零色散位移光子晶体光纤的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及光子晶体光纤领域，具体是设及一种零色散位移光子晶体光纤。
【背景技术】
[0002] 基于1064nm累浦的短波长光纤参量放大器和参量振荡器可W用于生物医学成像 和光谱分析，具有重要的应用前景，然而传统激光器中缺乏工作在运一波段的光源。基于光 子晶体光纤的参量放大器和参量振荡器可W利用光纤的非线性效应，将传统激光器中工作 在特定波长区域内的激光能量转换到新的波长区域，从而产生工作在运个新的波长区域的 激光。
[0003] 参量振荡器可W在新波长处获得可调谐的激光输出，主要是利用光纤中的参量四 波混频过程来提供增益，用振荡腔的结构使增益产生的新波长成分反复地反馈至增益光 纤，达到平衡稳定而形成振荡输出。参量振荡器的能量转换效率的高低，直接决定着其应用 范围的宽窄，W及最终能否得到市场化。早在1975年，R.Η.Sto1en就论证到，利用光纤中的 参量过程，可W高效地将强光累浦能量转换至在光纤中满足相位匹配的信号和闲频新波长 处。为了提高光纤参量振荡器的能量转换效率，人们也做了许多探索性的工作。
[0004] 基于光子晶体光纤的参量放大技术可W有效提高参量振荡器的能量转换效率，具 有良好的应用前景。光纤的参量放大对光纤的色散特性，具体是零色散波长特别敏感。如果 进入光纤的光波长正好处于光纤的零色散波长附近，此时该光纤将具有很强的四波混频等 非线性效应，从而可实现良好的参量放大。因此，具有合适的零色散波长的光子晶体光纤对 研制具有良好性能的参量振荡器非常关键。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为了克服上述【背景技术】的不足，提供一种零色散位移光子晶体光 纤，该光纤能够用于研制具有高性能的参量放大器和参量振荡器，实现良好的1微米波段特 殊非线性应用效果，得到用于生物成像和光谱分析的非传统波段高功率激光。
[0006] 本发明提供一种零色散位移光子晶体光纤，包括石英纤忍、环绕在石英纤忍周围 的多层空气孔环圈结构、包覆在多层空气孔环圈结构外的石英包层，所述石英纤忍的直径 为3.2~5.Ομπι;所述多层空气孔环圈结构中的空气孔数量=环圈层数*6,所有空气孔的内 径均相同，每个空气孔的内径为2.0~4.0皿，相邻的空气孔之间的间距为0.5~1.5皿，每层 环圈的空气孔呈正六边形排列；石英包层的直径为110~17化m，该光纤的衰减低于lOdB/ km。
[0007] 在上述技术方案的基础上，所述环圈层数为7~9层。
[000引在上述技术方案的基础上，所述环圈层数为9层。
[0009] 在上述技术方案的基础上，所述石英纤忍的直径为3.2~5.Ομπι，每个空气孔的内 径为2.6~4.0皿，相邻的空气孔之间的间距为0.9~1.5皿，石英包层的直径为140~175皿。
[0010] 在上述技术方案的基础上，所述石英纤忍的直径为4.7皿，每个空气孔的内径为 3.2μπι，相邻的空气孔之间的间距为1.3μπι，石英包层的直径为175μπι;当环圈层数为9层时， 所述光纤的非线性系数在l〇64nm时为在1064nm处，用后端切断法测得所述光 纤的损耗为3.5地/km。
[0011] 在上述技术方案的基础上，所述石英包层外还涂覆有用于对该光纤进行保护的聚 合物涂层。
[0012] 在上述技术方案的基础上，所述聚合物涂层采用聚丙締酸树脂或聚酷亚胺树脂制 成。
[0013] 在上述技术方案的基础上，所述光纤采用多极法结合渐进式改变控制参数的方法 进行优化。
[0014] 与现有技术相比，本发明的优点如下：
