光纤和光源装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种光纤和光源装置，该光纤具有短的零色散波长、高的非线性度，并可以以高效率产生宽频带超连续谱光，该光源装置可以通过使用所述光纤来输出宽频带超连续谱光。光源装置包括：种子光源，其输出中心波长为1000nm以上且1650nm以下的光；以及光纤，其接收从种子光源输出的光，允许光传播通过光纤，在光传播通过光纤的同时根据非线性光学现象产生具有扩展波段的宽频带光，并且输出宽频带光。光纤由石英玻璃构成，具有1290nm至1350nm的零色散波长，并且在波长为1550nm时具有14μm

Optical fiber and light source device

The present invention provides a light source device and optical fiber, the optical fiber with zero dispersion wavelength, short high nonlinearity, and can efficiently generate broadband supercontinuum light, the light source device by using the optical fiber to output broadband supercontinuum light. The light source device comprises a seed light source, the output wavelength is above 1000nm and below 1650nm light; and the optical fiber, the light output from the light receiving seed, allowing the light propagating through the optical fiber, the light propagates through the fiber at the same time, according to the nonlinear optical phenomenon has spread wide band light, and broadband light output. The optical fiber is composed of quartz glass with zero dispersion wavelength from 1290nm to 1350nm, and has a wavelength of 1550nm at 14 m

