專利名稱：寬光譜光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光源領(lǐng)域，具體地說涉及波長(zhǎng)延伸跨越幾百毫微米的寬光譜光源。
背景技術(shù)：
近年來，人們對(duì)光纖中的非線性相互作用非常感興趣。例如，石英玻璃的低非線性被長(zhǎng)的互作用長(zhǎng)度和光纖中的高的功率密度抵銷，產(chǎn)生引人注意的非線性作用。對(duì)于大部分非線性過程，可以使光纖物理長(zhǎng)度長(zhǎng)于有效互作用長(zhǎng)度，所述有效互作用長(zhǎng)度受相位匹配、脈沖加寬、側(cè)面輸出(walk-off)和衰減控制。具體地說，光纖色散對(duì)于非線性過程在短脈沖傳播和相位匹配狀態(tài)中起關(guān)鍵作用。
在1300nm以外的光譜區(qū)域中，其中石英玻璃本身的材料色散是反常的，光纖可以設(shè)計(jì)和制造成具有正?；蚍闯５哪Ｉ?，在任何給定的波長(zhǎng)下具有零色散(例如，用于電信系統(tǒng)的色散移動(dòng)光纖)。但是，把階梯折射率單模石英光纖零色散波長(zhǎng)λ0移到比1270nm(體石英零色散波長(zhǎng))短的波長(zhǎng)是不可能的。
光子晶體光纖(PCF)，亦稱微結(jié)構(gòu)光纖或多孔光纖)是一種比較新型的光纖。PCF包括由形成多個(gè)細(xì)長(zhǎng)孔的固態(tài)基質(zhì)材料制成的包層區(qū)和纖心區(qū)。PCF在它們的纖心區(qū)通過若干機(jī)制引導(dǎo)光線，包括纖心區(qū)和包層區(qū)之間界面上的全內(nèi)反射。盡管PCF是由單一的固態(tài)的材料制成的，但是包層區(qū)中的孔降低所述包層區(qū)的有效折射率，但是在固態(tài)的纖心和包層區(qū)之間提供折射率階梯，并使導(dǎo)波光線的全內(nèi)反射成為可能。
在光子晶體光纖中，有可能把單模石英光纖的零色散波長(zhǎng)移到短得多的波長(zhǎng)(見例如，D.Mogilevtsev，T.A.Birks和P.St.Russell，″光子晶體光纖中的群速度色散″，Opt.Lett.23(21)，1662-1664(1998)；J.C.Knight，J.Arriaga，T.A.Birks，A.Ortigosa-Blanch，W.J.Wadsworth，P.St.J.Russell的″光子晶體光纖中的反常色散″，IEEE Photonic Technology Letters，12，807-809(2000)以及J.K.Ranka，R.S.Windeler和A.J.Stentz的″在800nm下具有反常色散的空氣石英微結(jié)構(gòu)光纖可見光連續(xù)譜的產(chǎn)生″，Opt.Lett，25(1)，25-27(2000))。這已經(jīng)用于在區(qū)域580-900nm中具有零色散波長(zhǎng)、用鎖模Ti藍(lán)寶石激光器在750-850nm下泵浦的小纖心高折射率反差的PCF中產(chǎn)生超連續(xù)譜，得到引人注意的效果。盡管這些光纖一般都不是嚴(yán)格單模的，但是難以激勵(lì)階數(shù)較高的模式，而且也不是通過正常彎曲耦合到基模，所以所述光纖可以用作單模。
不僅可以制造嚴(yán)格的單模PCF，而且可以制造在所有波長(zhǎng)上都只支持一個(gè)波導(dǎo)模的所謂循環(huán)單模PCF(例如，見T.A.Birks，J.C.Knight和P.St.J.Russell的″循環(huán)單模光子晶體光纖″，Opt.Lett.22，961-963(1997)和T.A.Birks。D.Mogilevtsevk，J.C.Knight，P.St.J.Russell，J.Broeng，P.J.Roberts，J.A.West，D.C.Allan，和J.C.Fajardo的″光子晶體光纖和階梯折射率光纖之間的相似性″，optical fibre Conference，Paper FG4-1，pages114-116，F(xiàn)riday，F(xiàn)ebruary26 1999)。
Schreiber等人在Opt.Comm.Vol.228(2003)一文pp 71-78中描述了通過以來自在1040nm下運(yùn)行的釔摻雜光纖放大器的毫微秒脈沖進(jìn)行泵浦，從PCF產(chǎn)生超連續(xù)譜。
