光子晶體光纖(Photonic Crystal Fiber掩宜,PCF)的概念蔫骂。與普通光纖是由包層與纖芯兩種介質(zhì)組成向類(lèi)比,光子晶體光纖通常是由單一介質(zhì)構(gòu)成的牺汤,其包層周期性地規(guī)則對(duì)稱(chēng)分布著具有波長(zhǎng)量級(jí)的空氣孔陣列辽旋,包層外為涂覆層。因此檐迟,也可以稱(chēng)其為“多孔光纖”(Holey Fiber)或“微結(jié)構(gòu)光纖”(Microstructure Fiber)补胚。光纖的中心,即被空氣孔陣列包層包圍的纖芯部位锅减,可以視為周期結(jié)構(gòu)陣列中存在的“缺陷”糖儡。
展示全部
折射率引導(dǎo)型光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)類(lèi)型與機(jī)理
前言:光子晶體光纖(photonic crystal Fiber,PCF)的概念怔匣。與普通光纖是由包層與纖芯兩種介質(zhì)組成向類(lèi)比握联,光子晶體光纖通常是由單一介質(zhì)構(gòu)成的桦沉,其包層周期性地規(guī)則對(duì)稱(chēng)分布著具有波長(zhǎng)量級(jí)的空氣孔陣列,包層外為涂覆層金闽。因此纯露,也可以稱(chēng)其為“多孔光纖”(Holey Fiber)或“微結(jié)構(gòu)光纖”(Microstructure Fiber)。光纖的中心代芜,即被空氣孔陣列包層包圍的纖芯部位埠褪,可以視為周期結(jié)構(gòu)陣列中存在的“缺陷”。
光子晶體光纖的微結(jié)構(gòu)特性主要由三個(gè)參量決定挤庇,即空氣孔的直徑d钞速,相鄰兩孔之間的距離Δ,以及纖芯的直徑D嫡秕。光子晶體光纖的這種微結(jié)構(gòu)特定決定了它與傳統(tǒng)光纖的特性有很大差異渴语。
一、光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)類(lèi)型昆咽、機(jī)理與特性
根據(jù)纖芯缺陷部位的介質(zhì)情況驾凶,可以將光子晶體光纖區(qū)分為兩類(lèi):纖芯可以是實(shí)心的,即與包層介質(zhì)相同掷酗,稱(chēng)其為折射率引導(dǎo)型光子晶體光纖调违。這種光子晶體光纖可視為由許多石英芯的細(xì)微管按照設(shè)計(jì)要求的六角形等做規(guī)則排列,纖芯缺陷處插入實(shí)心細(xì)石英棒泻轰,而后在高溫下通過(guò)數(shù)次復(fù)絲拉伸獲得技肩;纖芯也可以是空心的(即為空氣孔),稱(chēng)其為光子帶隙引導(dǎo)型光子晶體光纖糕殉。
圖1.折射率引導(dǎo)型光纖晶體光纖
折射率引導(dǎo)型PCF的傳光機(jī)理亩鬼,與傳統(tǒng)階躍光纖的纖芯與包層界面處全反射的傳光機(jī)理類(lèi)似。纖芯為石英材料阿蝶,其折射率為n1雳锋;包層則為由石英材料和空氣孔構(gòu)成的二維光子晶體,其多孔的陣列結(jié)構(gòu)有效地降低了包層的平均折射率(包層折射率可視為石英與空氣折射率的平均羡洁,并以空氣填充率加權(quán))玷过,因而包層材料的有效折射率neff低于纖芯n1,即neff<n1,其折射率差構(gòu)成了與傳統(tǒng)階躍光纖類(lèi)同的內(nèi)反射傳光機(jī)理筑煮。為此辛蚊,又稱(chēng)之為內(nèi)全反射(Total Internal Reflection)PCF,簡(jiǎn)稱(chēng)TIR-PCF真仲。
圖2.折射率引導(dǎo)型光纖晶體光纖特征參數(shù)
由于PCF的特殊結(jié)構(gòu)袋马,使之具有一些常規(guī)光纖難以具有的特性。對(duì)于普通的階躍折射率光纖秸应,滿足單模傳輸?shù)臈l件是對(duì)于給定的光纖虑凛,對(duì)應(yīng)著一個(gè)特定的波長(zhǎng)
碑宴,只有當(dāng)工作波長(zhǎng)