【技术实现步骤摘要】
光纤和光源装置
本专利技术涉及光纤和光源装置。
技术介绍
当例如皮秒级或飞秒级的短脉冲光等高强度光、约纳秒级的脉冲光或连续光传播通过例如光纤等非线性介质时，已知的是，根据在非线性介质中发生的非线性光学现象来产生具有扩展频段的宽频带光。根据该现象而得到的宽频带光被称为超连续谱(SC)光。因为SC光具有例如宽频带、高输出及平谱等特性，所以可以期望的是，这种SC光将被应用于例如光学测量或近红外线光谱分析。W.J.Wadsworth等人的“Supercontinuumandfour-wavemixingwithQ-switchedpulsesinendlesslysingle-modephotoniccrystalfibres(无截止单模光子晶体光纤中的超连续谱以及具有调Q脉冲的四波混频)”，OPTICSEXPRESS，Vol.12，No.2，pp.299-309描述了通过使用光子晶体光纤(PCF)作为使非线性光学现象发生的光纤来产生SC光的结果。然而，PCF具有多个孔在光纤的横截面中沿轴向延伸的特殊结构，从而产生如下问题：PCF的制造成本较高。因此，存在许多描述了通过使用如下高非线性光纤来产生SC光的报告(例如，参见JP2007-279704A(在下文中称为“专利文献1”)以及JP2010-49089A(在下文中称为“专利文献2”))，该高非线性光纤具有：芯部，其使用石英玻璃作为基材，并具有高折射率；以及包层，其具有低折射率。这些高非线性光纤具有不包括任何孔的简单实心结构。然而，在使用高非线性光纤的现有技术中的实现手段中，难以将SC光波段扩展至2400nm以上的长波长以及850nm以下的短波长。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供：一种光纤，其具有高的非线性度，并可以以高效率产生宽频带SC光；以及一种光源装置，其可以通过使用该光纤来输出宽频带SC光。根据本专利技术的光纤由石英玻璃构成，具有1290nm至1350nm的零色散波长，并且在波长为1550nm时具有14μm2以下的有效面积。根据本专利技术的光纤的光纤截止波长可以为1650nm以上且2300nm以下。波长为1550nm时的色散可以为10ps/nm/km以上且22ps/nm/km以下。波长为1550nm时的非线性折射率可以为6.0×10-20m2/W以上。根据本专利技术的光纤可以包括：芯部，其具有折射率n1和直径2a，并包含锗；凹陷部分，其包围芯部，具有折射率n2和外径2b，并包含氟；以及包层，其包围凹陷部分，并具有折射率n3。光纤可以具有关系n1>n3≥n2。芯部相对于凹陷部分的相对折射率差Δ1可以为3.0％以上且4.2％以下，凹陷部分相对于包层的相对折射率差Δ2可以为-0.8％以上且-0.3％以下，直径2a可以为4.0μm以上且6.0μm以下，并且b/a可以为2.0以上且3.0以下。此外，包层相对于纯二氧化硅的相对折射率差Δclad可以为-0.8％以上且0％以下。根据本专利技术的光源装置包括：种子光源，其输出中心波长为1000nm以上且1650nm以下的光；以及根据本专利技术的光纤，其接收从种子光源输出的光，允许光传播通过光纤，在光传播通过光纤的同时根据非线性光学现象产生具有扩展波段的宽频带光，并且输出宽频带光。根据本专利技术的光纤具有高的非线性度，并可以以高效率产生宽频带SC光。附图说明图1是示出了根据本专利技术实施例的光纤以及根据比较例的光纤中的每一者的群折射率的波长相关性的曲线图。图2A、图2B和图2C示意性地示出了根据实施例的光纤的折射率分布图的实例。图3是示出了芯部直径2a与零色散波长之间的关系的曲线图。图4是示出了芯部直径2a与波长为1550nm时的有效面积Aeff之间的关系的曲线图。图5是示出了芯部直径2a与光纤截止波长之间的关系的曲线图。图6是示出了芯部的相对折射率差Δ1与零色散波长之间的关系的曲线图。图7是示出了芯部的相对折射率差Δ1与波长为1550nm时的有效面积Aeff之间的关系的曲线图。图8是示出了芯部的相对折射率差Δ1与光纤截止波长之间的关系的曲线图。图9是示出了b/a与零色散波长之间的关系的曲线图。图10是示出了b/a与波长为1550nm时的有效面积Aeff之间的关系的曲线图。图11是示出了b/a与光纤截止波长之间的关系的曲线图。图12是示出了根据比较例的光纤以及根据第一实例至第十八实例的光纤的规格的表格。图13是示出了根据比较例的光纤以及根据第一实例至第十八实例的光纤的规格的另一个表格。图14示意性地示出了根据本专利技术实施例的光源装置。具体实施方式在下文中，将参考附图对本专利技术的各实施例进行详细描述。在附图中，相同的部件被给予相同的附图标记，并且将省略这些部件的重复描述。本专利技术不限于下述实例，并意图包括由权利要求的范围表示以及具有与权利要求的范围等同且在该范围内的含义的所有变型。在使用高非线性光纤的现有技术中的实现手段中，难以将SC光波段扩展至2400nm以上的长波长以及850nm以下的短波长。这个问题的原因如下所述。在长波长侧，在波长为2400nm以上时，种子光的强度因石英玻璃的红外吸收而衰减，因此不可能发生非线性光学现象。另一方面，基于群折射率与SC发生波段的最长波长处的群折射率一致时的波长来确定最短波长侧的极限。传播通过光纤的光的群折射率在零色散波长处变为最小值，并从零色散波长处朝短波长侧和长波长侧这两者增大。因此，为了通过缩短群折射率与最长波长处的群折射率一致时的波长来使SC光波段朝短波长侧扩展，有效的是，将光纤在短波长侧的零色散波长设定为尽可能大。专利文献1中所述的光纤的零色散波长在1350nm与1570nm之间。专利文献2中所述的光纤的零色散波长为1284nm。专利文献2中所述的光纤的零色散波长比专利文献1中所述的光纤的零色散波长短。然而，在专利文献2中所述的光纤中，芯部由纯石英玻璃构成并且在波长为1550nm时具有约10μm的大模场直径，这表明光纤具有低的非线性度。因此，该光纤不能够有效地产生SC光，并需要约几十米至一公里的长度。因此，为了扩展在SC光的短波长侧的波段，期望光纤的零色散波长比专利文献1中所述的光纤的1350nm至1570nm的零色散波长短。图1是示出了根据本专利技术实施例的光纤以及根据比较例的光纤中的每一者的群折射率的波长相关性的曲线图。根据实施例的光纤的零色散波长为1303nm。根据比较例的光纤的零色散波长为1480nm。在根据比较例的光纤中，群折射率与波长为2400nm时的群折射率一致时的波长为1080nm。在根据实施例的光纤中，群折射率与波长为2400nm时的群折射率一致时的波长为760nm。因此，根据实施例的光纤可以使SC光波段进一步朝短波长侧扩展。根据实施例的光纤由石英玻璃构成，具有1290nm至1350nm的零色散波长，并且在波长为1550nm时具有14μm2以下的有效面积Aeff。该光纤可以提高非线性度，并可以以高效率产生具有短光纤长度的宽频带SC光。表示光纤的非线性度的非线性系数γ[1/W/km]用以下公式表示：γ＝2πn2/λAeff，这里，λ表示波长，而n2表示非线性折射率[m2/W]。在该情况下，n2和γ是根据交叉相位调制(XPM)方法在线性偏振状态下测量出的值。非线性折射率n2优选地为6.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤，其由石英玻璃构成，具有1290nm至1350nm的零色散波长，并且在波长为1550nm时具有14μm

【技术特征摘要】
2015.11.27 JP 2015-2316271.一种光纤，其由石英玻璃构成，具有1290nm至1350nm的零色散波长，并且在波长为1550nm时具有14μm2以下的有效面积。2.根据权利要求1所述的光纤，其中，光纤截止波长为1650nm以上且2300nm以下。3.根据权利要求1或2所述的光纤，其中，波长为1550nm时的色散为10ps/nm/km以上且22ps/nm/km以下。4.根据权利要求1至3中任一项所述的光纤，其中，波长为1550nm时的非线性折射率为6.0×10-20m2/W以上。5.根据权利要求1至4中任一项所述的光纤，包括：芯部，其具有折射率n1和直径2a，并包含锗；凹陷部分，其包围所述芯部，具有折射率n2和外径2b，并包含氟；以及包层，其包围所述凹陷部...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本义典，平野正晃，田村欣章，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP