中空芯光纤和激光系统技术方案

本发明专利技术公开了中空芯光纤和激光系统。一种中空芯光子晶体光纤(PCF)，包括外包层区域和由外包层区域围绕的7个中空管。中空管中的每一个熔合到外包层以形成限定内包层区域和由内包层区域围绕的中空芯区域的环。中空管彼此不接触，但以距相邻中空管的距离布置。中空管各自具有平均外直径d2和平均内直径d1，其中d1/d2等于或大于约0.8，诸如等于或大于约0.85，诸如等于或大于约0.9。还公开了一种激光系统。系统。系统。

【技术实现步骤摘要】
中空芯光纤和激光系统
[0001]本申请是2018年6月22日提交的申请号为201680075508.5、专利技术名称为“中空芯光纤和激光系统”的专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及中空芯光子晶体光纤和包括这种中空芯光纤的激光系统。

技术介绍

[0003]中空芯光子晶体光纤(PCF)已被公知多年，并且在一些应用中，由于其非常低的传播损耗、低非线性效应和高损伤阈值，与实心芯PCF相比非常有吸引力。
[0004]中空光纤是这样的光纤，其基本上在中空区域内引导光，使得只有很小部分的光功率在围绕芯体的固体光纤材料中传播。中空区域可以填充空气或任何其它气体，或者可以将其抽空以具有非常低的气体压力。
[0005]多年来已经开发了几种类型的中空芯PCF，诸如例如在US6892018中描述的中空芯光子带隙光纤，例如在US8306379中描述的Kagome设计型光纤。
[0006]Kagome型光纤借助于抗谐振效应引导光，并且允许比在光子带隙光纤中实现的基本更宽的光谱传输。
[0007]近年来，这种中空芯抗谐振光纤(ARF)已被深入研究，特别是其目的是进一步在低损耗和宽光谱传输方面改进光纤。
[0008]为了减少衰减，Kolyadin等人在光学快报(Optics Express)2013年第21卷第9514至9519页提出了一种具有由8个相同毛细管围绕的中空芯的中空芯光纤。得出的结论是，为了减少损耗，较大的芯尺寸是优选的，并且通过增加包层中的毛细管数量可以实现减少的损耗。r/>[0009]现有技术的中空芯抗谐振光纤的另一个缺点是它们不是纯粹的单模波导，因为它们也支持一些高阶模(HOM)。由于这些HOM通常具有相对较低的损耗，所以很难在没有HOM污染的情况下发射纯LP01模态，并且可以通过弯曲或外部应力来激发其它HOM。
[0010]为了试图解决这个问题并实现尽可能高的HOM抑制，同时保持LP01模态的合理低损耗，在Gunedi等人在2015年8月27日康奈尔大学图书馆arXiv：1508.06747[物理光学(physics.optics)]“由较高阶模态的谐振滤波的宽频带鲁棒单模中空芯PCF(Broad
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band robustly single
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mode hollow
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core PCF by resonant filtering of higher order modes)”中提出了改进的光纤设计。在这篇文章中描述的ARR光纤包括由六个均匀间隔且非接触的毛细管(在下文中也称为中空管)围绕的中空芯(内直径D)，其具有壁厚t和内直径d，被支撑在厚壁支撑毛细管内。非触摸的玻璃元件具有定制的模态，以确保与较高阶的芯模态的谐振相位匹配耦合，使得它们以非常高的速率泄漏到支撑固体玻璃护套中。已经发现，在光纤以低损耗引导的宽波长带上可以实现非常高的HOM抑制，只要比率d/D≈0.68且管壁T的壁足够薄即t/D＝0.01。
[0011]WO15185761描述了一种类似的抗谐振中空芯光纤，其包括限定内包层表面的第一
管状包层元件，附接到包层表面并一起限定具有有效半径的芯体的多个第二管状元件，第二管状元件以间隔开的关系布置，并且第二管状元件的相邻一个管状元件与其之间具有间隔，以及多个第三管状元件，各自嵌套在第二管状元件的相应一个管状元件内。得出的结论是用于抑制HOM的最优的管数是6。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的是提供一种缓解上述至少一个缺点的中空芯PCF。
[0013]在一个实施例中，目的是提供具有高光谱传输和高HOM抑制的中空芯PCF。
[0014]在一个实施例中，目的是提供具有高单模传输效率并且对弯曲基本上不敏感的中空芯PCF。
