[發(fā)明專利]空心光子晶體光纖氣體吸收池裝置及其制作方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210327675.8
• 申請(qǐng)日: 2012-09-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102866468A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃崇德;程楠;皮浩洋;陳迪俊;陳高庭;蔡海文;瞿榮輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G02B6/38
• 分類號(hào): G02B6/38;G01N21/01
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種空心光子晶體光纖氣體吸收池裝置及其制作方法，該裝置可應(yīng)用于氣體吸收譜分析、激光頻率穩(wěn)定、冷原子鐘等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在氣體吸收譜分析、激光頻率穩(wěn)定、冷原子鐘等領(lǐng)域，都需要有一個(gè)特定頻率且頻率穩(wěn)定性高的激光器，利用氣體吸收線作為頻率參考進(jìn)行穩(wěn)頻就是實(shí)現(xiàn)這種激光器的一種方法。

氣體吸收池是用氣體吸收線作為頻率參考實(shí)現(xiàn)激光穩(wěn)頻的必要部件之一。對(duì)于某些吸收強(qiáng)度比較弱的氣體，需要有光與氣體的相互作用距離較長(zhǎng)。此外特別對(duì)于星載、機(jī)載、車載的應(yīng)用，對(duì)穩(wěn)頻激光器還有重量和抗震的要求，因此氣體吸收池還要具有體積小，重量輕，穩(wěn)健性高的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的氣體吸收池典型代表有White型吸收池（參考在先技術(shù)[1]：J.U.White.“Long?optical?paths?of?large?aperture”,J.O.S.A，Vol.32，May?1942）和Herriott型吸收池（參考在先技術(shù)[2]：D.Herriott,H.Kogelnok,and?R.Kompfner,“Off-Axis?Paths?in?Spherical?Mirror?Interferometers”，Applied?Optics，Vol.3，Iss.4，1?April?1964），都需要控制光束入射角度，利用腔鏡讓光在空間中實(shí)現(xiàn)多次反射來(lái)增加光與氣體的相互作用距離，光學(xué)穩(wěn)定性較難保證；這兩種結(jié)構(gòu)體積較大，重量較重，要做好氣密性比較有難度；而且容易損壞，可靠性不高。所以這兩種結(jié)構(gòu)的氣體吸收池不能滿足星載、機(jī)載、車載的應(yīng)用對(duì)光學(xué)穩(wěn)定性，氣密性，可靠性的特殊要求。

P.S.Light等人提出了一種利用空心光子晶體光纖實(shí)現(xiàn)體積小，重量輕，穩(wěn)健性高的乙炔氣體吸收池的方案（參考在先技術(shù)[3]：P.S.Light,F.Couny,and?F.Benabid.“Low?optical?insertion-loss?and?vacuum-pressure?all-fiber?acetylene?cell?based?on?hollow-core?photonic?crystal?fiber”，Optics?Letters，Vol.31，No.17，1?September?2006），該方案是先在空心光子晶體光纖中充入指定氣壓的乙炔氣體，再充入氦氣直到氣壓略大于環(huán)境氣壓，再將空心光子晶體光纖兩端與普通單模光纖熔接，最后等待氦氣通過(guò)空心光子晶體光纖的包層全部滲透擴(kuò)散到光纖外部，完成空心光子晶體光纖氣體吸收池的制作。但是該方案存在下述問(wèn)題：一旦氣體吸收池制作完成，氣池內(nèi)的氣壓或者氣體種類就無(wú)法改變。所以該方案只能制作確定氣體各類并且確定氣壓的氣體吸收池，不適用于需要對(duì)氣壓進(jìn)行調(diào)整的穩(wěn)頻參數(shù)優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。

Poberezhskiy?I.Y.等人提出一種可以實(shí)現(xiàn)充放氣體和氣壓控制的空心光子晶體光纖氣體吸收池的方案（參考在先技術(shù)[4]：Ilya?Y.Poberezhskiy,Patrick?Meras,and?et?al.“Compact?and?robust?refilling?and?connectorization?of?a?hollow?core?photonic?crystal?fiber?gas?reference?cells”，The?20^th?Annual?Meeting?of?the?IEEE?Laser?and?Electro-Optics?Society，2007），該方案將空心光子晶體光纖與多模光纖用硅基V型槽對(duì)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)光耦合，并且兩個(gè)光纖端之間留有一點(diǎn)空隙，以供充放氣體，對(duì)準(zhǔn)的光纖與V型槽放在一塊鋁板上，光纖接頭處用一石英管保護(hù)，用環(huán)氧樹(shù)脂密封，石英管可以接上閥門(mén)，抽真空裝置或者充氣裝置，實(shí)現(xiàn)可充放氣體、實(shí)現(xiàn)氣壓控制的吸收池。但是環(huán)氧樹(shù)脂密封方法的氣密性與牢固程度與金屬焊接方法相比要差；另外，空心光子晶體光纖與普通單模或者多模光纖的纖徑不一樣，實(shí)現(xiàn)光纖對(duì)準(zhǔn)的V型槽不可能用機(jī)械加工的方法實(shí)現(xiàn)，必須用光刻的方法制作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述在先技術(shù)的不足，提供空心光子晶體光纖氣體吸收池裝置及其制作方法，該方案用光纖金屬化方案與饋通焊、金屬焊接工藝，實(shí)現(xiàn)高氣密性，高穩(wěn)健性，可以充放氣體，控制氣壓的空心光子晶體光纖氣體吸收池。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種空心光子晶體光纖氣體吸收池裝置，其特點(diǎn)在于該裝置由空心光子晶體光纖及其兩端的氣密接頭構(gòu)成，所述的氣密接頭具有相同的結(jié)構(gòu)：