中紅外超連續譜的產生方法
【專利摘要】一種中紅外超連續譜的產生方法，用超短脈沖通過透鏡對石英光子晶體光纖泵浦得到中紅外超連續譜，利用本發明方法可以在石英光纖中產生20dB帶寬為1940nm覆蓋1630到3570nm的中紅外超連續譜光源。
【專利說明】中紅外超連續譜的產生方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及中紅外超連續譜，特別是一種中紅外超連續譜的產生方法。
【背景技術】
[0002]中紅外超連續譜光源因其在眾多領域，比如:光譜學、顯微鏡、醫學診斷及生物醫學等有重要應用而成為廣泛研宄的課題。石英光子晶體光纖(photonic crystal fiber，簡記為PCF)的出現使高功率超連續譜光源的產生實現了重大突破。利用連續光和超短脈沖泵浦石英PCF產生超連續譜光源的研宄已被廣泛報導。采用石英玻璃產生超連續譜光源具有以下優勢:第一，石英玻璃具有很高的轉變溫度，使用溫度可達1000°C以上，而典型的氟鋯玻璃只有200多度。第二，大部分光纖激光器的輸出尾纖都是石英光纖，因此由石英玻璃拉制成的光纖易與泵浦光纖激光器熔接。第三，石英玻璃能很容易地拉制成微結構光纖。第四，由石英玻璃拉制成的光纖具有很高的強度，至少比軟玻璃光纖大一個數量級。第五，石英玻璃的原材料易于獲得且價格相對較低。
[0003]關于石英光纖中超連續譜光源產生的報導較多，但是由于石英玻璃色散和累計損耗的限制都無法將光譜展寬到3 μπι以上。
【發明內容】
[0004]為克服上述現有技術的不足，本發明提供一種中紅外超連續譜的產生方法。利用本方法可以在石英光纖中產生20dB帶寬為1940nm覆蓋1630到3570nm的中紅外超連續譜光源。
[0005]本發明的技術解決方案如下:
[0006]一種中紅外超連續譜的產生方法，其特點在于該方法是用超短脈沖通過透鏡對石英光子晶體光纖泵浦得到中紅外超連續譜，所述的石英光子晶體光纖為內外包層空氣孔排列為六角形的雙包層光子晶體光纖，內層空氣孔直徑、外層空氣孔直徑巾2與孔間距Λ分別為:Φι=0?3μπι、Φ2=1?3μηι，A = 1 ~ 4 μ m,光纖長度:L = 5?15cm ;所述的超短脈沖為1.95 μ m超短脈沖，脈沖峰值功率為:30?60kW，脈寬為:1?10ps，平均功率為:20ff ?50ffo
[0007]所述的光子晶體光纖的制備方法包括下列步驟:
[0008]1)準備內外直徑比值為Φ^Λ的石英管，內外包層比值為Φ2/Λ的石英管，以及內徑為13mm的石英套管；
[0009]2)在拉絲溫度為1800°C的條件下，在拉絲機上將內外直徑比值為(^/Λ的石英管拉制成外徑為1mm的內包層毛細管，將內外直徑比值為Φ2/Λ的石英管拉制成外徑為1mm的外包層毛細管；
[0010]3)將上述毛細管兩端密封后，留一根不密封的毛細管用作纖芯，利用堆積法將所述的兩端密封的外包層毛細管在邊長為14_六角模具內密集排列，將內三層毛細管替換為內包層毛細管，中心的一根替換為兩端開口的毛細管，形成毛細管束；
[0011]4)將外套管一端封閉，在該外套管的封閉端接一抽氣的細管，然后將所述的毛細管束裝入所述的外套管中，形成預制棒；
[0012]5)將所述的預制棒在有抽氣設備的拉絲機上拉制成所述的石英光子晶體光纖；
[0013]6)用光纖切割機將所述的石英光子晶體光纖切割出長度為L = 5?15cm，即為所述的石英光子晶體光纖。
[0014]本發明的有益效果是:
[0015]利用本發明方法可以在石英光纖中產生20dB帶寬為1940nm覆蓋1630到3570nm的中紅外超連續譜光源。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為用于產生高功率超連續譜的石英光纖截面圖；
[0017]圖2為本發明實施例1的光纖色散和限制損耗曲線圖；
[0018]圖3為本發明實施例2的光纖色散和限制損耗曲線圖；
[0019]圖4為本發明實施例1、2的超連續譜。
【具體實施方式】
[0020]為了更好的理解本發明，下面結合實施例和附圖進一步闡述本發明的內容，但本發明的內容不局限于下面的實施例。
[0021]實施例1
[0022]一種中紅外超連續譜的產生方法，用超短脈沖通過透鏡對石英光子晶體光纖泵浦得到中紅外超連續譜，所述的光子晶體光纖的結構參數為:1 μπι、Φ 2= 1.5 μπι，Λ =2 μ m，L = 10cm。選用的泵浦脈沖參數如下:脈寬為5ps，波長為1.95 μ m，峰值功率為40kW。所述的光子晶體光纖的制備方法包括下列步驟:
[0023]1)準備內外直徑比值為0.5的石英管，內外包層比值為0.75的石英管，以及內徑為13mm的石英套管；
