[发明专利]全固态反谐振光纤

说明书

技术领域

本发明涉及光学与激光光电子技术领域，更具体地，涉及全固态反谐振光纤。

背景技术

目前，作为光纤光学的一个主要研究方向，通过在包层区域引入周期性排列并贯穿整个光纤的孔状结构的光子带隙光纤，利用结构中心的缺陷将带隙内的光有效束缚在纤芯中。但由于纤芯中的基模和包层中的表面模之间产生的强烈的耦合，使得光在光子带隙光纤中无法实现低损耗传输。目前光子带隙光纤获得的最低损耗为1.2dB/km，不仅影响了光子带隙光纤的传输性能，也限制了高功率激光的传输。另一方面，传输的带宽较窄，很难超过70THz，这意味着光子带隙光纤的应用被局限在了很窄的一个光谱带宽范围内，从而限制了在一些要求宽光谱带宽传输的应用需求。

随着技术的快速发展，对于反谐振光纤的研究逐渐兴起。反谐振光纤的包层区域虽然也是周期排列的孔状结构，但并不具有光子晶体光纤所具有的完整带隙特性，两类光纤的导光机理也截然不同。反谐振光纤利用反谐振理论(Anti-Resonant Reflecting Optical Waveguide，ARROW)进行导光，即在反谐振光纤中，当反谐振光纤中的反谐振层的厚度t确定时，波长满足公式(其中，n为反谐振层的折射率，m为正整数)的光会在反谐振层内发生谐振，从而泄露到包层外，而其余波长的光由于反谐振效应被反射回纤芯区域进行传输，所以反谐振光纤具有比空芯的光子带隙光纤更宽的导光通带。

近年来，光纤激光器的输出功率提高很快，但是受光纤的非线性效应、光损伤及热损伤等物理机制的限制，欲更大幅度地提高单个激光器的功率已经相当困难。利用可以对光实现增益的反谐振光纤是解决光纤激光器功率提升面临的非线性效应及光纤损伤的一种最直接有效的途径。所以，目前急需提供一种可以对光实现增益的反谐振光纤。

发明内容

为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种全固态反谐振光纤。

本发明提供的一种反谐振光纤，所述反谐振光纤为全固态反谐振光纤，包括：纤芯区域、包层区域和反谐振区域；所述纤芯区域的折射率等于或低于所述包层区域的折射率，所述包层区域的折射率低于所述反谐振区域的折射率，在所述纤芯区域添加有稀土离子。

优选地，所述反谐振区域位于所述包层区域中，包括至少一个微毛细管组，每一个微毛细管组中至少包括四个微毛细管，以所述纤芯区域为中心等距无节点地排列成环形。

优选地，所述每一个微毛细管组中包括4至12个微毛细管。

优选地，每个微毛细管组中的每一个微毛细管与所述纤芯区域的中心轴的距离相互独立。

优选地，每个微毛细管组中的每一个微毛细管的管壁厚度相等。

优选地，所述稀土离子包括：钕离子、铒离子、铥离子或镱离子。

优选地，每一个微毛细管的截面均为向所述纤芯区域突出的封闭环形。

优选地，所述纤芯区域为截面直径大于40μm的圆柱体围成的区域。

优选地，每个微毛细管组中的每两个相邻的微毛细管的中心轴之间的间距至少为10μm。

优选地，每一个微毛细管的直径大于20μm，微毛细管的管壁壁厚小于5μm。

本发明提供的一种全固态反谐振光纤，通过在纤芯区域添加稀土离子，可实现对传输的光的功率进行有源放大，实现了较大的有源增益。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种全固态反谐振光纤的截面结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种全固态反谐振光纤的截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所述，本发明一实施例中提供了一种全固态反谐振光纤11，包括：纤芯区域12、包层区域13和反谐振区域14。反谐振区域14位于包层区域13中，包括至少一个微毛细管组，每一个微毛细管组中至少包括四个微毛细管，以纤芯区域为中心等距无节点地排列成环形；纤芯区域的折射率等于或低于包层区域的折射率，包层区域的折射率低于反谐振区域的折射率，在纤芯区域添加有稀土离子。如图1中的反谐振区域14包括一个微毛细管组，微毛细管组中有六个微毛细管。