二氧化釩相變對太赫茲反諧振光纖諧振特性的影響及其應用*

閆忠寶 孫帥 張帥 張堯 史偉 盛泉史朝督 張鈞翔 張貴忠 姚建銓

(天津大學精密儀器與光電子工程學院, 光電信息技術教育部重點實驗室, 天津 300072)

利用有限元分析軟件COMSOL模擬包層管內壁涂敷有二氧化釩的太赫茲反諧振光纖, 研究二氧化釩的相變對反諧振光纖傳輸特性的影響.研究表明, 在太赫茲波段, 二氧化釩的相變會促使反諧振光纖的反諧振周期發生極大的改變, 在此過程中, 光纖包層管對入射光束的作用效果由反諧振狀態變為諧振狀態, 在不改變反諧振光纖結構的情況下, 僅通過控制二氧化釩的相變即可實現對反諧振光纖纖芯中太赫茲波的有效調控.二氧化釩相變對反諧振光纖的這種調控效果在太赫茲調控器件領域有很廣泛的應用前景, 基于涂敷二氧化釩的反諧振光纖, 本文提出一種太赫茲光開關及一種偏振調控器.其中, 在波長為120 μm處, 光開關處于不同狀態時對應的光纖損耗分別為0.5 dB/m與110 dB/m, 并且通過激勵光源誘導二氧化釩發生快速相變,有望實現快速光開關.在偏振調控器中, 可以對反諧振光纖纖芯中太赫茲波的偏振狀態以及偏振方向進行控制, 偏振狀態下光纖的雙折射系數大于1.4 × 10-4.

1 引 言

太赫茲(terahertz, THz)波是頻率為0.1-10 THz的電磁波, 波長范圍為30-3000 μm, THz波在電磁波譜中處于微波與紅外光之間, 具有良好的光子學和電子學特性.THz波對非極性材料具有較高的穿透性、較低的光子能量[1], 因此在醫療[2]、無損檢測[3]等領域有很重要的……