[0024]2)在拉絲溫度為1800°C的條件下，在拉絲機上將內外直徑比值為(^/Λ的石英管拉制成外徑為ι_的內包層毛細管，內外直徑比值為φ2/λ的石英管拉制成外徑為ι_的外包層毛細管；
[0025]3)將上述毛細管兩端密封后(留一根不密封的毛細管用作纖芯)，利用堆積法將所述的兩端密封的外包層毛細管在邊長為14_六角模具內密集排列，將內三層毛細管替換為內包層毛細管，中心的一根替換為兩端開口的毛細管，形成毛細管束；
[0026]4)將外套管一端封閉，在該外套管的封閉端接一抽氣的細管，然后將所述的毛細管束裝入所述的外套管中，形成預制棒；
[0027]5)將所述的預制棒在有抽氣設備的拉絲機上拉制成所述光纖。
[0028]6)用光纖切割機切割10cm的光纖，利用透鏡將所述泵浦脈沖耦合進該光纖，便可得到中紅外超連續譜光源。如圖4中曲線b所示。圖2為本發明實施例1的光纖色散和限制損耗曲線圖。
[0029]實施例2
[0030]一種中紅外超連續譜的產生方法，用超短脈沖通過透鏡對石英光子晶體光纖泵浦得到中紅外超連續譜，所述的光子晶體光纖的結構參數為:(^= 1.2 μm、Φ 2= 2.1 μπι,Λ = 3 μ m，L = 9cm。選用的泵浦脈沖參數如下:脈寬為5ps，波長為1.95 μ m，峰值功率為40kW。所述的光子晶體光纖的制備方法包括下列步驟:
[0031]1)準備內外直徑比值為0.4的石英管，內外包層比值為0.7的石英管，以及內徑為13mm的石英套管；
[0032]2)在拉絲溫度為1800°C的條件下，在拉絲機上將內外直徑比值為(^/Λ的石英管拉制成外徑為ι_的內包層毛細管，內外直徑比值為φ2/λ的石英管拉制成外徑為ι_的外包層毛細管；
[0033]3)將上述毛細管兩端密封后(留一根不密封的毛細管用作纖芯)，利用堆積法將所述的兩端密封的外包層毛細管在邊長為14_六角模具內密集排列，將內三層毛細管替換為內包層毛細管，中心的一根替換為兩端開口的毛細管，形成毛細管束；
[0034]4)將外套管一端封閉，在該外套管的封閉端接一抽氣的細管，然后將所述的毛細管束裝入所述的外套管中，形成預制棒；
[0035]5)將所述的預制棒在有抽氣設備的拉絲機上拉制成所述光纖。
[0036]6)用光纖切割機切割10cm的光纖，利用透鏡將所述泵浦脈沖耦合進該光纖，便可得到中紅外超連續譜光源。如圖4中曲線c所示。圖3為本發明實施例2的光纖色散和限制損耗曲線圖。
[0037]實驗表明，利用本發明方法可以在石英光纖中產生20dB帶寬為1940nm覆蓋1630到3570nm的中紅外超連續譜光源。
【權利要求】
1.一種中紅外超連續譜的產生方法，其特征在于該方法是用超短脈沖通過透鏡對石英光子晶體光纖泵浦得到中紅外超連續譜，所述的石英光子晶體光纖為內外包層空氣孔排列為六角形的雙包層光子晶體光纖，內層空氣孔直徑、外層空氣孔直徑巾2與孔間距λ分別為:(^=0 ?3μπκ Φ 2= I ~ 3 μ m, A = I ~ 4 μ m,光纖長度:L = 5 ?15cm ;所述的超短脈沖為1.95 μ m超短脈沖，脈沖峰值功率為:30?60kW，脈寬為?10ps，平均功率為:20ff ?50ffo
2.根據權利要求1所述的中紅外超連續譜的產生方法，其特征在于所述的光子晶體光纖的制備方法包括下列步驟: 1)準備內外直徑比值為Φ^Λ的石英管，內外包層比值為Φ2/Λ的石英管，以及內徑為13mm的石英套管； 2)在拉絲溫度為1800°C的條件下，在拉絲機上將內外直徑比值為Φ/Λ的石英管拉制成外徑為1_的內包層毛細管，將內外直徑比值為Φ2/Λ的石英管拉制成外徑為1_的外包層毛細管； 3)將上述毛細管兩端密封后，留一根不密封的毛細管用作纖芯，利用堆積法將所述的兩端密封的外包層毛細管在邊長為14mm六角模具內密集排列，將內三層毛細管替換為內包層毛細管，中心的一根替換為兩端開口的毛細管，形成毛細管束； 4)將外套管一端封閉，在該外套管的封閉端接一抽氣的細管，然后將所述的毛細管束裝入所述的外套管中，形成預制棒； 5)將所述的預制棒在有抽氣設備的拉絲機上拉制成所述的石英光子晶體光纖； 6)用光纖切割機將所述的石英光子晶體光纖切割出長度為L= 5?15cm，即為所述的石英光子晶體光纖。
【文檔編號】H01S3/094GK104505700SQ201410779010
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月16日 優先權日:2014年12月16日
【發明者】高娟娟, 廖梅松, 李夏, 高松 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所