[發(fā)明專(zhuān)利]用于形成空心光束的光子晶體光纖耦合器及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010149343.6
• 申請(qǐng)日: 2010-04-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101819326A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳衛(wèi)國(guó);婁淑琴;盛新志;王立文;李宏雷;蘇偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G02B27/09
• 分類(lèi)號(hào): G02B27/09;G02B6/26;G02B6/02
• 代理公司: 北京正理專(zhuān)利代理有限公司 11257
• 代理人: 張雪梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于形成空心光束的光子晶體光纖耦合器及其制備方法。

技術(shù)背景

空心光束，是指在光束的傳播方向或軸向上中心強(qiáng)度較低或?yàn)榱愕沫h(huán)狀光束。不同于高斯光束，空心光束具有許多獨(dú)特的物理特性，如強(qiáng)度呈筒形分布、小暗斑尺寸、傳播不變性，以及不同類(lèi)型空心光束具有不同光學(xué)角動(dòng)量，等等。空心光束軸向中心光強(qiáng)為零，能有效地減少光散射，空心光束的光學(xué)囚禁效率比高斯光束的高，對(duì)生物樣品及粒子光損傷小。此外，空心光束還可應(yīng)用在實(shí)現(xiàn)光學(xué)旋轉(zhuǎn)、光導(dǎo)引以及增強(qiáng)高次諧波的產(chǎn)生效率等方面。空心光束在原子學(xué)、微電子學(xué)、生物醫(yī)學(xué)以及光傳感等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景。

隨著空心光束應(yīng)用的日益突顯，空心光束的產(chǎn)生方法也不斷創(chuàng)新。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外的研究機(jī)構(gòu)采用多種方法，如模式變換法、空心光纖法等獲得了拉蓋爾-高斯光束、LP₀₁模輸出空心光束等一系列特性新穎的空心光束，并得到了很好的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。這些方法需要較多的光學(xué)分立元件搭建復(fù)雜的光學(xué)平臺(tái)，對(duì)實(shí)驗(yàn)條件要求嚴(yán)格。如中國(guó)的物理學(xué)進(jìn)展雜志，邱建平的題為“空心光束的產(chǎn)生及其在現(xiàn)代光學(xué)中的應(yīng)用”，2004，Vol.24，No.3，pp.336-376，的文章中公開(kāi)一種采用空心光纖產(chǎn)生空心光束的方法，由該方法產(chǎn)生的空心光束的近場(chǎng)分布是一個(gè)類(lèi)高斯分布，遠(yuǎn)場(chǎng)分布才是空心環(huán)狀光束。美國(guó)的OpticsExpress雜志，Ming-Lie?Hu的題為“A?hollow?beam?from?a?holey?fiber”，2006，Vol.14，No.9，pp.4128-1434，文章中公開(kāi)一種采用普通三角格子光子晶體光纖產(chǎn)生空心光束的方法，該方法通過(guò)較大功率的激光泵浦利用非線(xiàn)性效應(yīng)使光纖產(chǎn)生高階模從而得到空心光束，該空心光束質(zhì)量不高，可調(diào)諧性也比較差。中國(guó)的Chinese?Optics?Letters雜志，Hongyu?Ma的題為“Generation?of?a?hollow?laserbeam?by?a?multimode?fiber”，2007，Vol.5，No.8，pp.460-462，的文章中公開(kāi)一種采用多模光纖產(chǎn)生空心光束的方法，該方法需要較大功率的激光泵，對(duì)激光注入條件要求苛刻，輸出的空心光束徑向強(qiáng)度存在差別。中國(guó)的公開(kāi)號(hào)為CN1834706A的專(zhuān)利申請(qǐng)“利用光纖模間干涉產(chǎn)生空心光束及調(diào)諧的方法”公開(kāi)了一種利用光纖模間干涉產(chǎn)生空心光束的方法，該方法需要采用支持LP₀₁和LP₀₂的多模光纖，對(duì)多模光纖的長(zhǎng)度有嚴(yán)格的限制，另外不易對(duì)空心光束的光束寬度及寬度半徑比等參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

因此，需要一種簡(jiǎn)單有效的形成高質(zhì)量空心光束的方法以及具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的用于形成空心光束的耦合器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種通過(guò)熔接接合單模光纖和環(huán)芯光子晶體光纖產(chǎn)生空心光束的方法和耦合器。根據(jù)本發(fā)明的產(chǎn)生空心光束的方法和耦合器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單靈活、易于實(shí)現(xiàn)、成本低及便于調(diào)諧等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明提供一種用于形成空心光束的光子晶體光纖耦合器，包括：

單模光纖，其一端作為光子晶體光纖耦合器輸入端；

環(huán)芯光子晶體光纖，其一端作為光子晶體光纖耦合器輸出端；

其特征在于：

所述光子晶體光纖耦合器進(jìn)一步包括環(huán)芯光子晶體光纖的另一端與單模光纖另一端的熔接接合區(qū)，以便在所述光子晶體光纖耦合器的輸入端接收輸入光時(shí)在所述光子晶體光纖耦合器的輸出端獲得空心光束。

本發(fā)明提供一種一種用于形成空心光束的光子晶體光纖耦合器的制備方法，該光子晶體光纖耦合器包括：

單模光纖，其一端作為光子晶體光纖耦合器輸入端；

環(huán)芯光子晶體光纖，其一端作為光子晶體光纖耦合器輸出端；

其特征在于：

使所述環(huán)芯光子晶體光纖的另一端與單模光纖的另一端熔接接合形成光子晶體光纖耦合器，以便在所述光子晶體光纖耦合器的輸入端接收輸入光時(shí)在所述光子晶體光纖耦合器的輸出端獲得空心光束。

優(yōu)選地，所述熔接接合區(qū)包括鄰近單模光纖的環(huán)芯光子晶體光纖中空氣孔完全塌陷的完全塌陷區(qū)和朝向完全塌陷區(qū)方向環(huán)芯光子晶體光纖中空氣孔直徑逐漸縮小的漸變塌陷區(qū)。

優(yōu)選地，所述完全塌陷區(qū)長(zhǎng)度為20-500μm，漸變塌陷區(qū)長(zhǎng)度為10-100μm。

優(yōu)選地，空氣孔的圈數(shù)為1-25圈，空氣孔排列方式為大體圓形或多邊形。