Town等人在Appl.Phys.B-Lasers and Optics，Vol.77(2003)一文pp235-238描述了通過以來自Q開關(guān)的Nd:YAG激光器的毫微秒脈沖進(jìn)行泵浦，從隨機(jī)微結(jié)構(gòu)光纖空氣-石英光纖產(chǎn)生超連續(xù)光譜。
Coen等人在Opt.Lett.，Vol.26(2001)一文的pp 1356-1358描述了通過在675W功率下以來自運(yùn)行在647nm下的Kr-離子激光器的60ps脈沖進(jìn)行泵浦，從PCF產(chǎn)生超連續(xù)譜。
Dudley等人在J.Opt.Soc.Am.B，Vol.19(2002)一文的pp765-771描述了通過以來自在532nm下運(yùn)行的倍頻，Q開關(guān)的Nd:YAG微片激光器的持續(xù)時(shí)間為0.8ns的脈沖進(jìn)行泵浦，從空氣-石英微結(jié)構(gòu)光纖產(chǎn)生超連續(xù)譜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種波長(zhǎng)分布在寬光譜上的相對(duì)緊湊和價(jià)廉的光源。
按照本發(fā)明，提供一種波長(zhǎng)譜伸展到300nm以上的光源，所述光源包括激光器，運(yùn)行在它的基波波長(zhǎng)或其附近，產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)于0.5ns的脈沖；以及微結(jié)構(gòu)光纖，設(shè)置成引導(dǎo)所述脈沖，其中通過所述光纖中的脈沖來產(chǎn)生光。
所述光譜可以是超連續(xù)光譜，其中光處于范圍在300nm以上的基本上所有波長(zhǎng)上，或者它可以是包括只在幾個(gè)相隔很遠(yuǎn)的波長(zhǎng)上的光，共同伸展到300nm。在這種情況下，所述光譜可以通過四波混合(FWM)產(chǎn)生。因而，所述光源可以是用于通過微結(jié)構(gòu)光纖中的FWM產(chǎn)生光的光源，而所產(chǎn)生的光可以基本上處于FWM波長(zhǎng)。我們已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn)通過對(duì)FWM峰值有用的相對(duì)較長(zhǎng)的脈沖，在微結(jié)構(gòu)光纖中足夠有效地產(chǎn)生FWM峰值。另外，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)FWM峰值在高功率下不會(huì)明顯加寬。所述激光器可以是一種固態(tài)激光器，利用增益晶體，諸如ND:YAG，Nd:YLF或Ti:藍(lán)寶石。所述激光器可以是Q開關(guān)激光器。所述激光器可以是一種單片式激光器。在單片式激光器中，諸如微片激光器或非平面環(huán)形激光器、諧振器反光鏡直接涂在激光器增益晶體上。所述激光器一般地由一個(gè)或多個(gè)二極管激光器泵浦。
與主機(jī)激光器諸如Kr-離子激光器相比，微片激光器明顯價(jià)廉而且更緊湊。
所述激光器運(yùn)行在它的基波波長(zhǎng)上或其附近，與倍頻相反；在已經(jīng)用來泵浦PCF的先有技術(shù)微片激光器中已經(jīng)倍頻。在微片激光器基波波長(zhǎng)上可以達(dá)到非常寬的光譜，例如，1000nm至1100nm，這是令人驚訝的。
特別令人驚訝的是，在所述波長(zhǎng)下可以用長(zhǎng)脈沖來產(chǎn)生寬光譜。所述光脈沖的持續(xù)時(shí)間可以大于500ps，大于1ns，大于2ns，大于3ns，大于4ns，大于5ns或甚至大于10ns。
另外，特別令人驚訝的是，峰值功率相對(duì)較低的脈沖可以用來產(chǎn)生寬光譜。所述脈沖可以具有小于50kW、小于20kW、小于15kW、小于10kW、小于9kW、小于3kW或甚至小于1kW的峰值功率。
