被配置成从单模辐射生成单模辐射的多模波导制造技术

本发明专利技术涉及一种被配置成从单模辐射生成单模辐射的多模波导。波导(1)具有折射率分布，该折射率分布包括至少一个最大值，折射率分布的一个或多个最大值分别对应于具有期望阶模的出口辐射(11)强度的至少一个最大值，波导(1)还具有至少一种掺杂离子，至少一种掺杂离子被配置成吸收泵浦辐射(31)，一种或多种掺杂离子具有掺杂离子的浓度分布，掺杂离子的浓度分布包括至少一个最大值。分布包括至少一个最大值。分布包括至少一个最大值。

【技术实现步骤摘要】
被配置成从单模辐射生成单模辐射的多模波导


[0001]本专利技术涉及波导领域。特别地，本专利技术涉及多模波导，例如多模光纤。

技术介绍

[0002]多模波导通常不用于激光放大器。实际上，多模波导使得可能同时传播辐射的多个横模。因此，在多模波导的入口处基本上为单模并且在波导中传播单模的辐射在出口处变成比单模辐射更发散的多模辐射。因此，这限制了多模波导在许多应用中的使用，例如生物成像、光探测和测距(“Light Detection And Ranging，LIDAR”)、激光标识、光谱学、显微光谱学等。为了使波导的出口模式的数量最小化，使用单模波导似乎是一个很好的解决方案。然而，这种类型的波导对于可以从该波导传播的激光辐射的功率是有限的。多模波导使得能够传播具有比单模波导中可能的功率更大的功率的激光辐射。此外，多模光纤的宽度通常大于单模光纤的宽度。这种较大的宽度使得可能推迟显著的寄生非线性效应，这保持了激光辐射的光谱质量。因此，在多模波导中激光辐射在减少数量的模上的传播对于保证在波导的出口处具有良好空间和光谱质量的激光辐射是非常有意义的。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是通过提出一种波导来克服多模光纤的缺点，该波导可以使将辐射引导到所述波导的出口的模的数量最小化。
[0004]为此，本专利技术涉及一种多模非线性波导，该多模非线性波导被配置成在空间域和时间域中从基本上单模的入口辐射中生成具有期望阶模的基本上单模的出口辐射，入口辐射与泵浦辐射耦合。
[0005]根据本专利技术，波导具有：
[0006]‑
折射率分布，折射率分布取决于波导的横向横截面，折射率分布包括至少一个最大值，折射率分布的一个或多个最大值分别对应于具有期望阶模的出口辐射的强度的至少一个最大值；
[0007]‑
至少一种掺杂离子，至少一种掺杂离子被配置成吸收泵浦辐射，一种或多种掺杂离子具有取决于波导的横向横截面的掺杂离子的浓度分布，掺杂离子的浓度分布包括至少一个最大值。
[0008]因此，由于波导，可以通过自成像和通过克尔(Kerr)效应产生周期性折射率网络，这使得模之间能够进行能量交换，使得来自所有模的能量被传递到期望模。
[0009]另外，波导具有圆筒形芯体和覆盖圆筒形芯体的外周护套。
[0010]以非限制性方式，折射率分布具有钟形状。
[0011]有利地，折射率分布相对于波导的中心轴线不对称。
[0012]例如，波导被缠绕以引起折射率分布的不对称。
[0013]根据一个特性，取决于横向横截面的折射率分布响应于以下条件：
[0014][0015]其中：
[0016]R对应于圆筒形芯体的半径，
[0017]n1对应于圆筒形芯体的最大折射率，
[0018]n2对应于外周护套的折射率，
[0019]λ0对应于入口辐射的波长。
[0020]根据另一个特性，波导形成绝热的锥形光纤。
[0021]以非限制性方式，根据横向横截面的掺杂离子的浓度分布具有钟形状。
[0022]有利地，取决于横向横截面的掺杂离子的浓度相对于波导的中心轴线不对称。
[0023]本专利技术还涉及一种放大器系统。
[0024]根据本专利技术，该系统包括：
[0025]‑
至少一个如上所述的波导，
[0026]‑
辐射源，该辐射源被配置成在空间域和时间域中生成基本上单模的入口辐射，
[0027]‑
至少一个泵浦辐射源，泵浦辐射源被配置成生成能够被一种或多种掺杂离子吸收的泵浦辐射，
[0028]‑
耦合装置，该耦合装置被配置成在在波导中传播由辐射源生成的入口辐射和泵浦辐射之前耦合该由辐射源生成的入口辐射和泵浦辐射。
[0029]根据一个特性，由辐射源生成的入口辐射也是相位阻挡的纵模辐射。
附图说明
[0030]通过阅读参照附图的描述，本专利技术及其特征和优点将更清楚地显现，其中：
[0031]‑
