[實用新型]一種光斑可調的抗高回反光光導微波光纖

有效

• 申請號: 202222514485.9
• 申請日: 2022-09-22
• 公開（公告）號: CN218585035U
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 荀濤;谷炎然;姚金妹;王朗寧;易木俁;劉金亮;賀軍濤;張建德
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;G02B6/24;G02B6/25;G02B6/255;G02B6/26;G02B6/42
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 陳暉

本實用新型公開了一種光斑可調的抗高回反光光導微波光纖，目的是解決高回反光、光斑勻化和光纖光斑形態控制問題。本實用新型由光纖包層、光纖纖芯、光纖濾除區、光纖輸出端面組成，光纖包層分為輸入端、中間和輸出端部分，輸入端部分由包層腐蝕平緩區、包層腐蝕過渡區組成；中間部分由未被腐蝕的包層、光纖濾除區組成；輸出端部分由光纖拉錐錐區、光纖拉錐腰區組成。光纖濾除區是在光纖包層靠近光纖輸出端的位置通過拉錐和濾除包層的方式處理形成；本實用新型可減少從光導開關反射到固體激光器中的回反光，通過調整光纖輸出端的光纖拉錐比，可調整輸出光斑的大小及勻化，光纖纖芯的形狀為圓形或方形，可實現不同形態的光斑輸出。

技術領域

本實用新型涉及高功率光導微波領域，尤其涉及一種光斑可調的抗高回反光光導微波光纖。

背景技術

新型光導微波技術利用高功率可調諧高重頻脈沖激光作為光源，入射到寬禁帶光導半導體開關(Photoconductive semiconductor switch，PCSS)，再經偏置電壓放大產生可調諧高功率微波，相比于傳統的電真空器件產生微波的機制，具有體積小、頻率可調，可陣面合成等優勢，在功率合成(模塊化)和可調諧性(智能化)方面具有巨大潛力，得到了領域內研究人員的廣泛關注。目前由于高功率可調諧脈沖激光光源多采用固體功率放大結構，其所需的一些分立光學元件在體積和靈活性方面上限制了高功率光導微波系統的小型化發展；光纖具有傳輸效率高，靈活性強，體積小等特點，已經廣泛應用于高功率光纖激光器及光纖通信領域，在高功率光導微波系統的應用中也極具潛力。

盡管光纖具有以上諸多優點，但是在高功率微波的應用中還存在一些問題；首先，高回反光與高功率脈沖激光承載問題；由于碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)等寬禁帶半導體材料對光的吸收較低，為增加半導體材料的吸收率，一般會在半導體材料下表面鍍高反材料(例如Ag)，形成鏡面反射以增加激光在半導體材料中的光程從而促進吸收，然而，鏡面強反射也會使發射的回反光耦合進入光纖入射到固體放大系統，當回反光達到一定閾值時，激光系統將會燒毀。空間光耦合到光纖一般是通過將準直后的激光聚焦到光纖的端面實現空間光-光纖的耦合，通過增加光纖纖芯直徑可以有效降低光纖端面的功率密度，以提高高功率脈沖激光承載能力，然而纖芯直徑的變大又會增加光纖輸出端回反光的耦合到光纖纖芯的風險。另外，光纖輸出到光導開關的光斑尺寸和形態也是一大難題，由于光導開關表面透明導電薄膜(摻鋁氧化鋅(ZnO:Al)，AZO，俗稱透明導電薄膜)的光強耐壓能力有限，當輸入到AZO表面的光功率密度超出其耐壓閾值時將造成光導開關的損壞，因此，輸入到AZO表面的光應盡可能勻化，一般可以通過調整光纖的纖芯尺寸、光纖的數值孔徑等方式調整輸出光斑，由于光導開關的體積緊湊，以及考慮到高回反光問題，現有光纖難以實用于復雜的使用場景。

相關專利對光纖應用到光導微波系統進行了公開報道，2018年美國專利Photoconductive switch package configurations(光導開關封裝結構，專利號：US2018/0012028)采用光垂直入射半導體的光電耦合結構，該專利將光纖輸出端面插入到一個導電柱狀電極里面，光纖輸出的散射激光經過導電柱子電極的多次反射再入射到光導開關實現光電耦合，該方法默認銅柱橫截面積為激光入射光斑的大小，容易造成激光能量損耗和泄露，且未考慮到回反光問題。中國專利：一種用于提高碳化硅光導開關光電轉換效率的光學結構(專利公開號：CN111739953A)，該專利實施例三所述光導開關光電耦合方式將光纖近距離(反射鏡面與SiC的距離為3.5cm)地插入帶有反射鏡的耦合腔內部，形成激光的多次反射從而提高耦合效率，所述光纖為纖芯直徑大于100μm的多模光纖，也未考慮功率承載與回反光問題。

綜上所述，目前公開報道的專利及論文均未解決光纖應用到光導微波系統回反光問題，且未考慮如何控制輸入到光導開關的光斑勻化以及光斑形態等應用因素。

實用新型內容：