產(chǎn)生寬光譜相對(duì)困難的另一個(gè)指示是由脈沖峰值功率和光纖中的互作用長(zhǎng)度(就是說，在色散把它從它產(chǎn)生的光當(dāng)中分離以前脈沖行進(jìn)的長(zhǎng)度，足以停止多波相互作用；可以考慮到或可以不考慮到光纖損失的影響來算出互作用長(zhǎng)度的振幅)的乘積給出。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)功率乘以互作用長(zhǎng)度的乘積小于2kWm、小于1kWm或甚至小于500Wm時(shí)，可以產(chǎn)生寬光譜。
我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以產(chǎn)生更寬的光譜，因而，所述光譜可以伸展到500nm或伸展到700nm。
所述基波波長(zhǎng)可以長(zhǎng)于600nm。所述基波波長(zhǎng)可以在1000nm至1100nm的范圍內(nèi)。
微結(jié)構(gòu)光纖具有零色散波長(zhǎng)λ0。激光器的工作波長(zhǎng)可以小于零色散波長(zhǎng)。在這種情況下，寬光譜一般由四波混合產(chǎn)生。
或者，激光器的工作波長(zhǎng)可以大于零色散波長(zhǎng)。在這種情況下，寬光譜一般由調(diào)制不穩(wěn)定性產(chǎn)生。
微結(jié)構(gòu)光纖可以具有在1000nm和1100nm之間的零色散波長(zhǎng)。零色散波長(zhǎng)可以是制成光纖的材料(例如，硅石)的透射窗口中最短的零色散波長(zhǎng)。
微結(jié)構(gòu)光纖可以設(shè)置成支持光以單一橫模在波長(zhǎng)譜的所有波長(zhǎng)上，例如，在通過四波混合產(chǎn)生的或從脈沖的超連續(xù)譜產(chǎn)生的所有波長(zhǎng)上傳播。
微結(jié)構(gòu)光纖可以設(shè)置成支持脈沖以單一橫模傳播。利用運(yùn)行在它的基波波長(zhǎng)，而不是運(yùn)行在倍頻上的激光器的優(yōu)點(diǎn)是基波波長(zhǎng)將長(zhǎng)于二次諧波波長(zhǎng)，因而較容易把微結(jié)構(gòu)光纖制造成單模。利用運(yùn)行在532nm下的倍頻微片激光器的先有技術(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生一些以它們的微結(jié)構(gòu)光纖高階模式傳播的脈沖；為了在所述波長(zhǎng)上以基模傳播，微結(jié)構(gòu)光纖的纖心需要直徑小于1微米，這是難以制造的。
微結(jié)構(gòu)光纖可以設(shè)置成支持光在所有波長(zhǎng)上以單一橫模傳播。
波長(zhǎng)譜的光的大于70％，大于80％，大于90％或甚至大于95％可以處于光纖所支持的最低次橫模。
微結(jié)構(gòu)光纖可以具有大于2.5微米、大于2.7微米或甚至大于2.9微米的間距。
微結(jié)構(gòu)光纖可以具有大于4微米、大于4.5微米或甚至大于4.8微米的纖心直徑。
微結(jié)構(gòu)光纖可以具有包層區(qū)，所述包層區(qū)包括直徑為d，間距為Λ的孔的陣列，其中d/Λ小于0.7、小于0.6、小于0.5或甚至小于0.4。
微結(jié)構(gòu)光纖可以具有大于8μm2、9μm2、12μm2、14μm2或甚至15μm2的有效非線性面積。以此使較高功率譜成為可能。
微結(jié)構(gòu)光纖可以短于脈沖互作用長(zhǎng)度。如在別處所討論的，脈沖可以通過微結(jié)構(gòu)光纖中過程的串級(jí)產(chǎn)生波長(zhǎng)譜的光。最好使用這樣的較短的長(zhǎng)度來把串級(jí)停止在特定的點(diǎn)上，例如，為了在特定的波長(zhǎng)上，例如，在四波混合波長(zhǎng)上，獲得較高的輸出功率。光纖的長(zhǎng)度可以短于作為脈沖側(cè)面輸出側(cè)面輸出(walk-off)長(zhǎng)度算出的脈沖的互作用長(zhǎng)度，因?yàn)橛捎诠饫w中損失影響它可以在較短的長(zhǎng)度之后幾乎不出現(xiàn)附加的波長(zhǎng)產(chǎn)生。
光源可以包括濾光鏡，用于在波長(zhǎng)譜的子段上選擇波長(zhǎng)的光。
