[发明专利]一种宽带色散控制光纤及其色散控制方法

说明书

本发明公开了一种宽带色散控制光纤及其色散控制方法，包括芯区和包层，芯区和包层的横截面形状为圆形或椭圆形，芯区和包层为同轴设置，芯区材料的折射率为n₁，包层材料的折射率为n₂，1.15≤n₁/n₂≤1.5。本发明控制参数少，色散平坦区域带宽大，色散平坦特性好。芯区和包层材料优选硫系材料，具有更高的线性折射率，从而具有更高的非线性折射率；化学稳定性高；玻璃转变温度低，易于成型，制作简单；具有较好的红外透过性能，透明区域大。本发明应用广泛，如宽带光源：超连续谱产生器、频率梳产生器、锁模多波长光源；光纤激光器：波长可调谐激光器、光参量振荡器、飞秒激光器。

技术领域

本发明涉及光纤技术领域，更具体地，涉及一种宽带色散控制光纤及其色散控制方法。

背景技术

色散是指当一束光脉冲在波导中传输时，不同频率的光传播速度不同，导致脉冲展宽的现象。实现光纤结构型中的色散控制一直以来都是人们研究的重点，因为其色散控制特性是许多非线性应用的基础。比如，实现宽谱的近零色散平坦区可以减小相互作用光波的相位失配，进而增强非线性效率。如果可以在一个很宽的波段保持较低的色散，许多非线性应用如超短脉冲的操控、倍频程光源的制作(超连续谱和频率梳的产生)、高带宽信号的传输处理将变得可能^[1]；实现宽谱的正常色散区平坦有利于实现高功率脉冲光的压缩^[2]。

现有的常用来实现色散控制特性的光纤结构主要是基于石英材料的光子晶体光纤。光子晶体光纤又称微结构光纤或多孔光纤，其沿光纤轴向按照一定规律分布着一系列空气孔。通过合理设计横向结构改变波导色散，可以获得具有高非线性系数和不同色散特性的光子晶体光纤。光子晶体光纤虽然有更多的参数(自由度)用于色散控制，但往往因结构复杂而在加工上存在难度。如北京邮电大学公开的公开号为CN102401934A的专利中，需设计多种空气孔直径及孔间距等多个尺寸，在光纤拉制过程精确控制这些尺寸才可实现色散平坦效果^[3]。此外，还有其他多层折射率分布结构的光纤，比如三星电子株式会社的公开号为CN1421713A的中国专利，具有三层折射率分布，且第二层具有从内部圆周向外部圆周呈递增变化的折射率分布^[4]。公开号为CN1448743A，名称为色散控制光纤的三星电子株式会社申请的中国专利，具有四层不同折射率分布的区域，且该专利中所述的上纤芯具有从外周的折射率N2增加到内周的折射率N1的折射率分布^[5]。上述两种多层结构的光纤虽也可用于色散控制，但相对于本发明的两层结构更加复杂，且均未能在更宽的中红外光谱区(2.5μm-25μm)也实现色散平坦控制。

[参考文献]

[1]Mulvad H C H,Galili M, L K,et al.Demonstration of5.1Tbit/s data capacity on a single-wavelength channel[J].Optics Express,2010,18(2):1438-1443。

[2]陈晓伟，朱毅，刘军，等.飞秒激光脉冲在正色散固体材料中的自压缩[J].物理学报,2005，54(11)：5178-5183。

[3]公开号为CN102401934A，公开日为20120404，名称为色散平坦光子晶体光纤的中国发明专利申请文献。

[4]公开号为CN1421713A，公开日为20030604，名称为宽带色散控制光纤的中国专利申请文献。

[5]公开号为CN1448743A，公开日为20031015，名称为色散控制光纤的中国专利文献。

[6]Eggleton B J,Luther-Davies B,Richardson K.Chalcogenide photonics[J].Nature photonics,2011,5(3)：141-148。