[發(fā)明專利]基于陣列多芯的Airy光纖

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210031185.3
• 申請日: 2012-02-13
• 公開（公告）號: CN103246008A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 苑立波;鄧洪昌
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫萬潤光子技術(shù)有限公司
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光纖，優(yōu)選地應(yīng)用于使用光纖的光束生成、微粒操控、傳感應(yīng)用等。

(二)背景技術(shù)

光波在傳播過程中始終保持不變被認為是無衍射光束，無衍射波最典型的例子是貝塞爾光束。1979年，M.V.Berry等(Am.J.Phys.，1979，47(3)：246～267)在量子學(xué)的背景下，理論上推出薛定諤方程具有無衍射的Airy波包的解，該波包具有自由加速的特性。2007年Georgios?A.Siviloglou等(Opt.lett.，2007，32(8)：979～981)首先研究了有限能量的加速Airy光束，并首次觀察到Airy激光束的實驗結(jié)果(Frontiers?in?Optics，OSA，2007.PDP_B3)，實驗驗證了Airy激光束具有不同尋常的特點，能保持長距離無衍射(Phys.Rev.Lett.，1987，58(15)：1499～1510和J.Opt.Soc.Am.A，1987，4(4)：651～654)傳播，并具有自由加速的特性。

總之，Airy激光束具有以下非常誘人的3大特性：在傳播過程中自由加速(或橫向加速)，類似于重力作用下彈丸運動的彈道；在傳播過程中近似保持無衍射；在傳播過程中具有自愈的特性(Opt.Commun.，1998，151(4-6)：207～211和Opt.Commun.，1998，151(4-6)：207～211)。Airy激光束具有的這些獨特的特性，因此有著廣泛的應(yīng)用潛力。Pavel?Polynkindeng等(Science，2009，324(5924)：229～232)使用二維Airy激光束的飛秒脈沖引發(fā)空氣中非線性的等離子體細絲。J.Baumgartl等(Nature?Photonics，2008，2(11)：675～678)利用Airy激光束照射在微米量級的交替顆粒樣品室里，實現(xiàn)了在局部區(qū)間精確轉(zhuǎn)移或清理光學(xué)顆粒。

多芯光纖通常是指一組軸向平行的多個光纖芯置于普通的光纖包層之中形成的光纖。可以通過不同的拉制方法形成多種多芯光纖。美國專利(MulticoreGlass?Optical?Fiber?and?Methods?of?Manufacturing?such?Fibers，United?States?Patent，Patent?Number6,154,594，2000)提出了截面形狀為圓形、橢圓形以及其它形狀的多芯光纖的制作方法；美國專利(Method?for?Producing?Parallel?Arrays?of?Fibers，United?States?Patent，Patent?Number7,209,616B2，2007)采用專用的拉絲收盤定位裝置，拉制出晶體光纖(或者毛細管型光纖、或者多孔光纖、或者微結(jié)構(gòu)多芯光纖陣列)；歐洲專利(Method?of?Producing?Multi?core?Fibers，European?PatentSpecification，Patent?Number0,151,804B1)將多個單芯光纖預(yù)制棒按照一定空間角度排列直接拉出平板多芯光纖或者星型多芯光纖。

盡管Airy光束的研究和應(yīng)用越來越廣泛，但并未涉及利用陣列多芯光纖端出射場生成Airy光束。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可在光纖端生成Airy光束的陣列多芯Airy光纖。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

在實驗中，有限能量Airy激光束可以采用高斯光束通過立方相位的調(diào)制，再經(jīng)過傅里葉透鏡實現(xiàn)。因此，當(dāng)高斯光入射進入一段Airy光纖(光纖芯的空間排布滿足或近似滿足于Airy函數(shù))后，纖芯之間的光耦合可實現(xiàn)相位調(diào)制，通過改變Airy光纖的長度，可以使光纖端輸出光場的強度和相位都滿足或近似滿足于Airy光束的光強分布，這樣，就在Airy光纖端得到了Airy光束或者準Airy光束。

二維Airy激光束(如圖1所示)在空間中傳輸如圖2所示，從圖中，可以看出Airy光束所具有的3大特性：(1)自由加速(或橫向加速)，類似于重力作用下的彈丸運動的彈道；(2)在傳輸過程中近似保持無衍射；(3)自愈特性，當(dāng)Airy激光束某一主極大衰減到極小值之后，馬上會逐漸“自愈”形成一個極大值。同樣，不管是一維Airy光纖(如圖3、4和5)還是二維Airy光纖(如圖6、7和8)的出射光場，它們都繼承了Airy光束的部分特性，但是，由于圖中Airy光纖纖芯數(shù)量的限制，使得Airy光纖端出射的光束只擁有數(shù)量有限的主極大，因此，自愈特性受到了抑制，而自由加速和無衍射特性也被消弱。