另外，按照本發(fā)明，提供一種產(chǎn)生伸展到500nm的波長(zhǎng)譜的光的方法，所述方法包括使激光器運(yùn)行在它的基波波長(zhǎng)上或基波波長(zhǎng)附近，以便提供持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)于0.5ns的光脈沖，并在微結(jié)構(gòu)光纖內(nèi)引導(dǎo)所述脈沖。
所述波長(zhǎng)譜的光可以通過非線性過程的串級(jí)產(chǎn)生，例如，四波混合后跟超連續(xù)譜產(chǎn)生。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，利用這樣的串級(jí)的非線性可以例如從運(yùn)行在1064nm下的微片激光器產(chǎn)生在可見光或甚至紫外波長(zhǎng)上具有重大能量的光譜。產(chǎn)生伸展到短于500nm的波長(zhǎng)的連續(xù)譜是特別有利的，而且具有許多潛在用途。通過利用倍頻微片激光器(例如，產(chǎn)生從532nm光起的超連續(xù)譜的激光器)的先有技術(shù)系統(tǒng)至今尚未做到這一點(diǎn)。但是，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過四波混合，把從運(yùn)行在它的基波波長(zhǎng)上的單片式激光器產(chǎn)生的光，例如，從運(yùn)行在1000nm至1100nm(例如，1064nm)范圍內(nèi)的微片激光器產(chǎn)生的光，轉(zhuǎn)換為700nm至800nm范圍內(nèi)的波長(zhǎng)，然后轉(zhuǎn)換為超連續(xù)譜，可以產(chǎn)生延伸到可見光或UV的光譜是可能的。
附圖的簡(jiǎn)要說明現(xiàn)將參照附圖只以舉例的方式描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中

圖1是曲線圖(a)幾條考慮的光纖的實(shí)測(cè)色散曲線(05A，05E和31G，分別對(duì)應(yīng)于表1中的光纖O，P和G)，以及針對(duì)帶有圓孔和間距Λ，3μm和d/Λ＝0.3的普通的PCF計(jì)算的色散；(b)對(duì)于2ωpump-＞ωsignal+ωidler的非線性相位匹配條件(實(shí)線從光纖G實(shí)測(cè)的色散曲線，輸入功率14W；；140W；1400W。圓光纖C，F(xiàn)，G，H，I，L(表1)的實(shí)測(cè)波長(zhǎng)和泵浦的波長(zhǎng)偏移量)；圖2是光纖O的SEM，Λ＝2.97，d/Λ＝0.39，λ0＝1065nm；圖3表示從100m的Nufern 1000-HP單模光纖的實(shí)測(cè)輸出連續(xù)光譜；(刻度單位dBm/5m帶寬)；圖4表示(a)6m長(zhǎng)度的PCF L的輸出光譜，表示在正常色散方式下的強(qiáng)光學(xué)參量產(chǎn)生；以及
(b)2.5m長(zhǎng)度的PCF L的輸出信號(hào)，具有2mW泵浦和9.5、4.2、1.4、0.07μW點(diǎn)火源(seed)。(只有泵浦，無點(diǎn)火源(seed)，黑。1μW cw點(diǎn)火源是600ps的4000個(gè)光子。光譜儀分辨率為0.1nm。)；圖5表示(a)3m長(zhǎng)度PCF A，C，F(xiàn)，G，H，I的輸出光譜，表示在正常色散方式下強(qiáng)光學(xué)參數(shù)的產(chǎn)生，輸入功率10-20mW。光譜儀分辨率為0.2nm。(長(zhǎng)于1750nm的空載波長(zhǎng)不是用這個(gè)光譜儀實(shí)測(cè)的)；以及(b)光纖B功率與光譜依賴關(guān)系，產(chǎn)生λsignal＝716nm；圖6表示圖5(b)光譜的細(xì)節(jié)，光纖B(光譜儀分辨率為0.2nm)(a)泵浦波長(zhǎng)(1064nm)和OPG信號(hào)波長(zhǎng)(716nm)下的輸出線寬(全寬度一半最大值)；以及(b)低和高輸入功率的OPG信號(hào)波長(zhǎng)下歸一化輸出光譜；圖7表示從以下長(zhǎng)度的光纖P實(shí)測(cè)的輸出連線光譜(a)1m，(b)3m，(c)20m和(d)100m，以dBm/5nm帶寬為單位的偽彩色刻度；圖8表示20m長(zhǎng)度的光纖O和P在30mW輸入功率下的輸出光譜(a)對(duì)數(shù)刻度，以及(b)線性刻度(任意單位，歸一化為1064nm下的剩余泵浦峰值)；圖9表示在20m的PCF P中輸出光譜超連續(xù)譜的產(chǎn)生，具有短的和長(zhǎng)的脈沖；以及圖10表示按照本發(fā)明超連續(xù)光譜的實(shí)施例。
