[發明專利]一種用于產生中紅外超連續譜的色散平坦的實芯Bragg光纖結構

有效

• 申請號: 201710952193.4
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107658684B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 鄭加金;覃瑤;余柯涵;鄭銳林;萬廣建;鄒輝;韋瑋
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 武政

本發明是一種產生中紅外超連續譜的色散平坦的Bragg光纖結構設計，此結構采用高、低折射率材料在光纖徑向交替周期性排列，最內層是折射率為2.04的碲酸鹽高折射率纖芯層，第一包層是折射率為2.02的低折射率碲酸鹽材料，第二包層是與最內層相同的高折射率材料，兩種低、高折射率包層材料交替周期性排列形成一維光子晶體結構，通過全反射和布拉格反射導光。由于其波導色散是因為傳播常數對波長的依賴，通過合理設計高折射率實芯Bragg光纖結構，實現1.064μm窗口附近的超平坦色散特性，并作為產生中紅外超連續譜裝置的光纖介質，達到輸出中紅外超連續譜的目的。

技術領域

本發明屬于光纖設計領域，是一種帶隙型實芯光子晶體光纖的結構設計。具體為一種色散平坦的，可產生中紅外超連續譜的實芯光纖。

背景技術

Bragg光纖是一種基于光子帶隙機理導光的新型的一維光子晶體光纖，這種光纖的徑向存在周期性的折射率分布。傳統的Bragg光纖由空氣孔纖芯和高低折射率介質層交錯排列的包層區兩部分組成，其包層中周期性結構形成禁帶，入射光的頻率落在光子帶隙中時，在包層區由于Bragg反射，可以將光束限制在纖芯中傳輸。Bragg光纖有兩個優勢，不僅可以將光束在折射率最低的空氣芯中無損傳輸，具有非常低的傳輸損耗，而且其結構參數可調。近年來，國外在Bragg光纖的理論和制備方面已經有很多研究，如大纖芯單模傳輸的Bragg光纖、Bragg光纖的色散補償等，一些研究機構還成功地進行了一些實驗探索，這些研究使得利用Bragg光纖進行高速數據傳輸或作為光源和光放大器件成為可能。考慮到Bragg光纖的結構參數可調，可以通過合理設計其結構參數調節零色散點，研究色散特性，進一步討論其在超連續譜輸出方面的應用。本發明設計的高折射率實芯Bragg光纖既可以通過全反射原理導光，又可以通過包層光子晶體的Bragg帶隙波導的Bragg衍射將光限制在纖芯中傳播。相比于空芯Bragg光纖和普通單模光纖，本發明的高折射率實芯Bragg光纖能夠選擇性的加強Bragg光纖的某種非線性光效應，并且在中紅外波長附近具有很好的色散平坦特性以及極高的非線性系數，可以作為產生超連續譜的一種新結構光纖。

JuanA.Monsoriu于2003年提出實芯Bragg光纖結構，用改進的化學氣相沉積(MCVD)法進行了制作，并研究其對1.55μm波長光的傳輸特性。2004年北京交通大學的任國斌等人應用超格子模型分析了高折射率實芯Bragg光纖在1.55μm波長附近的色散特性，討論了Bragg光纖的芯徑、包層周期、填充率與波導色散的關系。2006年9月，北京郵電大學的劉小毅，張方迪在光學學報發表了一篇高折射率橢圓芯Bragg光纖的偏振特性，運用全矢量有限元法研究了高折射率橢圓芯Bragg光纖的偏振特性，討論了Bragg光纖用作保偏光纖的可能性。目前為止，未發現實芯Bragg光纖在1.064μm波長附近傳輸特性及其超連續方面的相關專利信息。

從上述調研可知，目前對高折射率實芯Bragg光纖的研究主要停留在1.55μm波長附近色散和傳輸特性的數值仿真方面。功率較大的泵浦光源更有利于獲得高功率、寬譜帶的超連續譜輸出，而在激光器選擇方面，目前近紅外波段，1.064μm是Nd:YAG激光器的特征波長，Nd:YAG激光器是一種經典的可產生大功率超短脈沖的固體激光器，但是對此類光纖在1.064μm窗口附近的色散及其超連續特性幾乎未見報道，為了輸出高功率、寬譜帶的超連續譜，必須研究光纖在1.064μm附近的色散特性以及非線性特性。目前，運用硫系材料的階躍單模光纖以及光子晶體光纖都可以產生中紅外超連續譜，但是由于單模光纖的色散特性不易調控，很難得到色散平坦特性，而光子晶體光纖雖然可以通過調節其結構調控其色散特性，但光子晶體光纖結構復雜在實際過程中不易制備，因此很難用于輸出超連續譜的實際研究中。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明的目的是提供一種產生中紅外超連續譜的色散平坦的Bragg光纖結構，通過合理設計實芯Bragg光纖的結構，并在中紅外波段達到輸出超連續譜的效果。

本發明的目的是通過如下技術方案實現的：