時(shí),才能保證單模傳輸桑谍;而對(duì)于光子晶體光纖延柠,V參數(shù)同樣可以用來(lái)判斷PCF中的模式。但不同的是锣披,通過(guò)適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)贞间,如調(diào)節(jié)占空比,孔徑大小等可以使包層的有效折射率neff在一個(gè)很大的變化范圍內(nèi)得到改變雹仿,而不再是常數(shù)增热。例如,可以獲得較大的相對(duì)折射率差Δ盅粪,其值甚至可超過(guò)常規(guī)光纖(約0.01)一個(gè)數(shù)量級(jí)以上钓葫。另一方面隨著波長(zhǎng)的減小悄蕾,光場(chǎng)越來(lái)越集中在折射率高(n1)的纖芯中票顾,這相當(dāng)于等效地提高了包層折射率neff,從而有效地減小了纖芯與包層之間的折射率差Δ帆调,使得歸一化頻率V趨于恒定值奠骄,因而使之能在更大的波長(zhǎng)范圍內(nèi)滿足單模傳輸條件。這表明番刊,當(dāng)空氣孔直徑d與空氣孔間距Δ之比d/Δ<0.15時(shí)含鳞,光子晶體光纖對(duì)任意波長(zhǎng)的光(從紫外到紅外的全波長(zhǎng)范圍內(nèi)),均可保證單模傳輸芹务。此即重要的PCF無(wú)截止的單模傳輸特性蝉绷。這一特性具有重要的意義。
二枣抱、具體應(yīng)用
例如熔吗,由于上述結(jié)論中不涉及PCF的纖芯直徑D,即與光子晶體光纖的纖芯直徑無(wú)關(guān)佳晶。這就意味著當(dāng)我們將光子晶體光纖用于激光桅狠,特別是飛秒激光的產(chǎn)生、放大和傳輸時(shí)轿秧,可以將纖芯做得較大中跌。從而在保證單模傳輸和光束質(zhì)量的情況下,不僅大大提高其能夠承受的平均功率菇篡,而且大大減小了因非線性效應(yīng)對(duì)飛秒激光峰值功率的限制漩符。此即高功率非低線性的應(yīng)用。正因?yàn)槿绱饲梗么竽?chǎng)光子晶體光纖研制的飛秒激光振蕩級(jí)可輸出高達(dá)10 W的平均功率而沒(méi)有脈沖分裂嗜暴,放大器輸出功率高達(dá)數(shù)百瓦而能保持高質(zhì)量的單模輸出津滞。
結(jié)語(yǔ):目前,大模場(chǎng)光子晶體光纖的纖芯直徑已經(jīng)接近100 um灼伤,平均功率數(shù)百瓦的單模高光束質(zhì)量的飛秒激光放大系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)触徐;也可將纖芯面積做得很小,從而可以較大地提高泵浦效率狐赡。
昊量光電公司推出低損耗(<4 dB/Km@1060/1550 nm)撞鹉、全波段(350-1750 nm)單模、純硅纖芯光子晶體光纖(寬帶單模光纖)颖侄,芯徑為9 um鸟雏;包層直徑為125 um;同時(shí)我們可提供不同芯徑產(chǎn)品系列(6-20 um 可選)览祖,zui高可達(dá)20 um孝鹊,利于傳輸更高功率败富;主要應(yīng)用于光纖傳輸名秀。
上述參數(shù)均為標(biāo)準(zhǔn)品绷旗,我們還可以根據(jù)客戶的實(shí)際需求實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品定制化服務(wù)律胀!
了解更多關(guān)于光子晶體光纖系列詳情淘太,請(qǐng)?jiān)L問(wèn)上海昊量光電的官方網(wǎng)頁(yè):
http://www.wjjzl.com/three-level-135.html
更多詳情請(qǐng)聯(lián)系昊量光電/歡迎直接聯(lián)系昊量光電
關(guān)于昊量光電:
上海昊量光電設(shè)備有限公司是光電產(chǎn)品專(zhuān)業(yè)代理商勒极,產(chǎn)品包括各類(lèi)激光器病梢、光電調(diào)制器仰迁、光學(xué)測(cè)量設(shè)備箕般、光學(xué)元件等耐薯,涉及應(yīng)用涵蓋了材料加工、光通訊丝里、生物醫(yī)療曲初、科學(xué)研究、國(guó)防杯聚、量子光學(xué)臼婆、生物顯微、物聯(lián)傳感械媒、激光制造等目锭;可為客戶提供完整的設(shè)備安裝,培訓(xùn)纷捞,硬件開(kāi)發(fā)痢虹,軟件開(kāi)發(fā),系統(tǒng)集成等服務(wù)主儡。
您可以通過(guò)我們昊量光電的官方網(wǎng)站www.wjjzl.com了解更多的產(chǎn)品信息奖唯,或直接來(lái)電咨詢4006-888-532。