本發(fā)明實(shí)施方式利用先有技術(shù)眾所周知的技術(shù)，已經(jīng)設(shè)計(jì)和制造一種PCF，其零色散波長(zhǎng)接近于在1064nm下Nd:YAG激光器的波長(zhǎng)并且在其任一側(cè)。我們已經(jīng)詳細(xì)研究了當(dāng)在1064nm下以600ps脈沖中的pJ能量泵浦時(shí)，這些光纖中的調(diào)制不穩(wěn)定性、超連續(xù)譜的產(chǎn)生和光學(xué)參數(shù)的產(chǎn)生和放大作用。Q開關(guān)的毫微秒脈沖的使用顯著地偏離以前利用鎖模毫微微秒和微微秒激光器的工作。Q開關(guān)所需的激光器技術(shù)比鎖模簡(jiǎn)單得多，使尺寸上和成本上的節(jié)約成為可能。另外，在目標(biāo)波長(zhǎng)范圍1040-1070nm中還有許多Nd-和Y-摻雜激光器，它們可以直接用二極管泵浦并因而是緊湊和高效的。
大部分以前的超連續(xù)譜產(chǎn)生試驗(yàn)都集中在超短脈沖方式上，采用來自鎖模激光器的毫微微秒脈沖。在所述情況下，自相位調(diào)制、soliton效應(yīng)和脈沖側(cè)面輸出(walk-off)都是重要的考慮因素，通過一般化非線性Schrdinger方程描述傳播過程。
這里我們考慮長(zhǎng)得多的脈沖，其中傳播可以考慮是準(zhǔn)CW的。不論所述脈沖邊沿上的dl/dt的影響，還是不同波長(zhǎng)之間脈沖側(cè)面輸出都是意義重大的。在這種情況下，主要非線性過程是相位匹配四波混合(FWM)，以便從所述泵浦產(chǎn)生頻率間隔相等的邊帶。用于這些過程的增益是通過硅石的非線性折射率提供的，n2＝2×10-20m2/W。相位匹配和能量守恒給出方程式2Kpump＝Ksignal+Kidler+2γP (1)和2ωpump＝ωsignal+ωidler(2)其中kj是模式的波矢量(傳播常數(shù))，而ωj是泵浦、信號(hào)和空載(idler)波的頻率；P是泵浦功率(在準(zhǔn)CW情況下，是峰值泵浦功率)；以及γ是光纖的非線性系數(shù)，γ=2πn2λAeff---(3)]]>其中Aeff是光纖的有效面積，而λ是泵浦波長(zhǎng)。這些相位匹配條件將給出的光纖中峰值增益的波長(zhǎng)，并將取決于光纖的色散。我們可以測(cè)量或計(jì)算不同的光纖的色散，因而計(jì)算相位匹配條件(1)。從PCF的數(shù)字建模我們直接獲得傳播常數(shù)ki，然后可以將其代入(1)式。對(duì)于測(cè)量，我們只知道群速度色散，所述傳播常數(shù)的二階微分。通常展寬色散曲線(作為光學(xué)頻率的函數(shù))作為帶有色散系數(shù)βn的泰勒級(jí)數(shù)，由此可以算出相位匹配(1)。對(duì)于這里考慮的PCF，為了向?qū)崪y(cè)群速度色散曲線(圖1a)提供合理的擬合和外推，我們包括直到β6的各項(xiàng)。所述泰勒系數(shù)β2(ps2/km)與群速度色散的工程單位D(ps/nm km)有關(guān)，β2=-λ22πcD---(4)]]>圖1(b)中以偏離零色散波長(zhǎng)的泵浦波長(zhǎng)偏移量的函數(shù)的形式示出從一種PCF的實(shí)測(cè)色散計(jì)算的相位匹配的FWM波長(zhǎng)。有3個(gè)重要的區(qū)域a)λpump＜＜λ0，b)λpump＜-λ0，C)λpump＞λ0。
把順序反過來；情況c)(圖1(b)右半)表示接近于泵浦波長(zhǎng)的FWM的峰值強(qiáng)烈地依賴功率的相位匹配。在這個(gè)區(qū)域求(1)式的解需要非零的γP值。出現(xiàn)在所有光纖反常色散方式下的調(diào)制不穩(wěn)定性(MI)的現(xiàn)象是眾所周知的。所述增益峰值相對(duì)較寬，而中央頻率主要取決于群速度色散β2，而且只是微弱地取決于較高階色散。
