传输光纤组件和宽带光源制造技术

本发明专利技术包括一种传输光纤组件，其适于传输宽带光并包括传输光纤和连接器构件。传输光纤具有一定长度、用于发射光的输入端和用于传输光的传输端。传输光纤沿其长度包括纤芯区和围绕纤芯区的包层区，其中包层区包括具有折射率Nbg的背景材料和以实心材料内含物形式的多个微结构，所述内含物具有不超过Ninc的折射率并且在传输光纤的纵轴长度上延伸，其中Ninc<Nbg。包层区中的多个内含物在横截面模式上布置以包括围绕纤芯区的至少两圈内含物。连接器构件在包括传输端的传输光纤的传输端部分处安装至传输光纤。传输光纤具有约200nm或更大的传输带宽。

Transmission of optical fiber components and broadband light sources

The invention includes a transmission fiber component suitable for transmitting broadband light and including transmission optical fiber and connector components. The transmission fiber has a certain length, an input end for transmitting light, and a transmission end for transmitting light. The transmission fiber along its length, including the core region and around the core region in the cladding, the cladding region including the refractive index Nbg of the background material and a plurality of micro structure of solid materials with inclusions, the inclusions with refraction of less than Ninc rate and extending in the longitudinal axis, the length of the transmission fiber on the Ninc< Nbg. A plurality of inclusions in the cladding area are arranged in a cross section mode to include at least two rings of inclusions around the core area. The connector member is installed to the transmission fiber at the transmission end portion of the transmission fiber including the transmission end. The transmission fiber has about 200nm or greater transmission bandwidth.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】传输光纤组件和宽带光源
本专利技术涉及一种适用于从宽带光源传输光的传输光纤以及宽带光源系统，以及包括这种宽带光源的装置。
技术介绍
宽带光源和系统是本领域所公知的并且例如在EP2081074、WO15003714和WO15003715中描述。WO15003714公开了一种超连续谱光源，其包括微结构光纤和泵浦光源，其中微结构光纤包括中间锥形部分。由此获得光的非常宽且稳定的超连续谱。US8,731,009公开了一种超连续谱光源，其包括泵浦光源和用于生成超连续谱的发生器光纤，其中发生器光纤的纤芯的折射率分布图布置为随着光传播允许光的模态清洗以提供具有相对高的光谱强度和/或良好光束质量的光学超连续谱。通常，大多数现有技术的宽带光源聚焦于生成高质量的和/或在越来越宽的带宽上跨度的超连续谱光，例如进一步跨度到蓝色波长、例如低于450nm或甚至更低的超连续谱。所生成的光或其一部分通常用于高精度照明程序和/或高精度测量程序，诸如用于受激发射损耗、用于光学相干断层成像(OCT)的荧光成像程序、和/或用于工业检测，诸如计量学。通常，由宽带光源生成的光或光的一部分经由传输光纤传送至装置，诸如照明装置和/或在该装置的测量过程中使用的测量装置。通常，期望的是传输光纤简单地连接至装置并且本领域公知的是使用标准连接器，诸如根据标准IEC61754-20、IEC61754-15或IEC61754-13的连接器。现有技术的传输光纤通常是阶梯折射率光纤，其具有相对非常窄的传输频带，这是因为这种光纤易于操作、易于连接且具有低传输损耗。为了可以传输较宽带宽，已经提出了使用光子晶体光纤(PCF)，在它们的横截面上具有空气孔，由此引入了传输光纤；进而传输光纤可以传输较宽带宽。然而，这种多孔PCF通常难以连接并且可能导致不期望的功率损耗。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种传输光纤组件，其适于从宽带光源和/或从两个或多个光源传输宽带光，以及一种宽带光源系统，其中传输光纤简单地连接至装置以用于将光传输至该装置，并且减轻了如上所述问题中的至少一个。再一个目的是提供包括传输光纤的宽带光源和宽带光源系统，所述传输光纤简单地例如连接至装置以用于将光传输至该装置，并且减轻了如上所述问题中的至少一个。在一个实施方式中，目的是通过传输光纤从具有不同波长的两个或多个光源传输光。这些和其他目的已经通过如权利要求书中所限定并如下面本文中所描述的本专利技术或其实施方式来解决。已经发现，本专利技术或其实施方式具有多个另外的优点，其通过下面描述对于本领域技术人员是明显的。根据本专利技术，已经发现通过提供一种新型的传输光纤，用于传输宽带光或宽带光的选择部分，其包括例如宽范围内的离散波长的波长。传输光纤可以以相对简单且有效的方式连接并具有非常低的损耗。同时，已经发现，这种新的传输光纤组件具有相对高的机械强度，这实际上是非常有益的，因为这种传输光纤通常承受机械扰动，诸如弯曲和粗暴处理。通常，运输是重复地卷起和展开且不对缠绕直径进行控制。在本专利技术的传输光纤组件的实施方式中，它适于将宽带光传输至装置以用于将光传输至该装置。传输光纤组件包括传输光纤和连接器构件。传输光纤具有长度、用于发射光的输入端和用于传输光的传输端。传输光纤沿其长度包括纤芯区和围绕纤芯区的包层区，其中所述包层区包括具有折射率Nbg的包层背景材料，和以实心材料内含物形式的多个微结构，所述内含物具有不超过Ninc的折射率并且在传输光纤的纵轴长度上和优选地沿传输光纤的纵轴延伸，其中Ninc&lt;Nbg。包层区中的多个内含物以横截面模式(在传输光纤的横截面中看出的模式)布置以包括围绕纤芯区的至少两圈内含物。连接器构件在包括传输端的传输光纤的传输端部分处安装至传输光纤。此外，传输光纤具有约200nm或更大的、诸如约300nm或更大的、诸如约400nm或更大的、诸如约500nm或更大的传输带宽，举例来说至少倍频(一半/两倍频率)。通常，期望的是，纤芯区具有不超过约15μm的直径。在一个实施方式中，传输带宽被限定为其中传输光纤具有小于0.5dB/m的传输损耗的波长。在一个实施方式中，传输带宽被限定为其中传输光纤具有小于0.1dB/m的传输损耗的波长。有利地，当光纤以16cm或32cm的弯曲直径弯曲时来测量传输损耗。迄今为止，从来没有人考虑使用包括实心内含物的全实心光纤作为传输光纤来从宽带光源传输光至用于测量和/或照明的装置。特别地，从来没有人考虑这种包括实心内含物的全实心光纤可以构造为具有200nm或更大的传输带宽，以及特别地，令人惊讶的是，包括实心内含物的全实心光纤可以构造为具有200nm或更小、低于1800nm或甚至低于900nm的传输带宽。术语“内含物”指代背景材料中的内含物，其中内含物具有不同于围绕内含物的背景材料的折射率的另一折射率。实心内含物可以例如是与背景材料不同的另一玻璃型内含物和/或掺杂材料内含物(指数变化材料，诸如F、Ge、P、B)、真空内含物或其任意组合。传输光纤的内含物可以具有相同或不同的材料或结构。内含物可以是均质材料或它可以具有不同材料和/或折射率的区域。在内含物包括多个不同折射率的区域的情况下，内含物的折射率被确定为内含物的平均折射率。在本申请的上下文中，短语“一圈内含物”指代通常具有与纤芯基本相同的半径距离并以围绕纤芯的环构造排列的包层内含物。通常，一圈内含物不是完全圆形的，而是成形为具有多个软角，诸如以六边形形状。优选地，一圈内含物的所有内含物具有基本相同尺寸和优选相同材料。短语“径向距离”指代在径向方向上从传输光纤的纤芯的纵轴确定的距离。术语“基本上”在本文中应该指代为包括普通产品差异和公差。纤芯和内含物的直径被确定为纤芯/内含物的特征直径。纤芯或内含物并非总是完全圆形的。特征直径是内含物/纤芯是圆形时圆的直径，或在内含物不是圆形时，特征直径确定为讨论中的内含物/纤芯的最大和最小程度的平均。内含物可具有相同或不同的直径，以及各个内含物的内含物直径可以如所述沿光纤的长度为相同或不同的。在一个实施方式中，包括传输端的传输光纤的传输端部分，以及连接器构件在距离传输端的安装距离处安装以使得传输端穿过连接器构件，连接器构件用于以物理接触连接传输端与接收器波导，优选地接收器光纤，诸如合并在用于照明和/或计量和/或外科手术的装置中的接收器光纤。光纤的传输端是端面。与传输端的安装距离通常是几mm，例如至少2mm，诸如不超过2cm或优选地小于1cm。与传输端的安装距离通常由连接器构件的结构给定。优选地，连接器构件是标准连接器构件，诸如根据标准IEC61754-20、IEC61754-15或IEC61754-13或其等效标准中的至少一个的标准连接器构件。与传输端的安装距离被确定为从传输端至与连接器构件的最接近物理接触的距离。通常，连接器构件具有连接凸缘，其超出传输端延伸以用于与另一连接器构件配对并连接，同时保护所连接的传输端。在连接至所述装置之前，传输端期望地由可移除帽防护。为了最佳连接，传输端有利地被抛光并可选地布置为具有平面，其关于光纤的横截面成例如不超过60度、诸如不超过约30度、诸如从约3至10度、诸如约8度的角度，从而减少端面处的不期望光反射。对于宽带操作，平面的角度通常被选择为折衷的。因此，通常期本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传输光纤组件，其适于传输宽带光并包括传输光纤和连接器构件，所述传输光纤具有一定长度、用于发射光的输入端和用于传输光的传输端，所述传输光纤沿其长度包括纤芯区和围绕所述纤芯区的包层区，其中所述包层区包括具有折射率Nbg的包层背景材料和以实心材料内含物形式的多个微结构，所述内含物具有不超过Ninc的折射率并且在所述传输光纤的纵轴长度上延伸，其中Ninc<Nbg，以及所述包层区中的多个内含物以横截面模式布置以包括围绕所述纤芯区的至少两圈内含物，所述纤芯区具有不超过约15μm的直径，所述连接器构件在包括所述传输端的传输光纤的传输端部分处安装至所述传输光纤，所述传输光纤具有约200nm或更大的、诸如约300nm或更大的、诸如约400nm或更大的、诸如约500nm或更大的传输带宽。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.25 DK PA2015703931.一种传输光纤组件，其适于传输宽带光并包括传输光纤和连接器构件，所述传输光纤具有一定长度、用于发射光的输入端和用于传输光的传输端，所述传输光纤沿其长度包括纤芯区和围绕所述纤芯区的包层区，其中所述包层区包括具有折射率Nbg的包层背景材料和以实心材料内含物形式的多个微结构，所述内含物具有不超过Ninc的折射率并且在所述传输光纤的纵轴长度上延伸，其中Ninc&lt;Nbg，以及所述包层区中的多个内含物以横截面模式布置以包括围绕所述纤芯区的至少两圈内含物，所述纤芯区具有不超过约15μm的直径，所述连接器构件在包括所述传输端的传输光纤的传输端部分处安装至所述传输光纤，所述传输光纤具有约200nm或更大的、诸如约300nm或更大的、诸如约400nm或更大的、诸如约500nm或更大的传输带宽。