[發明專利]一種光子晶體光纖、相干中紅外超連續譜光源

在審

• 申請號: 201910713297.9
• 申請日: 2019-08-02
• 公開（公告）號: CN110556692A
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 劉永;杜明
• 申請（專利權）人: 蘇州眾為光電有限公司
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;G02B6/02
• 代理公司: 11369 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 韓飛

本發明提供一種光子晶體光纖，包括砷化硒為基質材料的光子晶體光纖；光子晶體光纖的橫截面上分布有若干空氣孔；從光子晶體光纖內向外方向，空氣孔呈六邊形排列，并依次組成若干圈空氣孔；其中，最內圈的空氣孔填充有硫系化合物。本發明還涉及相干中紅外超連續譜光源。本發明在近零平坦全正色散硫系玻璃光子晶體光纖中產生高相干度中紅外超連續譜，解決了當下中紅外超連續譜光源相干度較低的問題。本發明的相干中紅外超連續譜光源，具有結構簡單，輸出光譜覆蓋中紅外波段，相干度高等特點，在光學相干斷層掃描、頻譜檢測、非線性顯微鏡等領域有著不可估量的應用前景。

技術領域

本發明涉及于非線性光學領域，尤其涉及一種相干中紅外超連續譜光源。

背景技術

高亮度且高相干度的超連續譜光源在非線性光譜學、光學相干斷層掃描、光頻率計量學等眾多領域有著廣泛的應用。當高強度泵浦光聚焦成非線性介質時，其光譜會被一系列非線性過程嚴重拓寬，包括孤子效應，自相位調制，交叉相位調制，調制不穩定性，拉曼散射和四波混頻，創建一個比原始光波長更寬的光連續體，這個過程稱為超連續譜生成。超連續譜從可見光、近紅外到中紅外波段的研究發展滿足了許多實際需求；其中，中紅外波段由于其處在大氣透明窗口且覆蓋眾多重要分子譜線等特性，使中紅外超連續譜成為了目前的研究熱點。

基于石英光纖，尤其是石英光子晶體光纖的近紅外超連續譜光源已經得到了廣泛的研究，然而由于石英材料的聲子能量高達1100cm^-1，在波長大于2.5μm時有著很大的吸收損耗，所以并不能用于中紅外超連續譜光源。相比之下，硫系玻璃光纖的聲子能量很低，透光范圍高達2-16μm，且非線性系數更高，很適合產生中紅外超連續譜。當前對超連續譜的研究大多都集中擴展光譜范圍和提高平坦度等方面，而對于如何得到高相干度的超連續譜光源卻研究的很少。大多數的基于光子晶體的超連續譜光源使用的超短脈沖相干種子源波長處于負色散區的零色散點附近，這導致光譜展寬主要由孤子效應決定。然而孤子效應受輸入脈沖的波動影響很大，導致產生超連續譜相干度降低。因此，如何產生高相干度的中紅外超連續譜光源成為了目前需要迫切解決的技術難點之一。

大多數超連續譜是通過用超快脈沖泵浦高度非線性光纖產生的，非線性光纖的色散特性在超連續譜產生中起著至關重要的作用；當非線性光纖在異常色散區域中以超快脈沖泵浦并接近零色散波長時，光譜展寬主要受孤子效應的影響，尤其是孤子裂變和隨后的孤子自頻移；該過程產生具有精細和復雜結構的光譜，其對泵浦脈沖波動非常敏感，導致從脈沖到脈沖的光譜結構的巨大差異。對許多脈沖求平均可以產生平滑和平坦的光譜，但是相位和強度波動將導致光譜相干性降低。為了提高相干性，泵浦脈沖應該處于正常色散區域并且接近零色散，其中孤子不能形成，并且光譜展寬由自相位調制支配，這保持了泵浦脈沖的相干性。但是，其可用帶寬通常低于異常色散光纖的帶寬。因此，有必要仔細設計光纖色散，以實現最大光譜帶寬和完美的相干性。

發明內容

本發明的一個目的是擴寬從硫系化合物光子晶體光纖發射的光的帶寬。

本發明的另一個目的是使用硫系化合物光子晶體光纖，它具有足夠的光傳輸，足夠的非線性和適當的色散，以擴大光信號的光譜寬度，從而使用較短長度的纖維可以實現高亮度和高相干性的中紅外光源。

本發明的另一個目的是設計光學高非線性玻璃光纖，以便用全正色散，色散值接近零，且色散平坦特性定制光纖色散，以優化相干性和帶寬擴展。

本發明提供一種光子晶體光纖，包括砷化硒為基質材料的光子晶體光纖；所述光子晶體光纖的橫截面上分布有若干空氣孔；從所述光子晶體光纖內向外方向，所述空氣孔呈六邊形排列，并依次組成若干圈空氣孔；其中，最內圈的所述空氣孔填充有硫系化合物。

優選地，所述硫系化合物為五硫化二砷。

優選地，任意兩相鄰所述空氣孔的間距相等。

優選地，所述空氣孔的間距為2μm-4μm。

優選地，若干所述空氣孔的直徑相同。