向的两个对边为长边，石墨烯层设置于长边。

10、在一种可能的实施方案中，相邻的两个空气孔之间的中心间距为λ，第三空气孔的直径为φ，其中φ<sin(60°)λ，φ＝1μm±0.2μm，λ＝1.55μm±0.2μm。

11、在一种可能的实施方案中，相邻的两个空气孔之间的中心间距为1.55μm，第三空气孔的直径均为1μm。

12、在一种可能的实施方案中，第一空气孔和第三空气孔的直径相同。

13、在一种可能的实施方案中，石墨烯层的厚度为1层-10层，和/或，基底材料为二氧化硅。

14、第二方面，本申请实施例提供上述双芯光纤偏振器在光偏振态控制中的应用。

15、第三方面，本申请实施例提供上述双芯光纤偏振器在光学逻辑门中的应用。

技术特征：

1.一种双芯光纤偏振器，其特征在于，包括：基底材料、开设于所述基底材料上的多个空气孔、以及两个纤芯，多个所述空气孔以及两个纤芯在基底材料上以正六边形结构周期性排列；

2.根据权利要求1所述的双芯光纤偏振器，其特征在于，所述方形孔的截面为正方形，所述正方形的边长等于所述第三空气孔的直径。

3.根据权利要求1所述的双芯光纤偏振器，其特征在于，所述方形孔的截面为长方形，所述长方形具有长边以及短边，所述长边的边长等于所述第三空气孔的直径。

4.根据权利要求3所述的双芯光纤偏振器，其特征在于，所述长方形位于y轴方向的两个对边为长边，所述石墨烯层设置于所述长边。

5.根据权利要求1所述的双芯光纤偏振器，其特征在于，相邻的两个所述空气孔之间的中心间距为λ，所述第三空气孔的直径为φ，其中φ<sin(60°)λ，φ＝1μm±0.2μm，λ＝1.55μm±0.2μm。

6.根据权利要求1所述的双芯光纤偏振器，其特征在于，相邻的两个所述空气孔之间的中心间距为1.55μm，所述第三空气孔的直径均为1μm。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的双芯光纤偏振器，其特征在于，所述第一空气孔和所述第三空气孔的直径相同。

8.根据权利要求1-6任意一项所述的双芯光纤偏振器，其特征在于，所述石墨烯层的厚度为1层-10层；和/或，

9.如权利要求1-8任一项所述的双芯光纤偏振器在光偏振态控制中的应用。

10.如权利要求1-8任一项所述的双芯光纤偏振器在光学逻辑门中的应用。

技术总结
本申请提供一种双芯光纤偏振器及其应用，涉及光纤通信和光学信号处理领域。双芯光纤偏振器包括基底材料、以正六边形结构周期性排列的多个空气孔及两个纤芯，空气孔包括开设于基底材料的中心区域的一个或多个圆形孔作为第一空气孔，两个纤芯沿X轴方向间隔布置且沿基体材料的中心对称布置，各纤芯由与中心区域沿X轴方向相邻的空气孔缺失形成，各纤芯沿X轴方向背离第一空气孔的一侧为作为第二空气孔的方形孔，方形孔位于Y轴方向的两个对边分别设有石墨烯层，其余圆形空气孔作为第三空气孔。双芯光纤偏振器能够在通信波段上能够实现光偏振态的控制且能够实现高偏振消光比，对全光计算以及三能级系统调控有着巨大的价值。

技术研发人员：周旭,曾子健
受保护的技术使用者：华南师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/17