偏孔光纖偏振器及其特性研究

《偏孔光纖偏振器及其特性研究》是依託武漢理工大學，由周愛擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：偏孔光纖偏振器及其特性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：周愛
• 依託單位：武漢理工大學

項目摘要

本項目將特種結構光纖技術與石墨烯對電磁波的超寬頻寬的極化效應相結合，發展一種基於偏孔光纖的超寬頻寬石墨烯光纖偏振器。通過在光纖包層靠近纖芯的位置引入一個較大的空氣孔，使纖芯與空氣孔的界面處具有強的倏逝場，解決了傳統光纖偏振器需要對光纖進行側面拋磨才能獲得較強倏逝場的問題。將石墨烯薄層製作於空氣孔內壁，利用不同偏振模式在石墨烯中的傳輸損耗不同這一特性，構建寬頻寬石墨烯偏振器。相對於傳統基於金屬膜或介質膜的光纖偏振器只能有一個偏振態輸出、對金屬膜或介質膜厚度要求嚴格、工作頻寬窄的特性，石墨烯光纖偏振器可以通過外加電場、磁場或摻雜改變石墨烯的化學勢，進而可以選擇石墨烯偏振器的輸出為TE模或TM模，而且對於石墨烯膜的厚度要求不嚴格，更重要的是可以實現從可見光到近紅外波段的超寬譜偏振調製。本項目的研究工作對於發展超寬頻寬的光纖偏振器件和光學器件的微小型化具有重要的科學意義和實用價值。

結題摘要

光學偏振器在光纖通信和光纖感測系統中具有重要作用，尤其是相干光通信、量子光通信和光纖陀螺的重要組成部分，它可以有效地避免光學系統的信號衰落和誤差。傳統的偏振器件體積都比較大，而且工作頻寬有限，穩定性差，無法滿足光纖通信和感測技術領域對於光學偏振器小型化、集成化的要求和日益增加的工作頻寬的需求。而近年來發展的基於倏逝場的全光纖偏振器，雖然具有結構緊湊、損耗低、穩定性好等優點，但是由於這種金屬包層型光纖偏振器的工作頻寬嚴格受到相位匹配條件的限制，這類偏振器只能工作在某個特定的波長範圍，從而限制了其套用範圍。 本項目面對目前光學偏振器存在的諸多問題，發展了一種基於石墨烯的寬頻寬、高消光比的光纖偏振器。研究內容包括：石墨烯的製作；偏孔光纖和大空氣孔內表面芯光纖的設計、製作和測試；石墨烯與光纖的相互作用機理研究；基於偏孔單模光纖石墨烯偏振器的製作和特性測試；基於大空氣孔內表面芯石墨烯偏振器的製作和特性研究；基於微納光纖石墨烯偏振器的設計製作及偏振特性研究。對製作的光纖石墨烯偏振器的偏振特性在980nm，1310nm和1550nm三個波長上分別進行了實驗測試，驗證了該光纖石墨烯偏振器的工作頻寬至少從可以覆蓋980nm到1550nm範圍。該偏振器的偏振消光比在1550nm最高可達47dB。本項目的研究工作對於發展超寬頻寬的光纖偏振器件和光學器件的微小型化具有重要的科學意義和實用價值。