[發(fā)明專利]一種基于大模場反諧振空芯光子晶體光纖的光譜展寬裝置

有效

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• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106768859B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏志義;范振凱;李曙光;滕浩;方少波;賀新奎;趙昆;楊佩龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院物理研究所;燕山大學(xué)
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00
• 代理公司: 北京市英智偉誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11521
• 代理人: 劉丹妮

本發(fā)明提供一種基于大模場反諧振空芯光子晶體光纖的光譜展寬裝置，所述光譜展寬裝置包括：光纖啁啾Yb放大器、望遠鏡、平凸透鏡、第一真空腔窗片、第一真空腔、反諧振空芯光子晶體光纖、第二真空腔、第二真空腔窗片、第一真空氣壓表、第二真空氣壓表、第一氣路閥門、真空泵、第二氣路閥門、第三氣路閥門、第四氣路閥門、真空氣管、檢壓閥門、高壓氣體瓶、惰性氣體和光譜儀。本發(fā)明還提供所述光譜展寬裝置的使用方法。所述展寬光譜裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活和高效率透射等優(yōu)點，在超連續(xù)光譜的產(chǎn)生、脈沖整形技術(shù)、阿秒脈沖的產(chǎn)生以及光纖通信領(lǐng)域有較為廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光譜展寬裝置，尤其涉及一種基于大模場反諧振空芯光子晶體光纖的光譜展寬裝置，以及所述光譜展寬裝置的使用方法。

背景技術(shù)

近年來隨著強場物理以及阿秒產(chǎn)生的發(fā)展需要，脈沖的展寬和壓縮成為脈沖整形的一種關(guān)鍵性的技術(shù)方式，目的是獲得超短超強的激光脈沖用于轟擊氣體靶子產(chǎn)生高次諧波，進而產(chǎn)生阿秒脈沖。毛細石英管被選擇作為一種實驗光波導(dǎo)，在脈沖的展寬過程中得到了廣發(fā)應(yīng)用。通過對毛細石英管進行密封和充高非線性惰性氣體(He，Ne，Ar，Kr，Xe)，實現(xiàn)了有效的光譜展寬。自相位調(diào)制在光譜整個展寬過程中起主要的作用。毛細石英管因為其結(jié)構(gòu)簡單、制作工藝成熟、可操作性強被廣泛的應(yīng)用在強場系統(tǒng)中，但是其缺點也是非常明顯的，如損耗大、易產(chǎn)生高階模場、色散難控制等，這也在一定程度上限制了實驗的高效率能量輸。

大模場反諧振空芯光子晶體光纖的出現(xiàn)，為解決上述的問題提出了一種新的可能。這種光纖有包層結(jié)構(gòu)和纖芯兩部分組成，包層結(jié)構(gòu)對此種光纖的光學(xué)特性具有決定性的作用。光纖包層是一些正六角排列的不同規(guī)則形狀的空氣管組成。與毛細石英管相比，這種光纖有寬帶低損耗、可控制色散、大模場面積、損傷閾值高等優(yōu)點。問世以來在光纖的展寬和壓縮的強場系統(tǒng)中展現(xiàn)出了強大的優(yōu)勢，并且已經(jīng)在實驗上獲得了成功。但如何將高非線性氣體充入光纖成為了一個的技術(shù)難點。

發(fā)明內(nèi)容

因此，基于現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于大模場反諧振空芯光子晶體光纖的光譜展寬裝置，以及所述光譜展寬裝置的使用方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種基于大模場反諧振空芯光子晶體光纖的光譜展寬裝置，其中，所述光譜展寬裝置包括：光纖啁啾Yb放大器(FCPA)、望遠鏡、平凸透鏡、第一真空腔窗片、第一真空腔、反諧振空芯光子晶體光纖(HC-PCF)、第二真空腔、第二真空腔窗片、第一真空氣壓表、第二真空氣壓表、第一氣路閥門、真空泵、第二氣路閥門、第三氣路閥門、第四氣路閥門、真空氣管、檢壓閥門、高壓氣瓶、惰性氣體和光譜儀；

所述光纖啁啾Yb放大器，輸出波長在1030nm附近的飛秒鎖模激光脈沖，用于泵浦充有所述惰性氣體的反諧振空芯光子晶體光纖，

所述望遠鏡，是用于擴大所述光纖啁啾Yb放大器的光斑的直徑，為了使光斑能夠被聚焦到小于光纖纖芯的直徑進而獲得高的光耦合效率，

所述平凸透鏡，將擴束后的所述光斑聚焦到光纖纖芯大小數(shù)量級，使得光能量最大化地從空間進入到所述光纖，

反諧振空芯光子晶體光纖，連接所述第一真空腔和所述第二真空腔，所述光纖的入口和出口分別密封到所述第一真空腔和所述第二真空腔中，作為高效率透射能量的一種波導(dǎo)，為所述惰性氣體和所述激光脈沖提供相互作用通道，所述激光脈沖與所述惰性氣體相互作用在所述光纖中不斷的積累。

所述第一真空腔，用于密封所述光纖的入口，使得其腔體內(nèi)的所述惰性氣體被壓入到光纖中，所述光纖水平固定在所述第一真空腔的腔體內(nèi)水平中心軸線，所述光纖的入口端面正對所述第一真空腔上面的布儒斯特窗口，

所述第一真空腔窗片，被密封到所述第一真空腔的布儒斯特窗口上，將擴束聚焦后的光透過布儒斯特角放置的玻璃窗口進入充有所述惰性氣體的所述第一真空腔中，使得聚焦后的所述光斑和所述光纖的纖芯位置相重合，