[發(fā)明專利]一種用于可調(diào)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光纖結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710773672.X
• 申請(qǐng)日: 2017-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN107422573B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳秉蔚;黃田野
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號(hào): G02F1/35
• 分類號(hào): G02F1/35;G02F1/365
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 龔春來(lái)

本發(fā)明提供一種用于可調(diào)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光纖結(jié)構(gòu)，包括包層，一第一纖芯和一第二纖芯位于所述包層內(nèi)，包層內(nèi)側(cè)與第一纖芯和第二纖芯之間填充有二氧化硅，第一纖芯包括其中均填充有摻雜的二氧化硅的內(nèi)層纖芯、中層纖芯和外層纖芯，第二纖芯包括其中均填充有摻雜的二氧化硅的里層纖芯和表層纖芯，內(nèi)層纖芯、外層纖芯和中層纖芯中的二氧化硅摻雜的體積百分比濃度依次減小，里層纖芯中的二氧化硅摻雜的體積百分比濃度小于表層纖芯中的二氧化硅摻雜的體積百分比濃度，第一纖芯中通入的是泵浦光，第二纖芯中通入的是高頻脈沖光。本發(fā)明利用高頻脈沖光控制光纖中的三次諧波過(guò)程從而使基于光纖的三次諧波光的帶寬大、波長(zhǎng)可變、實(shí)際應(yīng)用靈活。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖中的三次諧波相位匹配技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于可調(diào)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光纖結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

自從激光器誕生以來(lái)，非線性諧波效應(yīng)一直是一個(gè)重點(diǎn)研究課題，受到人們的廣泛關(guān)注。利用該效應(yīng)，可獲得更多新波段激光譜線，把已有的激光器推廣到波長(zhǎng)更短的譜線范圍。

其中，光纖中三次諧波效應(yīng)因其難以捉摸的量子效應(yīng)而受到了廣泛的關(guān)注，三次諧波可以用來(lái)產(chǎn)生短波長(zhǎng)光，如紫外光，即利用高次諧波效應(yīng)而由基頻光產(chǎn)生新波段的激光。由于三次諧波的功率是入射泵浦功率的三次函數(shù)，這種三次關(guān)系有助于利用三次諧波效應(yīng)而實(shí)現(xiàn)顯微鏡掃描檢查、光學(xué)性能監(jiān)控、材料處理和信號(hào)處理等技術(shù)。然而，高效的三次諧波過(guò)程需要滿足相位匹配條件，還需要高非線性系數(shù)、低傳波損耗、合適的材料等等，其中相位匹配條件至關(guān)重要，只有滿足了相位匹配條件，才有可能實(shí)現(xiàn)較為有效的三次諧波過(guò)程。傳統(tǒng)光纖中，由于相位匹配條件難以滿足，因此傳統(tǒng)光纖中的三次諧波轉(zhuǎn)換效率很低。為了提高光纖中的三次諧波轉(zhuǎn)換效率，南安普頓大學(xué)的研究人員通過(guò)模間相位匹配技術(shù)實(shí)現(xiàn)泵浦波和三次諧波的相位匹配，提高了三次諧波的轉(zhuǎn)換效率。2011年，弗羅茨瓦夫大學(xué)的研究人員提出在光纖中加入折射率光柵結(jié)構(gòu)，可以應(yīng)用準(zhǔn)相位匹配技術(shù)實(shí)現(xiàn)三次諧波非線性過(guò)程中的相位匹配。通過(guò)仿真得出光柵必須滿足非線性準(zhǔn)相位匹配條件從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)三次諧波轉(zhuǎn)換效率的結(jié)論。同樣為了實(shí)現(xiàn)相位匹配，南洋理工大學(xué)三光子研究小組在二氧化硅光纖中摻雜高濃度鍺，通過(guò)摻雜鍺實(shí)現(xiàn)泵浦波基模與三次諧波高階模之間的相位匹配。

在實(shí)現(xiàn)高效的三次諧波的過(guò)程中，雖然研究人員找出了大量的相位匹配的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)三次諧波，但依舊存在缺陷，針對(duì)于每一個(gè)三次諧波過(guò)程中，泵浦光的波長(zhǎng)和三次諧波光的波長(zhǎng)都是固定的，實(shí)際應(yīng)用不靈活。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種利用高頻脈沖光控制光纖中的三次諧波過(guò)程而實(shí)現(xiàn)基于光纖的三次諧波光的帶寬大、波長(zhǎng)可變的用于可調(diào)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光纖結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種用于可調(diào)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光纖結(jié)構(gòu)，包括位于最外面的包層，一第一纖芯和一第二纖芯位于所述包層內(nèi)，所述包層內(nèi)側(cè)與所述第一纖芯和所述第二纖芯之間填充有二氧化硅，所述第一纖芯由內(nèi)至外依次包括內(nèi)層纖芯、中層纖芯和外層纖芯，所述第二纖芯由內(nèi)至外依次包括里層纖芯和表層纖芯，所述內(nèi)層纖芯、中層纖芯和外層纖芯以及所述里層纖芯和所述表層纖芯其中均填充有摻雜的二氧化硅，所述內(nèi)層纖芯、外層纖芯和中層纖芯中的二氧化硅摻雜的體積百分比濃度依次減小，所述里層纖芯中的二氧化硅摻雜的體積百分比濃度小于所述表層纖芯中的二氧化硅摻雜的體積百分比濃度，所述第一纖芯中通入的是泵浦光，所述第二纖芯中通入的是高頻脈沖光。

進(jìn)一步地，大部分所述高頻脈沖光在所述表層纖芯中傳播，少量所述高頻脈沖光在所述里層纖芯中傳播，部分所述高頻脈沖光溢出所述表層纖芯在所述包層中傳播；大部分泵浦光在所述外層纖芯中傳播，少量泵浦光在所述中層纖芯中傳播，部分泵浦光溢出所述外層纖芯在所述包層中傳播；由泵浦光和所述高頻脈沖光在三次諧波過(guò)程中產(chǎn)生的大部分三次諧波光在所述內(nèi)層纖芯中傳播，小部分三次諧波光在所述中層纖芯中傳播。