[发明专利]集成式全光纤悬链线波场调控器

说明书

本发明提供的是集成式全光纤悬链线波场调控器，其特征是：所述器件由一段带有螺旋光栅1的双包层光纤2、渐变折射率光纤3和纤端金属膜4组成；其中，双包层光纤2包含外包层5、内包层6和纤芯7，渐变折射率光纤3包含包层8、纤芯9，纤端金属膜3上有悬链线微孔阵列10；该器件对波场具有波长和偏振调控能力，当入射波长分别为圆偏振输入光波11和圆偏振输入光波15时，该器件分别输出零阶贝塞尔光束14和一阶涡旋贝塞尔光束17；当右旋圆偏振输入光波111和左旋圆偏振输入光波112分别入射时，该器件分别输出“无衍射”零阶贝塞尔光束18和“强聚焦”零阶贝塞尔光束19，本发明可用于光场调控、光动力治疗和光操纵等领域。

(一)技术领域

本发明提供的是集成式全光纤悬链线波场调控器，本发明可用于产生特殊光场、光场调控和光操纵等领域。

(二)背景技术

光纤作为一种新兴的光学器件，因其较低的传输损耗、支持长距离传输、通信容量大等优点在通信、传感等领域取得了巨大的发展。近年来随着“Lab-on-Fiber”概念的提出，将微米级甚至纳米级的微结构与光纤相集成，实现了微结构全光纤器件，这种全光纤器件可用于许多战略领域，从在复杂的环境(例如人体体内分析)中进行远距离测量到信号处理、药物分析、超分辨率成像都有它的身影。微结构全光纤器件可在光纤的端面、侧面和内部构造微纳结构来实现对光场的调控，例如Hyeonwoo Lee团队提出了基于多模干涉的贝塞尔光束发生器，用于在二维平面上捕获和传输介电粒子(Journal of LightwaveTechnology,2019,37(11):2590-2597)。通过单模光纤中传入的LP01模式激发了无芯光纤中引导的更高阶模式，这些模式沿无芯光纤传播时相干叠加发生多模干涉；CY.Guan等人提出具有不对称的凹槽阵列的艾里光束发生器(Optics letters,2014,39(5):1113-1116)，采用单个缝隙激发表面等离激元，这些表面等离激元通过凹槽阵列解耦到自由空间中。而且去耦之后的表面等离激元的相位由凹槽位置调节，产生的艾里光束具有横向加速度和非衍射特性；JY.Tan团队提出一种在单模光纤的端面上制造自增长的聚合物微尖端的方法来生成贝塞尔式光束(Optics letters,2019,44(4):1007-1010)，通过精确优化微尖端的长度和形状以及凸状液滴的高度及其光聚合参数来产生贝塞尔状光束，这种微尖端为类贝塞尔光束的产生提供了一种有效，低成本和超紧凑的方式。中国专利 (CN109683330B)公开了一种在光纤端面生长微锥产生类贝塞尔光束的方法，输入光经过光纤端面形成的聚合物微锥后转变为类贝塞尔光束，此微锥工作带宽范围覆盖整个可见光区域甚至近红外波段，最多可以有30多个同心环，并且产生的类贝塞尔光束具有自恢复性质。中国专利(CN111766710A)公开了一种基于光纤端面角锥的贝塞尔光束形成方法，此方法采用腐蚀液在纤端制备角锥，可以提高光纤端面角锥的加工效率。上述专利所提出的基于纤端微结构的器件只能产生贝塞尔光场，并且不具备波长调控功能。