[發(fā)明專(zhuān)利]一種傳輸中空光束的葫蘆光纖

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811249816.2
• 申請(qǐng)日: 2018-10-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109270625B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐小斌;邸照;胡笛;宋一桐;高福宇;宋凝芳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G02B6/02
• 分類(lèi)號(hào): G02B6/02;G02B6/032;G02B6/036
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專(zhuān)利事務(wù)所 11121
• 代理人: 姜榮麗

本發(fā)明公開(kāi)了一種傳輸中空光束的“葫蘆”光纖，屬于光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。具體包括空氣纖芯、纖芯反諧振單環(huán)、石英支撐架、包層空氣層和石英包層，由纖芯反諧振單環(huán)構(gòu)成反諧振壁，纖芯中填充空氣形成空氣纖芯，并采用石英支撐架將纖芯反諧振單環(huán)支撐起來(lái)，通過(guò)調(diào)節(jié)纖芯反諧振單環(huán)的壁厚、調(diào)節(jié)石英支撐架與纖芯反諧振單環(huán)結(jié)合點(diǎn)的位置、調(diào)節(jié)結(jié)合點(diǎn)大小和調(diào)節(jié)石英支撐架的壁厚，實(shí)現(xiàn)用于藍(lán)失諧導(dǎo)引原子的空芯反諧振光纖。利用本發(fā)明所提供的“葫蘆”光纖傳輸限制損耗較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以更好地傳輸中空光束，從而提高光和原子的相互作用面積以及原子的導(dǎo)引效率，有利于實(shí)現(xiàn)藍(lán)失諧導(dǎo)引原子實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)高精度原子干涉陀螺。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種傳輸中空光束的“葫蘆”光纖。

背景技術(shù)

空芯反諧振光纖是一種通過(guò)泄漏模的方式實(shí)現(xiàn)導(dǎo)光的新型微結(jié)構(gòu)光纖，當(dāng)纖芯中掠入的光的橫向傳播常數(shù)與石英包層不發(fā)生諧振時(shí)，可以視其為一個(gè)寬帶導(dǎo)光窗口，其一般具有較大的結(jié)構(gòu)尺寸和簡(jiǎn)單的包層結(jié)構(gòu)。在空氣纖芯中建立起導(dǎo)光通路，可以完美地解決傳統(tǒng)實(shí)芯光纖的本征缺陷(非線性、色散、光致?lián)p傷等)。這種結(jié)構(gòu)和導(dǎo)光機(jī)理上的獨(dú)特性使空芯反諧振光纖具有眾多不同于傳統(tǒng)光纖的特性，如寬帶導(dǎo)光和高損傷閾值等。

利用激光導(dǎo)引原子，當(dāng)激光與原子分子作用時(shí)，激光頻率如果比原子共振頻率大(即藍(lán)失諧)，光場(chǎng)所產(chǎn)生的偶極力(也稱(chēng)梯度力)指向弱場(chǎng)方向。因此，如果在空芯反諧振光纖中能形成藍(lán)失諧中空光束，并且能很好的傳輸，這樣就可以將原子很好的束縛在光纖中心，隨著光的傳輸，就可以進(jìn)行原子導(dǎo)引，對(duì)于原子干涉陀螺意義重大。

目前研究出的空芯光子帶隙光纖的纖芯尺寸受其導(dǎo)光原理的限制，纖芯尺寸較小，并且纖芯壁表面較為粗糙，部分光會(huì)在表面發(fā)生散射而被損耗掉。然而空芯反諧振光纖可以設(shè)計(jì)較大纖芯尺寸，并且有較高的損傷閾值，更加有利于原子導(dǎo)引。但是，目前研制的空芯反諧振光纖主要用于光纖通信、高能激光傳輸?shù)龋垂饫w中主要傳輸模式為基模，而藍(lán)失諧導(dǎo)引原子所用的高階模，即中空光束，一般被抑制，不能在空芯反諧振光纖中傳輸。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決在空芯反諧振光纖中無(wú)法進(jìn)行藍(lán)失諧導(dǎo)引原子的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種傳輸中空光束的“葫蘆”光纖，具體為用于藍(lán)失諧導(dǎo)引原子的空芯反諧振光纖，所述“葫蘆”光纖中由纖芯反諧振單環(huán)構(gòu)成反諧振壁，纖芯中填充空氣形成空氣纖芯，并采用石英支撐架將纖芯反諧振單環(huán)支撐起來(lái)，通過(guò)調(diào)節(jié)纖芯反諧振單環(huán)的壁厚、調(diào)節(jié)石英支撐架、調(diào)節(jié)結(jié)合點(diǎn)大小與纖芯反諧振單環(huán)結(jié)合點(diǎn)的位置和調(diào)節(jié)石英支撐架的壁厚，實(shí)現(xiàn)用于藍(lán)失諧導(dǎo)引原子的空芯反諧振光纖。

本發(fā)明所提供的一種傳輸中空光束的“葫蘆”光纖，包括空氣纖芯、纖芯反諧振單環(huán)、石英支撐架、包層空氣層和石英包層，所述“葫蘆”光纖的截面為圓形；纖芯中填充空氣形成空氣纖芯，空氣纖芯位于“葫蘆”光纖的中間位置，由纖芯反諧振單環(huán)構(gòu)成反諧振壁，并采用石英支撐架，將纖芯反諧振單環(huán)支撐起來(lái)，所述纖芯反諧振單環(huán)的壁厚滿足光波長(zhǎng)為780nm導(dǎo)引激光不泄漏的要求。所述石英支撐架有兩個(gè)，均位于包層空氣層內(nèi)，每個(gè)石英支撐架的兩端分別固定在纖芯反諧振單環(huán)和石英包層上，所述空氣纖芯的直徑為40μm，所述包層空氣層的厚度為空氣纖芯半徑的0.65倍。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果在于：

本發(fā)明所提供的“葫蘆”光纖傳輸限制損耗較小，不需要添加除二氧化硅以外的多余材料，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，從而可大幅減輕光纖環(huán)的重量，同時(shí)石英支撐架與纖芯反諧振單環(huán)的結(jié)合點(diǎn)少，減少結(jié)合點(diǎn)對(duì)光纖損耗的影響，降低了拉制要求，所提供的“葫蘆”光纖的空氣纖芯較大，可以更好地傳輸中空光束，從而提高光和原子的相互作用面積，提高原子的導(dǎo)引效率，有利于實(shí)現(xiàn)藍(lán)失諧導(dǎo)引原子實(shí)驗(yàn)，有利于實(shí)現(xiàn)高精度原子干涉陀螺。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所提供的一種傳輸中空光束的“葫蘆”光纖截面圖；

圖2是本發(fā)明所提供的一種傳輸中空光束的“葫蘆”光纖限制損耗隨纖芯反諧振單環(huán)的壁厚t的變化曲線示意圖；