[发明专利]一种传输中空光束的葫芦光纤

说明书

本发明公开了一种传输中空光束的“葫芦”光纤，属于光纤结构设计技术领域。具体包括空气纤芯、纤芯反谐振单环、石英支撑架、包层空气层和石英包层，由纤芯反谐振单环构成反谐振壁，纤芯中填充空气形成空气纤芯，并采用石英支撑架将纤芯反谐振单环支撑起来，通过调节纤芯反谐振单环的壁厚、调节石英支撑架与纤芯反谐振单环结合点的位置、调节结合点大小和调节石英支撑架的壁厚，实现用于蓝失谐导引原子的空芯反谐振光纤。利用本发明所提供的“葫芦”光纤传输限制损耗较小，结构简单，可以更好地传输中空光束，从而提高光和原子的相互作用面积以及原子的导引效率，有利于实现蓝失谐导引原子实验，实现高精度原子干涉陀螺。

技术领域

本发明属于光纤结构设计技术领域，具体涉及一种传输中空光束的“葫芦”光纤。

背景技术

空芯反谐振光纤是一种通过泄漏模的方式实现导光的新型微结构光纤，当纤芯中掠入的光的横向传播常数与石英包层不发生谐振时，可以视其为一个宽带导光窗口，其一般具有较大的结构尺寸和简单的包层结构。在空气纤芯中建立起导光通路，可以完美地解决传统实芯光纤的本征缺陷(非线性、色散、光致损伤等)。这种结构和导光机理上的独特性使空芯反谐振光纤具有众多不同于传统光纤的特性，如宽带导光和高损伤阈值等。

利用激光导引原子，当激光与原子分子作用时，激光频率如果比原子共振频率大(即蓝失谐)，光场所产生的偶极力(也称梯度力)指向弱场方向。因此，如果在空芯反谐振光纤中能形成蓝失谐中空光束，并且能很好的传输，这样就可以将原子很好的束缚在光纤中心，随着光的传输，就可以进行原子导引，对于原子干涉陀螺意义重大。

目前研究出的空芯光子带隙光纤的纤芯尺寸受其导光原理的限制，纤芯尺寸较小，并且纤芯壁表面较为粗糙，部分光会在表面发生散射而被损耗掉。然而空芯反谐振光纤可以设计较大纤芯尺寸，并且有较高的损伤阈值，更加有利于原子导引。但是，目前研制的空芯反谐振光纤主要用于光纤通信、高能激光传输等，即光纤中主要传输模式为基模，而蓝失谐导引原子所用的高阶模，即中空光束，一般被抑制，不能在空芯反谐振光纤中传输。

发明内容

为了解决在空芯反谐振光纤中无法进行蓝失谐导引原子的问题，本发明提出了一种传输中空光束的“葫芦”光纤，具体为用于蓝失谐导引原子的空芯反谐振光纤，所述“葫芦”光纤中由纤芯反谐振单环构成反谐振壁，纤芯中填充空气形成空气纤芯，并采用石英支撑架将纤芯反谐振单环支撑起来，通过调节纤芯反谐振单环的壁厚、调节石英支撑架、调节结合点大小与纤芯反谐振单环结合点的位置和调节石英支撑架的壁厚，实现用于蓝失谐导引原子的空芯反谐振光纤。

本发明所提供的一种传输中空光束的“葫芦”光纤，包括空气纤芯、纤芯反谐振单环、石英支撑架、包层空气层和石英包层，所述“葫芦”光纤的截面为圆形；纤芯中填充空气形成空气纤芯，空气纤芯位于“葫芦”光纤的中间位置，由纤芯反谐振单环构成反谐振壁，并采用石英支撑架，将纤芯反谐振单环支撑起来，所述纤芯反谐振单环的壁厚满足光波长为780nm导引激光不泄漏的要求。所述石英支撑架有两个，均位于包层空气层内，每个石英支撑架的两端分别固定在纤芯反谐振单环和石英包层上，所述空气纤芯的直径为40μm，所述包层空气层的厚度为空气纤芯半径的0.65倍。

本发明的优点与积极效果在于：

本发明所提供的“葫芦”光纤传输限制损耗较小，不需要添加除二氧化硅以外的多余材料，结构简单，从而可大幅减轻光纤环的重量，同时石英支撑架与纤芯反谐振单环的结合点少，减少结合点对光纤损耗的影响，降低了拉制要求，所提供的“葫芦”光纤的空气纤芯较大，可以更好地传输中空光束，从而提高光和原子的相互作用面积，提高原子的导引效率，有利于实现蓝失谐导引原子实验，有利于实现高精度原子干涉陀螺。

附图说明

图1是本发明所提供的一种传输中空光束的“葫芦”光纤截面图；

图2是本发明所提供的一种传输中空光束的“葫芦”光纤限制损耗随纤芯反谐振单环的壁厚t的变化曲线示意图；