微结构光纤和超连续谱光源制造技术

本发明专利技术公开微结构光纤和超连续谱光源。本发明专利技术涉及微结构光纤(20)，包括纤芯区(22)和包围纤芯区的包层区(24)。包层区包括包层背景材料内的多个包层部件(21，26)，包层区包括具有内包层部件(21)的至少一个内环的内包层区(27)和具有外包层部件(26)的至少三个外包层环的外包层区(28)。内包层部件具有第一特征直径且外包层区包括第二特征直径的多个外包层部件。内包层部件的每个环包括分离包层部件平均最小宽度w

Microstructure fiber and supercontinuum light source

【技术实现步骤摘要】
微结构光纤和超连续谱光源本申请是2016年10月25日提交的申请号为201580021743.X、专利技术名称为“微结构光纤和超连续谱光源”的专利申请的分案申请。
本专利技术涉及微结构光纤并涉及光学超连续谱辐射源。
技术介绍
微结构光纤在本领域中是公知的，并且包括具有由具有多个包层部件的包层包围的纤芯的光纤，所述包层部件通常以规则的阵列方式被布置在背景材料中。这些部件可以是填充有空气、气体或液体的空隙，或者它们可以是具有比背景材料低的折射率的固态材料。微结构光纤也被称为“多孔光纤”和“光子晶体光纤。”包层例如可以被布置为具有低于纤芯的折射率的有效折射率，并且因此允许通过全内反射的传统机制的变化在纤芯中引导光。微结构光纤可以由石英玻璃制成。其它材料可以添加到石英玻璃以改变其折射率或提供诸如光的放大、灵敏度等的效果。包层部件/孔之间的中心到中心距离被定义为间距(∧)。微结构光纤的特征在于纤芯的尺寸和包层部件的尺寸与其距离或间距(∧)的比率。通过定制包层部件的尺寸和间距，可以定制光纤的零色散波长(ZDW)。因此，在微结构光纤中，可以将ZDW移动到比背景材料(通常为石英玻璃)的ZDW短的波长。因此，ZDW可以被定制为使得从由预定波长的泵浦激光器泵浦的光脉冲产生超连续谱。当光脉冲通过高度非线性光纤传播时，它们的时间演变以及光谱演变受到大量非线性效应以及光纤的色散属性的影响。对于足够强的脉冲，脉冲光谱变宽为超连续谱光。W02009/098519描述了一种光纤，其被布置用于提供低于400nm的波长的超连续谱产生。第7页第29行至第8页第1行描述了WO2009/098519的微结构光纤20包括直径大体上为4.7μm的纤芯，大体上为3.7μm的间距(∧)，并且比率d/∧大体上是0.77。第8页第14-22行描述了光纤20是多模光纤，并且超连续谱达到高达2550nm的波长。泵浦波长是1064nm。如第8页第14行所述，光纤20在泵浦波长处是多模的。在JournalofOpticsA：PureAppl.Opt.6(2004)604-607，Jacobsen等人的文章“Verylowzero-dispersionwavelengthpredictedforsingle-modemodified-total-internal-reflectioncrystalfiber”中发现，对于具有非常小的纤芯的微结构光纤，零色散波长可以低于700nm，而通过在纤芯附近布置相对较大的空气孔和在距离纤芯一定距离处设置较小的空气孔，光纤在零色散波长处是单模的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适合于当用合适的泵浦激光来泵浦时，产生稳定的延伸到蓝色波长的单模超连续谱的光纤，而同时由于用于产生超连续谱所需的高峰值功率光而具有高的抗退化性。在本专利技术的实施例中，目的是，当光被发射到光纤的输入端中时提供布置为提供稳定输出的微结构光纤。在本专利技术的实施例中，目的是，在来自于源的光谱延伸到蓝色波长的情况下，提供超连续谱辐射源。在本专利技术的实施例中，目的是提供微结构光纤，其中，所述光纤具有相对大的纤芯，但仍是单模光纤。在本专利技术的实施例中，目的是提供微结构光纤，其能够引导具有相对宽光谱的光，例如大于约100nm，例如在从约400nm至约1700nm的光谱中。在本专利技术的实施例中，目的是，在来自于源的光谱大体上仅在光纤的基模中产生的情况下，提供超连续谱辐射源。在本专利技术的实施例中，目的是提供超连续谱光源，其适用于内窥镜检查、手术显微镜检查、共焦显微镜检查、光学相干断层成像术(OTC)、多模态照射、自体荧光、荧光寿命成像测量(FLIM)、分子成像、光遗传学、显示器、弥散分量表征、太阳能电池表征、量子点表征、等离子体学、色散傅里叶变换光谱和/或原子捕获应用。这些和其他目的已经通过本专利技术或其实施例解决，如在权利要求书中所限定的以及如下文所描述的。已经发现，本专利技术和其实施例具有多个额外的优点，通过下列描述，这对于本领域技术人员来说是清楚的。除非另有说明，术语“大体”在本文中应意指包括常规产品的方差和公差。除非另有说明，光纤的所有结构细节，诸如纤芯尺寸、结构直径、桥宽度等是相对于光纤的截面视图而给出的。本专利技术的微结构光纤具有长度和沿着其长度的纵轴并且包括能够沿着光纤的纵轴引导光的纤芯区。微结构光纤还包括包围纤芯区的包层区。包层区包括包层背景材料和在包层背景材料内的多个包层部件。包层部件围绕纤芯区布置。在光纤的至少双包层长度段中，包层包括内包层区和外包层区，其中，内包层区包括内包层部件的至少一个内环，外包层区包括外包层部件的至少三个外包层环。内包层区与纤芯区相邻并且外包层区与内包层区相邻。内包层部件具有第一特征直径(d1)。外包层区包括具有特征直径(d2)的多个外包层部件。纤芯区是具有至少约2μm直径的大体圆形。通常，由于用于产生超连续谱所需的高峰值功率光，较大的纤芯比较小的纤芯更抗退化。已经发现低于2μm的纤芯不适合于在任何实际应用中产生超连续谱。通过分别在内包层区和外包层区用新型和改进的几何形状来布置部件，已经发现，光纤将获得期望的属性组合，包括：即使在纤芯相对大的情况下也是单模的，以及适合于用相对稳定的输出来提供延伸到蓝色波长的光学超连续谱。还惊奇的发现，即使当纤芯直径是2μm或更大时，获得的光纤仍是单模的，这从而保证了光纤具有抗高峰值功率光的期望的高退化稳定性，并且光纤因此非常适合于在高功率超连续谱产生光源中使用。包层部件的每个环包括分离环的相邻部件的包层背景材料的桥。换言之，“环”由交替的部件和桥组成。每个桥具有由环的两个相邻部件之间的最短距离确定的最小宽度。在本文中使用的术语“内环”和“内包层环”用来表示在内包层区中的桥和部件的环，并且在本文中使用的术语“外环”和“外包层环”用来表示在外包层区中的桥和部件的环。术语“内桥”用来表示内环中的桥，并且术语“外桥”用来表示外环中的桥。在本申请的上下文中，短语“包层部件的环”指到纤芯区典型地具有大体相等距离的包层部件。包层部件的最内环由最靠近纤芯区的那些包层部件组成。从纤芯区起算，包层部件的下一个环由最靠近最内环的包层部件的那些包层部件组成，等等。典型地，环是非圆形的，而是根据包层部件的形状而成形，诸如，六边形。在本申请的上下文中，短语“包层部件的环”意指包括如上所述的环的所有部件。因此，在内包层部件的环中，环中的所有包层部件是大体相同的尺寸。在本申请的上下文中，短语“特征直径”是包层部件的尺寸的度量。如果包层部件是圆形的，那么特征直径是包层部件的圆的直径。在包层部件是非圆形的情况下，特征直径可以或者是包层部件的最大和最小幅度的平均或者是具有与包层部件的计算的或测量的面积对应的面积的圆形的直径。外包层区包括多个具有特征直径的外包层部件，外包层直径的平均直径是d2。在一个实施例中，大体上所有的外包层部件具有约平均直径d2的特征直径。然而，外包层区可以包括不同特征直径的外包层部件。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微结构光纤，具有长度和沿着其长度的纵轴，并且包括：/n能够沿着所述纵轴引导光的纤芯区和包围所述纤芯区的包层区，/n所述包层区包括包层背景材料和所述包层背景材料内的多个包层部件，所述包层部件围绕所述纤芯区布置，/n其中，所述包层区包括内包层区和外包层区，所述内包层区包括具有第一特征直径(d

【技术特征摘要】
20140325 DK PA2014701461.一种微结构光纤，具有长度和沿着其长度的纵轴，并且包括：
能够沿着所述纵轴引导光的纤芯区和包围所述纤芯区的包层区，
所述包层区包括包层背景材料和所述包层背景材料内的多个包层部件，所述包层部件围绕所述纤芯区布置，
其中，所述包层区包括内包层区和外包层区，所述内包层区包括具有第一特征直径(d1)的包层部件的最内环，所述外包层区包括外包层部件的至少一个外包层环，
其中，包层部件的每个环包括分离所述环的相邻部件的包层背景材料的桥，其中所述最内环的桥具有平均最小宽度(w1)，其中外环的桥的平均最小宽度(w2)比所述最内环的桥的平均最小宽度(w1)大至少约10％，
其中，所述外包层部件具有小于所述第一特征直径(d1)的特征直径，并且
其中，所述最内环的桥的平均最小宽度(w1)小于所述第一特征直径(d1)。


2.根据权利要求1所述的微结构光纤，其中，所述纤芯区具有至少约2μm的直径。


3.根据权利要求1所述的微结构光纤，其中，所述纤芯区具有大于约10μm的直径。


4.根据权利要求1所述的微结构光纤，其中，至少一个内环的桥具有约1.2μm或更小的平均最小宽度(w1)。


5.根据权利要求1所述的微结构光纤，其中，所述纤芯区包括纤芯背景材料，所述纤芯背景材料掺有掺杂材料，与非掺杂的纤芯背景材料相比，所述掺杂材料降低了所述纤芯区的折射率。


6.根据权利要求1所述的微结构光纤，其中，所述纤芯区沿着所述光纤的大体整个长度具有大体相同的直径。


7.根据权利要求1所述的微结构光纤，其中，所述微结构光纤被配置为当被泵浦激光源产生的泵浦辐射泵浦时提供包括波长低于500m的光的超连续谱辐射。


8.一种光学超连续谱产生源，所述源包括：
微结构光纤以及泵浦激光源，所述泵浦激...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·K·朗格塞，C·雅各布森，
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