2.根据权利要求1所述的传输光纤组件，其中所述连接器构件在所述传输光纤的所述传输端部分、距离所述传输端的一定距离处安装至所述传输光纤，以使得所述传输端穿过所述连接器构件，所述连接器构件用于以物理接触连接所述传输端与接收器波导，优选地接收器光纤，诸如合并在用于照明和/或计量和/或外科手术的装置中的接收器光纤。3.根据权利要求1或权利要求2所述的传输光纤组件，其中针对所述传输带宽内的至少一个波长并沿至少所述传输端部分的传输光纤具有恒定模场直径，优选地，所述传输光纤至少沿所述传输端部分具有所述传输带宽内的恒定模场直径与波长分布。4.根据前述权利要求中任一项所述的传输光纤组件，其中所述传输光纤至少沿所述传输端部分具有针对所述传输波长的模场直径，其中所述模场直径的范围是所述范围的最低模场直径的约30％或更小，诸如约20％或更小，诸如约15％或更小，诸如约10％或更小。5.根据前述权利要求中任一项所述的传输光纤组件，其中针对所述传输带宽内的至少一个波长并沿至少所述传输端部分的传输光纤具有恒定数值孔径NA和小于0.5dB/m、诸如小于约0.2dB/m的传播损耗。6.根据前述权利要求中任一项所述的传输光纤组件，其中所述传输光纤针对所述传输带宽内的至少一个波长是单模的，优选地，所述传输光纤针对传输带宽的至少约50％，诸如至少约80％、诸如针对所述传输光纤的整个传输带宽是单模的。7.根据前述权利要求中任一项所述的传输光纤组件，其中所述传输光纤是偏振保持光纤(PM光纤)，优选地所述传输光纤包括一个或多个应力元件。8.根据前述权利要求中任一项所述的传输光纤组件，其中所述纤芯区具有不超过约10μm的直径，诸如从约3μm至约8μm，诸如从约4μm至约6μm，优选地所述纤芯区具有沿大部分传输光纤、诸如优选沿所述传输光纤的80％长度的基本相同直径。9.根据前述权利要求中任一项所述的传输光纤组件，其中所述纤芯区的直径沿可选地除所述传输光纤的一个或多个组成段之外的传输光纤的长度基本相同。10.根据前述权利要求中任一项所述的传输光纤组件，其中所述传输光纤具有约0.7或更少、诸如从约0.3至约0.65、诸如从约0.4至约0.6的纤芯区直径与节距比d/Λ。11.根据前述权利要求中任一项所述的传输光纤组件，其中所述包层区中的多个内含物以横截面模式布置以包括围绕所述纤芯区的至少四圈内含物、诸如围绕所述纤芯区的至少五圈内含物，所述各圈内含物以节距模式、双节距模式、三节距模式、半节距模式、或其组合来布置，其中所述节距被确定为所述纤芯区和所述内含物之间的最小中心至中心距离。12.根据前述权利要求中任一项所述的传输光纤组件，其中所述纤芯区具有折射率Ncore，以及所述包层区具有有效折射率Nclad，以及所述包层背景材料的折射率Nbg基本等于所述纤芯区的折射率Ncore。13.根据前述权利要求中任一项所述的传输光纤组件，其中所述传输光纤是硅纤维以及所述实心内含物是下掺杂硅，优选地，彼此独立的实心内含物是掺杂有氟和/或硼和/或包括F和/或B原子的组分中的至少一种的硅，优选地针对所述传输带宽内的至少一个波长并彼此独立的所述实心内含物具有从约10-3至约10-2的关于所述包层背景材料的折射率Nbg的折射率差异。14.根据前述权利要求中任一项所述的传输光纤组件，其中所述内含物具有基本相同的折射率Ninc。15.根据前述权利要求1-10中任一项所述的传输光纤组件，其中所述内含物的n具有不同折射率Ninc(n)，其中n是不超过内含物个数的整数，诸如不超过10，诸如2-4。16.根据权利要求15所述的传输光纤组件，其中一圈内含物中的内含物包括具有不同折射率的两个或多个内含物。17.根据权利要求15所述的传输光纤组件，其中一圈内含物中的各内含物具有基本相同的折射率，可选地一圈内含物的各内含物具有不同于另一圈内含物的各内含物的折射率，优选地，一圈内含物的各内含物具有相比更靠近所述纤芯区的另一圈内含物的各内含物来说更高的折射率。18.