[0015]在一个实施例中，目的是提供一种中空芯PCF，其以简单的方式可以被设计成具有期望的低损耗传输带，其具有至少约50nm的带宽并且优选地具有小于约50dB/Km的传输损耗。
[0016]在一个实施例中，目的是提供具有包括在约400nm至约1200nm范围内的波长的传输带的中空芯PCF。
[0017]这些和其它目的已经通过如权利要求书所定义的以及如下文所描述的本专利技术或其实施例解决。
[0018]已经发现，本专利技术或其实施例具有许多其它优点，这对于本领域技术人员而言从以下描述中将是清楚的。
[0019]短语“径向距离”是指从中空芯的中心轴线沿径向方向确定的距离。短语“径向方向”是从芯中心轴线并且径向向外的方向。
[0020]本文的术语“基本上”应该被认为是指包括普通的产品差异和公差。
[0021]术语“约”通常用于包括测量不确定度内的内容。当在范围内使用时，术语“约”在本文应该被认为是指在该范围内包括测量不确定度内的内容。
[0022]应该强调的是，当在本文中使用的术语“包括/包含”应被解释为开放术语，即应当被认为是指明具体描述的特征(诸如元件、单元、整数、步骤组分及其组合)的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它描述的特征。
[0023]在整个说明书或权利要求书中，除非上下文另有指明或要求，否则单数包含复数。
[0024]除非另有指明或从上下文中清楚，否则直径、厚度和其它结构值在中空芯PCF的截面视图中可见。
[0025]本专利技术的中空芯光子晶体光纤(PCF)包括外包层区域和由外包层区域围绕的7个中空管。中空管中的每一个熔合到外包层以形成限定内包层区域和由内包层区域围绕的中空芯区域的环。中空管彼此不接触。已经发现，中空管各自具有被称为d2的平均外直径和被称为d1的平均内直径对于抑制不期望的高阶模态是有利的。比率dl/d2等于或大于约0.8。
[0026]相应的中空管的平均外直径d2和/或平均内直径可以从中空管到中空管相同或不同。
[0027]在一个实施例中，d1和/或d2对于中空管中的至少三个是基本上相同的，诸如对于所有七个中空管。
[0028]根据本专利技术以及针对现有技术的中空芯PCF的所有教导，令人惊讶地发现，具有存
在七个非接触管的非接触内包层结构的中空芯PCF比具有六个非接触内包层管的上述中空芯PCF提供了高阶模态(HOM)的更大程度的抑制。特别地并且如示例中所示，已经发现具有七个非接触管的本专利技术的中空芯PCF对方位角数大于1(诸如第三阶HOM)的HOM的抑制增加，同时在低于2μm，优选低于1.5μm的至少一个传输带的基模中具有低损耗。
[0029]术语“传输带”在本文中用于指具有至少约10nm，诸如至少约25nm，并且优选地至少约50nm或甚至至少约100nm的传输波长的带宽的带。
[0030]术语“低损耗传输带”是指其基模中的光的传输带，传输损耗小于约100dB/km，优选小于约60dB/km，并且更优选小于约50dB/km。
[0031]进一步发现，通过增加比率d1/d2，可以在甚至更低的波长处实现低损耗传输带，诸如包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中空芯光子晶体光纤(PCF)，其包括外包层区域和由所述外包层区域围绕的7个中空管，其中所述中空管中的每一个熔合到所述外包层区域以形成限定内包层区域以及由所述内包层区域围绕的中空芯区域的环，其中所述中空管彼此不接触，以及其中所述中空管中的每一个包括具有壁厚的芯中心面向区域，并且所述中空管中的至少一个具有与所述中空管中的至少一个其它中空管不同的壁厚。2.根据权利要求1所述的中空芯光子晶体光纤，其中所述中空管中的至少一个具有比所述中空管中的至少一个其它中空管的壁厚大至少5％、诸如比所述中空管中的至少一个其它中空管的壁厚大至少10％的壁厚。3.根据权利要求1所述的中空芯光子晶体光纤，其中所述中空管中的至少一个没有嵌套子管，所述嵌套子管具有小于所述中空管的平均内直径d1的平均外子管直径，并且布置在所述中空管的中空结构中并熔合到所述中空管。4.根据权利要求1所述的中空芯光子晶体光纤，其中所述中空管中的至少一个包括嵌套子管，所述嵌套子管布置在所述中空管的中空结构中并熔合到所述中空管，所述子管具有基本小于所述中空管的平均内直径d1的平均外直径d
sub
，诸如其中所述平均外直径d2
sub
高达所述中空管的0.9*d2。5.根据权利要求1所述的中空芯光子晶体光纤，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：NKT光子学有限公司，
类型：发明
国别省市：