中红外超连续谱的产生方法
【专利摘要】一种中红外超连续谱的产生方法，用超短脉冲通过透镜对石英光子晶体光纤泵浦得到中红外超连续谱，利用本发明方法可以在石英光纤中产生20dB带宽为1940nm覆盖1630到3570nm的中红外超连续谱光源。
【专利说明】中红外超连续谱的产生方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及中红外超连续谱，特别是一种中红外超连续谱的产生方法。
【背景技术】
[0002]中红外超连续谱光源因其在众多领域，比如:光谱学、显微镜、医学诊断及生物医学等有重要应用而成为广泛研宄的课题。石英光子晶体光纤(photonic crystal fiber，简记为PCF)的出现使高功率超连续谱光源的产生实现了重大突破。利用连续光和超短脉冲泵浦石英PCF产生超连续谱光源的研宄已被广泛报导。采用石英玻璃产生超连续谱光源具有以下优势:第一，石英玻璃具有很高的转变温度，使用温度可达1000°C以上，而典型的氟锆玻璃只有200多度。第二，大部分光纤激光器的输出尾纤都是石英光纤，因此由石英玻璃拉制成的光纤易与泵浦光纤激光器熔接。第三，石英玻璃能很容易地拉制成微结构光纤。第四，由石英玻璃拉制成的光纤具有很高的强度，至少比软玻璃光纤大一个数量级。第五，石英玻璃的原材料易于获得且价格相对较低。
[0003]关于石英光纤中超连续谱光源产生的报导较多，但是由于石英玻璃色散和累计损耗的限制都无法将光谱展宽到3 μπι以上。
【发明内容】
[0004]为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种中红外超连续谱的产生方法。利用本方法可以在石英光纤中产生20dB带宽为1940nm覆盖1630到3570nm的中红外超连续谱光源。
[0005]本发明的技术解决方案如下:
[0006]一种中红外超连续谱的产生方法，其特点在于该方法是用超短脉冲通过透镜对石英光子晶体光纤泵浦得到中红外超连续谱，所述的石英光子晶体光纤为内外包层空气孔排列为六角形的双包层光子晶体光纤，内层空气孔直径、外层空气孔直径巾2与孔间距Λ分别为:Φι=0?3μπι、Φ2=1?3μηι，A = 1 ~ 4 μ m,光纤长度:L = 5?15cm ;所述的超短脉冲为1.95 μ m超短脉冲，脉冲峰值功率为:30?60kW，脉宽为:1?10ps，平均功率为:20ff ?50ffo
[0007]所述的光子晶体光纤的制备方法包括下列步骤:
[0008]1)准备内外直径比值为Φ^Λ的石英管，内外包层比值为Φ2/Λ的石英管，以及内径为13mm的石英套管；
[0009]2)在拉丝温度为1800°C的条件下，在拉丝机上将内外直径比值为(^/Λ的石英管拉制成外径为1mm的内包层毛细管，将内外直径比值为Φ2/Λ的石英管拉制成外径为1mm的外包层毛细管；
[0010]3)将上述毛细管两端密封后，留一根不密封的毛细管用作纤芯，利用堆积法将所述的两端密封的外包层毛细管在边长为14_六角模具内密集排列，将内三层毛细管替换为内包层毛细管，中心的一根替换为两端开口的毛细管，形成毛细管束；
[0011]4)将外套管一端封闭，在该外套管的封闭端接一抽气的细管，然后将所述的毛细管束装入所述的外套管中，形成预制棒；
[0012]5)将所述的预制棒在有抽气设备的拉丝机上拉制成所述的石英光子晶体光纤；
[0013]6)用光纤切割机将所述的石英光子晶体光纤切割出长度为L = 5?15cm，即为所述的石英光子晶体光纤。
[0014]本发明的有益效果是:
[0015]利用本发明方法可以在石英光纤中产生20dB带宽为1940nm覆盖1630到3570nm的中红外超连续谱光源。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为用于产生高功率超连续谱的石英光纤截面图；
[0017]图2为本发明实施例1的光纤色散和限制损耗曲线图；
[0018]图3为本发明实施例2的光纤色散和限制损耗曲线图；
[0019]图4为本发明实施例1、2的超连续谱。
【具体实施方式】
[0020]为了更好的理解本发明，下面结合实施例和附图进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容不局限于下面的实施例。
[0021]实施例1
[0022]一种中红外超连续谱的产生方法，用超短脉冲通过透镜对石英光子晶体光纤泵浦得到中红外超连续谱，所述的光子晶体光纤的结构参数为:1 μπι、Φ 2= 1.5 μπι，Λ =2 μ m，L = 10cm。选用的泵浦脉冲参数如下:脉宽为5ps，波长为1.95 μ m，峰值功率为40kW。所述的光子晶体光纤的制备方法包括下列步骤:
[0023]1)准备内外直径比值为0.5的石英管，内外包层比值为0.75的石英管，以及内径为13mm的石英套管；
[0024]2)在拉丝温度为1800°C的条件下，在拉丝机上将内外直径比值为(^/Λ的石英管拉制成外径为ι_的内包层毛细管，内外直径比值为φ2/λ的石英管拉制成外径为ι_的外包层毛细管；
[0025]3)将上述毛细管两端密封后(留一根不密封的毛细管用作纤芯)，利用堆积法将所述的两端密封的外包层毛细管在边长为14_六角模具内密集排列，将内三层毛细管替换为内包层毛细管，中心的一根替换为两端开口的毛细管，形成毛细管束；
[0026]4)将外套管一端封闭，在该外套管的封闭端接一抽气的细管，然后将所述的毛细管束装入所述的外套管中，形成预制棒；
[0027]5)将所述的预制棒在有抽气设备的拉丝机上拉制成所述光纤。
[0028]6)用光纤切割机切割10cm的光纤，利用透镜将所述泵浦脉冲耦合进该光纤，便可得到中红外超连续谱光源。如图4中曲线b所示。图2为本发明实施例1的光纤色散和限制损耗曲线图。
[0029]实施例2
[0030]一种中红外超连续谱的产生方法，用超短脉冲通过透镜对石英光子晶体光纤泵浦得到中红外超连续谱，所述的光子晶体光纤的结构参数为:(^= 1.2 μm、Φ 2= 2.1 μπι,Λ = 3 μ m，L = 9cm。选用的泵浦脉冲参数如下:脉宽为5ps，波长为1.95 μ m，峰值功率为40kW。所述的光子晶体光纤的制备方法包括下列步骤:
[0031]1)准备内外直径比值为0.4的石英管，内外包层比值为0.7的石英管，以及内径为13mm的石英套管；
[0032]2)在拉丝温度为1800°C的条件下，在拉丝机上将内外直径比值为(^/Λ的石英管拉制成外径为ι_的内包层毛细管，内外直径比值为φ2/λ的石英管拉制成外径为ι_的外包层毛细管；
[0033]3)将上述毛细管两端密封后(留一根不密封的毛细管用作纤芯)，利用堆积法将所述的两端密封的外包层毛细管在边长为14_六角模具内密集排列，将内三层毛细管替换为内包层毛细管，中心的一根替换为两端开口的毛细管，形成毛细管束；
[0034]4)将外套管一端封闭，在该外套管的封闭端接一抽气的细管，然后将所述的毛细管束装入所述的外套管中，形成预制棒；
[0035]5)将所述的预制棒在有抽气设备的拉丝机上拉制成所述光纤。
[0036]6)用光纤切割机切割10cm的光纤，利用透镜将所述泵浦脉冲耦合进该光纤，便可得到中红外超连续谱光源。如图4中曲线c所示。图3为本发明实施例2的光纤色散和限制损耗曲线图。
[0037]实验表明，利用本发明方法可以在石英光纤中产生20dB带宽为1940nm覆盖1630到3570nm的中红外超连续谱光源。
【权利要求】
1.一种中红外超连续谱的产生方法，其特征在于该方法是用超短脉冲通过透镜对石英光子晶体光纤泵浦得到中红外超连续谱，所述的石英光子晶体光纤为内外包层空气孔排列为六角形的双包层光子晶体光纤，内层空气孔直径、外层空气孔直径巾2与孔间距λ分别为:(^=0 ?3μπκ Φ 2= I ~ 3 μ m, A = I ~ 4 μ m,光纤长度:L = 5 ?15cm ;所述的超短脉冲为1.95 μ m超短脉冲，脉冲峰值功率为:30?60kW，脉宽为?10ps，平均功率为:20ff ?50ffo
2.根据权利要求1所述的中红外超连续谱的产生方法，其特征在于所述的光子晶体光纤的制备方法包括下列步骤: 1)准备内外直径比值为Φ^Λ的石英管，内外包层比值为Φ2/Λ的石英管，以及内径为13mm的石英套管； 2)在拉丝温度为1800°C的条件下，在拉丝机上将内外直径比值为Φ/Λ的石英管拉制成外径为1_的内包层毛细管，将内外直径比值为Φ2/Λ的石英管拉制成外径为1_的外包层毛细管； 3)将上述毛细管两端密封后，留一根不密封的毛细管用作纤芯，利用堆积法将所述的两端密封的外包层毛细管在边长为14mm六角模具内密集排列，将内三层毛细管替换为内包层毛细管，中心的一根替换为两端开口的毛细管，形成毛细管束； 4)将外套管一端封闭，在该外套管的封闭端接一抽气的细管，然后将所述的毛细管束装入所述的外套管中，形成预制棒； 5)将所述的预制棒在有抽气设备的拉丝机上拉制成所述的石英光子晶体光纤； 6)用光纤切割机将所述的石英光子晶体光纤切割出长度为L= 5?15cm，即为所述的石英光子晶体光纤。
【文档编号】H01S3/094GK104505700SQ201410779010
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月16日 优先权日:2014年12月16日
【发明者】高娟娟, 廖梅松, 李夏, 高松 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所