[发明专利]包括纳米结构的光纤放大器

权利要求书

1.一种受激拉曼效应放大光纤，包括：能够保证光信号的传输的芯部和围绕所述 芯部且能限制光信号在所述芯部内传输的光纤包层，所述芯部由能够在泵浦信号的作 用下，在给定频率ω_Raman振动的绝缘介质基体构成，以使传输的光信号通过拉曼效应 被放大，其特征在于，

该光纤包括至少一种类型的能在光纤中产生表面等离子体共振的金属纳米结构， 所述金属纳米结构是布置于光纤的芯部和/或包层；所述金属纳米结构的形状和组成使 得其表面等离子体共振的频率ω_plasmon对应于泵浦信号的频率ω_pump和/或在光纤中传输 的光信号的频率ω_signal，所述金属纳米结构的至少一个维度是介于1nm（纳米）和20nm （纳米）之间，且金属纳米结构的总体积小于光纤芯部总体积的2％。

2.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于，在所述金属纳米结构是布置于光纤 的芯部时，所述金属纳米结构的形状和组成使得其表面等离子体共振的带宽大于光纤 芯部绝缘介质基体的振动频率ω_Raman。

3.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于，在所述金属纳米结构布置于围绕光 纤所述芯部的所述光纤包层的环中时，光信号在光纤的芯部中被传输，且泵浦信号在 所述环中传输。

4.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述芯部的绝缘介质基体是基于二 氧化硅的。

5.根据权利要求1到4中任意一项所述的光纤，其特征在于，所述芯部的绝缘介 质基体是基于二氧化硅的，其掺杂有选自锗（Ge），磷（P），氟（F），硼（B），铝（Al）， 钽（Ta），碲（Te）或其组合的元素。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的光纤，其特征在于，所述金属纳米结构包 括的金属选自金（Au），银（Ag），铜（Cu），铝（Al），钨（W），镍（Ni），钯（Pd）， 铑（Rh），铱（Ir），钌（Ru），钼（Mo），锇（Os），铂（Pt）或其组合。

7.根据权利要求1-4中任意一项所述的光纤，其特征在于，所述金属纳米结构的 熔化温度等于或大于950°C。

8.根据权利要求1-4中任意一项所述的光纤，其特征在于，所述金属纳米结构的 汽化温度等于或大于2100℃。

9.根据权利要求1-4中任意一项所述的光纤，其特征在于，所述金属纳米结构具 有球形形状，直径介于1nm（纳米）和10nm（纳米）之间。

10.根据权利要求1-4中任意一项所述的光纤，其特征在于，所述金属纳米结构 具有椭圆形状，其小直径a介于1nm（纳米）和10nm（纳米）之间，且大直径b 与小直径的比率b/a是介于1和2000之间。

11.根据权利要求1-4中任意一项所述的光纤，其特征在于，所述金属纳米结构 具有被外金属壳包围的绝缘介质芯部，外径D在1nm（纳米）和20nm（纳米） 之间，金属壳的厚度t小于5nm，绝缘介质芯部的直径与所述外径的比率（D-2t）/D 在0.5和1之间。

12.根据权利要求1-4中任意一项所述的光纤，其特征在于，所述金属纳米结构 具有一金属芯部，一内绝缘介质壳和一外金属壳，外径D介于1nm（纳米）和20nm （纳米）之间，且外金属壳的厚度t₂小于5nm。

13.根据权利要求1-4中任意一项所述的光纤，其特征在于，所述光纤对于小于 500m的光纤长度，具有大于10W^-1.dB^-1的拉曼品质因数，所述拉曼品质因数定义为 光纤的拉曼系数C_R与光纤中的损耗的比率，所述光纤的拉曼系数C_R定义为在泵浦波 长处芯部材料的本征拉曼增益g_R和光纤有效面积A_eff的比率。