根据前述权利要求中任一项所述的传输光纤组件，其中所述实心内含物具有相同或不同的直径，优选地直径不超过约5μm、诸如不超过约3μm、诸如从约0.2至约1μm、诸如从约0.4-0.8μm。19.根据前述权利要求中任一项所述的传输光纤组件，其中所述传输光纤是全实心光纤，优选地所述传输光纤是完全硅纤维，其中所述纤芯区、所述包层区和/或所述内含物被掺杂以达到它们各自的折射率。20.根据前述权利要求中任一项所述的传输光纤组件，其中所述传输光纤的传输带宽包括从约400nm至约900nm范围内的波长，优选地，所述传输光纤的传输带宽包括至少约100nm的带宽，诸如至少约200nm的带宽，诸如至少约300nm的带宽，诸如至少约400nm的带宽，诸如在从约400nm至约900nm范围内的整个带宽。21.根据权利要求20所述的传输光纤组件，其中所述传输光纤的传输带宽包括低于800nm、诸如低于700nm、诸如低于600nm、诸如低于500nm的波长。22.根据前述权利要求中任一项所述的传输光纤组件，其中所述传输光纤的传输带宽包括约1100nm至2400nm范围内的波长，优选地，所述传输光纤的传输带宽包括至少约100nm的带宽，诸如至少约200nm的带宽、诸如至少约300nm的带宽、诸如至少约400nm的带宽、诸如在从约1100nm至2400nm范围内的整个带宽。23.根据前述权利要求中任一项所述的传输光纤组件，其中所述传输光纤具有从约5cm至约100m，诸如从约10cm至约30m，诸如从约20cm至约20m，诸如从约30cm至约10m的长度。24.根据前述权利要求中任一项所述的传输光纤组件，其中所述传输光纤包括至少一个组成段，所述组成段被配置用于分离来自所述传输光纤的光和/或用于将光组合至所述传输光纤中，所述组成段优选地是全光纤组成段。25.根据权利要求19所述的传输光纤组件，其中所述传输光纤包括熔接式耦合器，其中所述熔接式耦合器在所述组成段处熔接至所述传输光纤以可选地用于将光耦合至所述传输光纤。26.根据权利要求19或权利要求20所述的传输光纤组件，其中所述传输光纤组件包括熔接式分束器，其中所述熔接式分束器在所述组成段处熔接至所述传输光纤以用于分离来自所述传输光纤的一部分光，优选地，所述分离出的光部分占5-95％功率的光，其中所述分离出的光部分具有与光被分离处的光部分基本相同的波长分布。27.根据权利要求21所述的传输光纤组件，其中所述熔接式分束器包括用于传输光的双传输光纤，所述双传输光纤包括双传输端以及从所述组成段至所述双传输端延伸的长度，并且包括沿其长度的纤芯区和围绕所述纤芯区的包层区，其中所述包层区包括具有折射率TNbg的包层背景材料和以实心材料内含物形式的多个微结构，所述内含物具有不超过TNinc的折射率并且在所述双传输光纤的长度上延伸，其中TNinc&lt;TNbg，以及所述包层区中的多个内含物以横截面模式布置以包括围绕所述纤芯区的至少两圈内含物，优选地，双连接器构件在包括所述双传输端的双传输光纤的双传输端部分处安装至所述双传输光纤。28.根据权利要求19-21中任一项所述的传输光纤组件，其中所述传输光纤组件包括熔接式耦合器和熔接式分束器，其中所述熔接式分束器在第一组成段处熔接至所述传输光纤以及所述熔接式耦合器在更加靠近所述传输光纤的传输端的第二组成段处熔接至所述传输光纤，所述熔接式分束器和所述熔接式耦合器包括环路光纤，其被配置用于延迟通过所述分束器分离出以及通过所述耦合器重新组合至所述传输光纤的光脉冲部分，从而使得分离出并重新组合的光脉冲部分相对于光分离处的光脉冲部分被延迟。29.根据前述权利要求中任一项所述的传输光纤组件，其中所述组件包括输入端连接器构件，所述输入端连接器构件在包括所述输入端的传输光纤的输入端部分处安装至所述传输光纤，所述连接器构件优选地被配置用于将所述输入端物理接触地连接光发射单元。30.根据前述权利要求中任一项所述的传输光纤组件，其中所述组件包括传输...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·韦里奇，M·D·马克，
申请(专利权)人：NKT光子学有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK