[實用新型]光子晶體光纖THz激光器

有效

• 申請號: 201520171554.8
• 申請日: 2015-03-25
• 公開（公告）號: CN204517126U
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 史偉;張海偉;姚建銓
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01S3/034
• 分類號: H01S3/034
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

技術領域

本實用新型涉及一種太赫茲激光器技術領域，具體是涉及一種新型光子晶體光纖THz激光器。

背景技術

THz激光器輻射波長位于30μm-3mm之間的電磁波，是介于毫米波與紅外光波之間的電磁輻射區域。THz波具有較低的光子能量，可以像X射線穿透組織器官但不會對組織造成傷害。由于水分子對THz有比較強的吸收，因此可以用于將有機組織與不斷變化的水成分區域分開，從而被廣泛的用于醫療診斷。此外，許多生物大分子，比如氨基酸、炸藥和毒品會對相應的THz波產生強烈的吸收和共振，使得THz光譜技術在分析研究生物大分子的物理化學性質、安監、緝毒反恐、環境檢測等方面具有廣闊的應用前景。

近年來由于超快激光技術和自由電子激光器的飛速發展，為THz源提供了穩定可靠的激發光源。目前多數THz激光器主要采用粗大的石英管作為發生管，使得設備的體積龐大，且發生管不能彎曲、不方便移動，嚴重制約著THz激光器的應用領域和商業化。而大芯徑光子晶體光纖一種新型的光纖，通過對光子晶體光纖內部機構的設計優化可以將光基本上全部限制在空氣纖芯區，利用光子晶體光纖纖芯區域可以作為光信號的吸收池，為光與物質的相互作用提供良好的環境，且光子晶體光纖較粗石英管具有更好的柔韌性，從而可以大大縮小THz發生管的體積。但罕見成熟技術報道。

發明內容

為克服現有技術的不足，縮小THz激光器的體積，提高THz激光器的轉換效率，提供一種具有高光束質量、低傳輸損耗、可靠穩定且體積小的新型THz激光器。為此，本實用新型采取的技術方案是光子晶體光纖THz激光器，結構為：激光器輸出的紅外光波經硒化鋅會聚透鏡、氟化鋇封帽、大芯徑裸纖適配器I會聚到大芯徑光子晶體光纖II的纖芯；大芯徑光子晶體光纖II的輸出端依次通過大芯徑裸纖適配器II、裸纖適配器套管和大芯徑裸纖適配器III與所述的大芯徑光子晶體光纖I相連接；所述的大芯徑光子晶體光纖I的輸出端通過大芯徑裸纖適配器IV另一個聚乙烯封帽進行輸出；除激光器、硒化鋅會聚透鏡外前述各組成部分均設置在氣室內，所述氟化鋇封帽、大芯徑裸纖適配器I固定在氣室一端，大芯徑裸纖適配器IV及另一個聚乙烯封帽固定在氣室另一端；氣室填充CH3OH蒸汽。

大芯徑光子晶體光纖的結構為：光纖包層外徑A1＝350um，光纖包層內徑A2＝290um，空氣孔外徑B2＝80um，空氣孔內徑B1＝64.5um，纖芯外徑C2＝130um，纖芯內徑C1＝100um。

與已有技術相比，本實用新型的技術特點與效果：

本實用新型提出的新型光子晶體光纖THz激光器大大縮小了THz源的體積，同時使得CO2激光與CH3OH氣體相互作用增強、CO2激光的傳輸損耗降低，從而提高了轉換效率，為實現具有高光束質量、低傳輸損耗、可靠穩定且體積小的THz激光器提供了新的途徑。本實用新型市場前景好，各功能實現方式簡單，具有良好的技術轉化基礎。由于本實用新型是我們自主知識產權，并且具有多功能特性，因此可以實現廣泛的社會效益。

附圖說明

附圖1為新型光子晶體光纖THz激光器結構原理圖。

附圖2為大芯徑光子晶體光纖橫截面。

附圖3為CO2激光在大芯徑光子晶體光纖內模場分布圖。

附圖4為THz在大芯徑光子晶體光纖內模場分布圖。

圖中，1—CO2激光器??????2—ZnSe會聚透鏡????????3—大芯徑裸纖適配器I

4—大芯徑裸纖適配器II???5—大芯徑裸纖適配器III?6—大芯徑光子晶體光纖I

7—大芯徑裸纖適配器IV???8—聚乙烯封帽??????????9—氣體室

10—裸纖適配器套管??????11—熔接點?????????????12—大芯徑光子晶體光纖II

13—氟化鋇封帽??????????21—光纖包層外徑A1?????22—光纖包層內徑A2

23—空氣孔內徑B1????????24—空氣孔外徑B2???????25—纖芯內徑C1

26—纖芯外徑C2。

具體實施方式

本實用新型采用大芯徑光子晶體光纖作為二氧化碳(CO2)激光與甲醇(CH3OH)蒸汽相互作用的氣體池，大大縮小了THz源的體積，增加了CO2激光與CH3OH氣體相互作用的強度，同時設計的大芯徑光子晶體光纖可以降低CO2激光的傳輸損耗，提高激光器的轉換效率，為實現具有高光束質量、低傳輸損耗、可靠穩定且體積小的THz激光器提供了新的途徑。