2023-07-27 16:01:52, 圈内人都会关注 上海昊量光电设备有限公司
前言
光子晶体光纤(photonic crystal Fiber,PCF)的概念。与普通光纤是由包层与纤芯两种介质组成向类比,光子晶体光纤通常是由单一介质构成的,其包层周期性地规则对称分布着具有波长量级的空气孔阵列,包层外为涂覆层。因此,也可以称其为“多孔光纤”(Holey Fiber)或“微结构光纤”(Microstructure Fiber)。光纤的中心,即被空气孔阵列包层包围的纤芯部位,可以视为周期结构阵列中存在的“缺陷”。
光子晶体光纤的微结构特性主要由三个参量决定,即空气孔的直径d,相邻两孔之间的距离Δ,以及纤芯的直径D。光子晶体光纤的这种微结构特定决定了它与传统光纤的特性有很大差异。
一、光子晶体光纤的结构类型、机理与特性
根据纤芯缺陷部位的介质情况,可以将光子晶体光纤区分为两类:纤芯可以是实心的,即与包层介质相同,称其为折射率引导型光子晶体光纤。这种光子晶体光纤可视为由许多石英芯的细微管按照设计要求的六角形等做规则排列,纤芯缺陷处插入实心细石英棒,而后在高温下通过数次复丝拉伸获得;纤芯也可以是空心的(即为空气孔),称其为光子带隙引导型光子晶体光纤。
图1.折射率引导型光纤晶体光纤
折射率引导型PCF的传光机理,与传统阶跃光纤的纤芯与包层界面处全反射的传光机理类似。纤芯为石英材料,其折射率为包层则为由石英材料和空气孔构成的二维光子晶体,其多孔的阵列结构有效地降低了包层的平均折射率(包层折射率可视为石英与空气折射率的平均,并以空气填充率加权),因而包层材料的有效折射率低于纤芯即其折射率差构成了与传统阶跃光纤类同的内反射传光机理。为此,又称之为内全反射(Total Internal Reflection)PCF,简称TIR-PCF。
图2.折射率引导型光纤晶体光纤特征参数
由于PCF的特殊结构,使之具有一些常规光纤难以具有的特性。对于普通的阶跃折射率光纤,满足单模传输的条件是对于给定的光纤,对应着一个特定的波长 ,只有当工作波长时,才能保证单模传输;而对于光子晶体光纤,V参数同样可以用来判断PCF中的模式。但不同的是,通过适当的结构设计,如调节占空比,孔径大小等可以使包层的有效折射率在一个很大的变化范围内得到改变,而不再是常数。例如,可以获得较大的相对折射率差Δ,其值甚至可超过常规光纤(约0.01)一个数量级以上。另一方面随着波长的减小,光场越来越集中在折射率高的纤芯中,这相当于等效地提高了包层折射率,从而有效地减小了纤芯与包层之间的折射率差Δ,使得归一化频率V趋于恒定值,因而使之能在更大的波长范围内满足单模传输条件。这表明,当空气孔直径d与空气孔间距Δ之比d/Δ<0.15时,光子晶体光纤对任意波长的光(从紫外到红外的全波长范围内),均可保证单模传输。此即重要的PCF无截止的单模传输特性。这一特性具有重要的意义。
二、具体应用
例如,由于上述结论中不涉及PCF的纤芯直径D,即与光子晶体光纤的纤芯直径无关。这就意味着当我们将光子晶体光纤用于激光,特别是飞秒激光的产生、放大和传输时,可以将纤芯做得较大。从而在保证单模传输和光束质量的情况下,不仅大大提高其能够承受的平均功率,而且大大减小了因非线性效应对飞秒激光峰值功率的限制。此即高功率非低线性的应用。正因为如此,用大模场光子晶体光纤研制的飞秒激光振荡级可输出高达10 W的平均功率而没有脉冲分裂,放大器输出功率高达数百瓦而能保持高质量的单模输出。
结语:目前,大模场光子晶体光纤的纤芯直径已经接近100 um,平均功率数百瓦的单模高光束质量的飞秒激光放大系统已经实现;也可将纤芯面积做得很小,从而可以极大地提高泵浦效率。
扫码下载
相关资料
码内包含如下资料:
宽波段单模光纤(350-1750nm)-无截止单模光子晶体光纤产品数据单
Auniontech_endlessly_single_mode_photonic_crystal_fiber.pdf
中空光子晶体光纤产品数据单
空心 Aunion P-HCPCF-XX-XX-YYY.pdf
光子晶体光纤/微结构光纤(PCF)
Aunion-Photonic Crystal Fibers.pdf
飞秒激光写入的光纤布拉格光栅(FBG)
Aunion_Femtosecond-laser-written_Fiber_Bragg_Gratings.pdf
掺铒光纤(保偏/非保偏)
iXFiber-Erbium_doped_fibers.pdf
昊量光电推出低损耗(<4 dB/Km@1060/1550 nm)、全波段(350-1750 nm)单模、纯硅纤芯光子晶体光纤(宽带单模光纤),芯径为9 um;包层直径为125 um;同时我们可提供不同芯径产品系列(6-20 um 可选),最高可达20 um,利于传输更高功率;主要应用于光纤传输。
上述参数均为标准品,我们还可以根据客户的实际需求实现产品定制化服务!
对于光子晶体光纤有兴趣或者任何问题,都欢迎通过电话、电子邮件或者微信与我们联系。也可直接添加产品负责人咨询。
产品负责人:王工
往期推荐
欢迎关注我们 查看更多信息
点击“阅读原文” 查看更多干货技术文章
分享
收藏
在看
点赞
03-13 光电行业都会关注
邀请函 | 卓立汉光亮相2024慕尼黑光博会,3月20日上海见!03-13 光电行业都会关注
解决方案 | 可见近红外光纤光谱仪在透射率应用中的示例03-13 奥谱天成
热点应用 | 复旦大学张凡团队开发具有高亮度和长血液循环时间的近红外二区刷状大分子荧光探针用于肾脏疾病检测03-13
体外诊断试剂量值溯源的实施方案及关键要素(上篇)03-13
国仪量子携手清华磁共振实验室为您答疑解惑!顺磁小课堂第42期03-13 CIQTEK
深入断裂“现场”!扫描电镜在金属断口分析中的应用03-13 CIQTEK
热辣滚烫!诺力昂庆祝国际妇女节03-13 Nouryon
天美生命科学 —— 校园实验室品牌宣传合作人邀约03-13 天美生化
展会邀请 | 鉴知技术邀您共赴慕尼黑上海光博会03-13 鉴知技术
点成活动 | 新品独家亮相!3月16日CACLP展会,点成邀您畅游科技盛宴!03-13 生物工程师
展会预告|第九届全国储能科学与技术大会03-13
【预告】轻松高效玩转反转定量!03-12
【干货+好礼】单细胞科研发文的热点与趋势分析03-12
BIOCHINA 2024 | 益世科生物邀您共襄盛会03-12
植树节 | Esco Goes Green03-12
2024 CACLP | 英盛生物邀您共赴春日山城03-12
精益求精!XLEAP-SBS助力测序潜能攀升03-12
因美纳Q值小课堂03-12
Nature Nanotech:石墨烯中狄拉克磁激子的低温强磁场扫描近场光学成像!03-12 Dr. Wei