[發明專利]小芯徑集束型高非線性光子晶體光纖的高功率頻率變換器

無效

• 申請號: 200810053628.2
• 申請日: 2008-06-25
• 公開（公告）號: CN101329490A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: 柴路;王清月;程同蕾;胡明列;方曉慧
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G02F2/02
• 分類號: G02F2/02;G02F2/00;G02F1/35;G02B6/02;G02B6/04;G02B3/02
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司
• 代理人: 趙敬

技術領域

本發明涉及一種小芯徑集束型高非線性光子晶體光纖的高功率頻率變換器，屬于激光領域中高功率超連續激光光源技術。?

背景技術

超連續激光源(白光激光器)是一種光譜分布很寬激光光源，由此產生的光譜分辨技術在光通信、生命科學、軍事等領域得到了廣泛的應用。超連續激光源的核心是頻率變換，即將超短脈沖通過非線性介質實現光譜的展寬。用于超連續激光源頻率變換的材料主要有三種：液體溶劑、塊狀介質和光纖[1]。前者由于液體材料在實用中的不方便已經逐漸淡出人們的視野；塊狀介質(白寶石、玻璃等)的作用長度短，轉換效率較低，熱效應影響大，一般僅僅作為OPO或時間分辨中的參考光源；光纖又分為兩類，一種是普通的色散位移光纖，另一類是光子晶體光纖，由于后者比前者具有更高的高非線性(約2μm小芯徑)所以轉換效率較高，光譜展寬大且平坦，以及零色散點設計方便，由此成為目前超連續白光源的研究熱點[2-4]。?

然而采用單小芯徑的光子晶體光纖進行頻率變換存在明顯的缺點，就是光纖的小芯徑(小面積)不能承受較高的入射激光功率，因此使超連續激光源的輸出功率較低。這樣就導致了一對矛盾，即頻率變換需要高非線性，即光纖的小芯徑，而承受高入射功率(即高輸出功率)則需要大的光纖芯徑。?

參考文獻?

[1]R.R.Alfano編輯，“超連續激光源”，Springer-Verlag出版社，1989年版。?

[2]M.Yamashita，H.Shigekawa，R.Morita編輯“單周期光子學與光學掃描隧道顯微技術”，Springer-Verlag出版社，2005年版。?

[3]胡明列，王清月，栗巖鋒，王專，張志剛，柴路，章若冰，“飛秒激光在光子晶體光纖中產生超連續光譜機制的實驗研究”，《物理學報》，第53卷，第12期(2004)，頁：4243-4247。?

[4]G.Genty，S.Coen，J.M.Dudley，“光纖超連續源(特邀)”，美國光學學會雜志B，2007年，第24卷，第1771-1785頁。?

發明內容

本發明旨在提出一種小芯徑集束型高非線性光子晶體光纖的高功率頻率變換器。該高功率頻率變換器具有幾十瓦以上的超連續激光輸出的能力。?

本發明是通過以下技術方案加以實現的，一種小芯徑集束型高非線性光子晶體光纖的高功率頻率變換器，其特征在于，該裝置由單臺高功率大模場光子晶體光纖鎖模激光器或單臺高功率固體脈沖激光器或單臺高功率半導體脈沖激光器1，非球面準直擴束器或微透鏡列陣I?2，小芯徑集束型高非線性光子晶體光纖3，非球面聚焦透鏡或微透鏡列陣II?4和大模場光子晶體光纖5構成，裝置中各部件的連接關系為，激光器輸出的激光通過非球面準直擴束器或微透鏡列陣I，經擴束準直整形或微透鏡列陣后耦合進入小芯徑集束型高非線性光子晶體光纖，則在各個小芯徑中同時進行頻率變換，產生多束超連續激光，再經過非球面聚焦透鏡或微透鏡列陣II將多束超連續激光耦合進大模場光子晶體光纖，并束成為高功率的超連續激光輸出。?

本發明的技術方案之二是，一種小芯徑集束型高非線性光子晶體光纖的高功率頻率變換器，其特征在于，該裝置由單臺高功率大模場光子晶體光纖鎖模激光器或單臺高功率固體脈沖激光器或單臺半導體脈沖激光器1，非球面準直擴束器或微透鏡列陣I?2，小芯徑集束型高非線性光子晶體光纖3和大模場光子晶體光纖5構成，裝置中各部件的連接關系為，激光器輸出的激光通過非球面準直擴束器或微透鏡列陣I?2，經擴束準直整形或微透鏡列陣后耦合進入小芯徑集束型高非線性光子晶體光纖，則在各個小芯徑中光纖中同時進行頻率變換，產生多束超連續激光，選擇的大模場光子晶體光纖的模面積與小芯徑集束型光子晶體光纖的有效模場面積相當，小芯徑集束型光子晶體光纖與大模場光子晶體光纖用塌陷熔接直接耦合，多束超連續激光并束成為高功率的超連續激光輸出。?