图1表示包括波导的放大器系统的实施例的横截面视图，
[0032]‑
图2表示波导的折射率分布的示例，
[0033]‑
图3表示通过自成像产生的周期性网络的周期性图像，
[0034]‑
图4表示由于克尔效应，从图3的周期性网络中产生的折射率网络。
具体实施方式
[0035]图1表示波导1的实施例。所述波导1被配置成在空间域和时间域中从基本上单模的入口辐射21中生成具有期望阶模的基本上单模的出口辐射11。入口辐射21与泵浦辐射31耦合。
[0036]基本上单模的辐射对应于具有减少数量的纵模和空间模的辐射。例如，基本上单模的辐射具有大约一到五个纵模和空间模。
[0037]根据波导1的横向横截面，波导1具有(折射)折射率分布15，该折射率分布包括至少一个(折射率)最大值16(图2)。折射率分布15的一个或多个最大值16分别对应于具有期望阶模的出口辐射11强度的至少一个最大值。
[0038]波导1还具有至少一种掺杂离子，至少一种掺杂离子被配置成吸收泵浦辐射31。一种或多种掺杂离子具有根据波导1的横向横截面的掺杂离子的浓度分布，掺杂离子的浓度分布包括掺杂离子的浓度的至少一个最大值。
[0039]以非限制性的方式，一种或多种掺杂离子可对应于镱离子或钕(铒、铥等)。
[0040]因此，配置的多模波导1使得能够将在波导1中传播自身的模朝向期望阶模进行功率传递。例如，该多模波导使得能够将在波导1中传播自身的高阶模朝向单个低阶模、特别是朝向基模进行功率传递。
[0041]与泵浦辐射31耦合的入口辐射21在波导1中的传播对于入口辐射21的波长和泵浦辐射31的波长产生周期性或准周期性折射率网络7。周期性折射率网络7来自于自成像(或“泰伯(Talbot)”效应)和克尔效应。
[0042]自成像使得可以在波导1的特定长度的端部处周期性地获得在波导1的入口处的入射辐射41的图像6。特定长度对应于波导1的所有入口模处于它们相同的相对相位状态的长度。图3表示波导1中的位置，在该位置中，波导1的入口模以它们相同的相对相位状态被定位。因此，入射辐射41的图像6在波导中沿辐射的传播方向周期性地再现。因此，自成像使得可以产生周期性或非周期性网络。该网络是周期性的或非周期性的，这取决于波导1的分布在直径上是稳定的或发展的。
[0043]克尔效应使得可以通过在所述波导1中传播自身的辐射来调制波导1的折射率。因此，克尔效应将由自成像产生的周期性或非周期性网络转换为周期性或非周期性网络折射率网络7。图4表示从图3的周期性或非周期性网络中获得的周期性或非周期性折射率网络7。
[0044]优选地，由于拉曼(Ramen)效应在网络的节点处的高增益，则拉曼效应也可以是折射率网络7的修改的起源。
[0045]周期性或非周期性折射率网络7使得能够支持四波混频，并因此打破模之间的正交性，并使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.非线性多模波导(1)，所述非线性多模波导被配置成在空间域和时间域中从基本上单模的入口辐射(21)中生成具有期望阶模的基本上单模的出口辐射(11)，所述入口辐射(21)与泵浦辐射(31)耦合，其特征在于，所述波导具有：
‑
折射率分布(15)，所述折射率分布取决于所述波导(1)的横向横截面，所述折射率分布包括至少一个最大值(16)，所述折射率分布(15)的一个或多个最大值(16)分别对应于具有所述期望阶模的所述出口辐射(11)的强度的至少一个最大值；
‑
至少一种掺杂离子，所述至少一种掺杂离子被配置成吸收所述泵浦辐射(31)，一种或多种掺杂离子具有取决于所述波导(1)的所述横向横截面的掺杂离子的浓度分布，所述掺杂离子的浓度分布包括至少一个最大值。2.根据权利要求1所述的波导，其特征在于，所述波导(1)具有圆筒形芯体(12)和覆盖所述圆筒形芯体(12)的外周护套(13)。3.根据权利要求1和2中任一项所述的波导，其特征在于，所述折射率分布(15)具有钟形状。4.根据权利要求1至3中任一项所述的波导，其特征在于，所述折射率分布(15)相对于所述波导(1)的中心轴线(14)不对称。5.根据权利要求1至4中任一项所述的波导，其特征在于，所述波导被缠绕以引起所述折射率分布(15)的不对称。6.根据权利要求1至5中任一项所述的波导，其特征在于，取决于所述横向横截面的所述折射率分布(15)响应于以下条件：...

【专利技术属性】
技术研发人员：盖伊，
申请(专利权)人：利摩日大学国家科学研究中心，
类型：发明
国别省市：