Page 28 - 网络电信2018年4月刊下

图３ 有效折射率随波长变化曲线 图4（a）、（b）分别是调整所设计的光子晶体光纤内空
气孔直径后所得到的双折射率的变化曲线，其中图4（a）为保
持外三层空气孔直径D1＝0.8μm，间距Λ＝1.4μm，内层上下
空气孔直径D0＝1.1μm不变，调整x轴方向两个小空气孔直径
分别为0.25、0.35和0.45μm时的双折射率变化曲线。从图中
可以看出，当x轴方向的空气孔直径增大时，双折射率小幅度减
小；当x轴方向的空气孔直径减小时，双折射率小幅度增大，增
大幅度并非十分明显。图4（b）为保持外三层空气孔直径D1＝
0.8μm，间距Λ＝1.4μm，内层x轴方向两个小空气孔直径D2＝
0.35μm不变，调整内层上下空气孔直径分别为1、1.1和1.2μm
时的双折射率变化曲线。从图中可以看出当内层的上下两排空
气孔直径发生变化时，双折射率变化明显且极具规律性，当内
层空气孔直径增大时，会使两个偏振方向上的差距更加明显，
从而增大双折射率。
图５ 不同ｄ １ 时双折射率随波长变化曲线

3、双折射特性
双折射率是描述高双折射光子晶体光纤特性最重要的参数
之一，通常定义为x偏振方向的基模有效折射率与y偏振方向的
基模有效折射率之差的绝对值。双折射率越高，则光纤的偏振
性能越好。
图４ 双折射率随内层孔直径变化曲线

图5是保持内层空气孔结构D 0 ＝1.1μm，D 2 ＝0.35μm时，
调整外层空气孔直径D 1 分别为0.7、0.8和0.9μm时所得到的变
化率曲线。从图中可以看出，当外层空气孔直径在0.8μm以上
时，随着空气孔直径增大，双折射率也小幅增大；而当外层空
气孔直径小于0.8μm时，随着波长的增加，过小的空气孔直径
（a）不同ｄ ２ 时双折射率随波长变化曲线 难以继续束缚住光能量，部分光能量泄露到了包层中，从而导
致双折射率出现大幅下滑的趋势。在设计时应注意，要确保有
足够大的外层空气孔直径以保证对光能量的约束。
下页图6为外层空气孔层数分别为3层和4层时的双折射率变
化曲线，从图中可以看出，3层与4层结构对双折射特性的影响
非常小，两者的数值计算结果几乎完全相同，4层的双折射率比
3层时的略小，几乎可以忽略不记。这表明，双折射特性主要受
其中心区域的空气孔结构影响，而不是外围空气孔的层数或数
量。
4、色散特性
由前文可以看出，所设计的光子晶体光纤在通信波段存在
较高的双折射率，这也意味着，x和y方向的色度色散值存在一
定的差别。在经过对参数的不断调整优化后，最终选取空气孔
（ｂ）不同ｄ ０ 时双折射率随波长变化曲线 的间距Λ＝1.4μm，外三层空气孔直径D 1 ＝0.8μm，里层上下
空气孔直径D 0 ＝1.1μm，x方向两个空气孔直径D 2 ＝0.35μm。

网络电信 二零一八年四月 43