[0015] (1)本发明经过理论拟合，结合实际测试情况的反馈，通过微孔和纤忍的优化组 合，将光子晶体光纤的零色散波长从传统光纤的1550nm等通信应用波段位移到1064nm附 近，得到一种零色散位移非线性光子晶体光纤。该光纤具有特定比例的空气孔层数和空气 孔占空比，在1064皿附近表现为零色散，当1064nm波段的激光经过该光子晶体光纤时，能够 实现极佳的四波混频等非线性效应，因此，该光纤能够用于研制具有高性能的参量放大器 和参量振荡器，实现良好的1微米波段特殊非线性应用效果，得到用于生物成像和光谱分析 的非传统波段高功率激光。
[0016] (2)针对微结构光纤的零色散波长对光纤的结构参数极其敏感，本发明在设计的 过程中，采用多极法结合渐进式改变控制参数的方法，来逐渐优化光纤的结构参数，得到最 优结构，实现具有最佳参量增益的零色散位移光子晶体光纤。
[0017] (3)本发明的零色散位移光子晶体光纤具有较低的衰减和较好的增益效率，衰减 均低于10地/虹1，最低衰减达到5地/kmW内；其中，最佳实施例在保证良好的1064nm波段的 零色散控制能力的同时，衰减达到4地/kmW内，为5微米W内忍径的光子晶体光纤所能达到 的最佳衰减，从而可为研制具有宽带可调谐的参量振荡器和参量放大器奠定基础，由此研 制的参量振荡器具有良好的四波混频增益谱。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明实施例中零色散位移光子晶体光纤的环圈结构示意图；
[0019] 图2是本发明实施例中零色散位移光子晶体光纤的端面结构图；
[0020] 图3是本发明实施例21中零色散位移光子晶体光纤的零色散点曲线图；
[0021] 图4是由本发明实施例21中零色散位移光子晶体光纤获得的增益谱曲线图。
[0022] 附图标记：1一石英纤忍，2-第一层空气孔环圈，3-第二层空气孔环圈，4-第Ξ 层空气孔环圈，5-第四层空气孔环圈，6-第五层空气孔环圈，7-第六层空气孔环圈，8-第屯层空气孔环圈，9-第八层空气孔环圈，10-第九层空气孔环圈，11-石英包层。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0024] 参见图1、图2所示，本发明实施例提供一种零色散位移光子晶体光纤，包括石英纤 忍1、环绕在石英纤忍1周围的多层空气孔环圈结构、包覆在多层空气孔环圈结构外的石英 包层11，石英纤忍1的直径为3.2~5.ο皿;多层空气孔环圈结构中的空气孔数量=环圈层 数*6,所有空气孔的内径均相同，每个空气孔的内径为2.0~4.Ομπι，相邻的空气孔之间的间 距为0.5~1.5μηι，每层环圈的空气孔呈正六边形排列;石英包层11的直径为110~175]im。
[0025]石英包层11外还可W涂覆有用于对该光纤进行保护的聚合物涂层，该聚合物涂层 可W采用聚丙締酸树脂或聚酷亚胺树脂制成。
[00%]具体的，紧挨石英纤忍1的第一层空气孔环圈2的空气孔数量Nl=l*6 = 6个，第二 层空气孔环圈3的空气孔数量N2 = 2*6 = 12个，依次类推，第X层空气孔环圈的空气孔数量Nx =巧6;例如，环圈数量为9层时，第一层空气孔环圈2的空气孔数量N1 = 6个，第二层空气孔 环圈3的空气孔数量为N2 = 12个，第S层空气孔环圈4的空气孔数量为N3 = 3*6 = 18个，第四 层空气孔环圈5的空气孔数量为N4 = 4*6 = 24个，第五层空气孔环圈6的空气孔数量为N5 = 5*6 = 30个，第六层空气孔环圈7的空气孔数量为N6 = 6*6 = 36个，第屯层空气孔环圈8的空 气孔数量为N7 = 7*6 = 42个，第八层空气孔环圈9的空气孔数量为N8 = 8*6 = 48个，第九层空 气孔环圈10的空气孔数量为N9