情況b)(圖1(b)左半)有一個(gè)相隔很遠(yuǎn)的FWM峰值的在很大程度上取決于功率的相位匹配。在所述區(qū)域中(1)式的解甚至對(duì)于零功率都存在，但是只用于非零階數(shù)較高的色散(甚至在泰勒展開式中的偶數(shù)項(xiàng)134，136等)。所述增益峰相對(duì)狹窄，而中央頻率強(qiáng)烈地取決于較高階色散。
在情況a)(超出圖1(b)左側(cè))中不存在FWM的相位匹配。a)和b)之間的邊界具有試驗(yàn)和理論的位置。從圖1(b)可以看出，隨著泵浦偏離λ0的偏移量增大，空載波長(zhǎng)進(jìn)一步移到2μm以外。2.2μm以外的空載信號(hào)無法檢測(cè)出來，因?yàn)楣枋奈赵谒霾ㄩL(zhǎng)范圍內(nèi)快速增大。即使忽略吸收，理想化的光纖表現(xiàn)FWM相位匹配分支，其曲線回到它們本身，給出可能出現(xiàn)FWM的最大值波長(zhǎng)偏移量的極限。
現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)常討論相隔很遠(yuǎn)的FWM峰值(情況b)，但只是最近本發(fā)明人等才在652nm上在帶有零色散波長(zhǎng)的PCF中從鎖模Kr+激光器在647nm下利用60ps脈沖觀察到(例如，見J.D.Harvey，R.Leonhardt，K.L.G.Wong，J.C.Knight，W.J.Wadsworth和P.St.J.Russell 的″利用PCF在可見光中的光學(xué)參數(shù)振蕩器″，CLEO2003，paper(2003))。在這種工作中，我們更詳細(xì)地研究了FWM/MI現(xiàn)象，用數(shù)量級(jí)較長(zhǎng)的，600ps，的脈沖和工程上有重大意義的1064nm波長(zhǎng)上，給出許許多多不同的可用的Nd-和Yb-摻雜的激光器。
除了FWM/MI增益之外，在13THz的特性曲線漂移下所有石英光纖都將顯示Raman增益。因?yàn)檫@不是相位匹配過程，所以它將在所有光纖中出現(xiàn)并在很大程度上不受光纖色散差異的影響。其中相位匹配可用，F(xiàn)WM/M1增益一般地高于硅石中的Raman增益，所以只有當(dāng)FWM/MI增益不存在(亦即，情況a)時(shí)，才預(yù)期觀察到顯著的Raman效應(yīng)。
制造了許多零色散波長(zhǎng)在1064nm任何一側(cè)的PCF。所述光纖具有125pm直徑和250μm丙烯酸鹽樹脂緩沖區(qū)，用于與標(biāo)準(zhǔn)光纖cleavers、剝皮器(strippers)、機(jī)械夾持器和適配器兼容。全部光纖都具有相同的孔到孔的標(biāo)稱間距Λ＝3μm，但是帶有不同的孔徑d，從d/Λ＝0.3至d/Λ＝0.5，對(duì)應(yīng)于大致5μm纖心直徑。對(duì)于較大的孔，零色散波長(zhǎng)處于較短的波長(zhǎng)。實(shí)測(cè)零色散波長(zhǎng)，λ0從1040nm跨越至1105nm。在制造過程中并未特意減少光纖損失，其后果是光纖損失相對(duì)較高，在1550nm下是4.5dB/km，和在1064nm下是12dB/km，在1380nm下有110dB/km的OH-吸收峰值。圖2所示的是代表性的光纖的掃描電子顯微照片。為了進(jìn)行比較，還研究了傳統(tǒng)的階梯折射率光纖Nufem 1000-HP，它具有920nm的單模截止波長(zhǎng)，在1060nm下模場(chǎng)(mode-field)直徑6.2pm。
通過以來自無源的Q開關(guān)Nd:YAG激光器(JDS單相型號(hào)NP-10620-100)的600ps脈沖泵浦，觀察光纖中的非線性相互作用。輸送至光纖的平均功率是30mW，脈沖重復(fù)率為7.25千周/秒，對(duì)應(yīng)于脈沖能量4.1μJ和峰值功率6.9kW。耦合進(jìn)不同的單模光纖的效率是35-50％。這個(gè)泵浦激光器是低成本和極其緊湊的，激光頭100×22×32毫米，給波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換和連續(xù)譜產(chǎn)生中的科學(xué)利益添加實(shí)際有用性。利用云母波片和晶體偏振器控制輸出到待測(cè)試的光纖的功率。輸入到所述光纖的偏振是固定的，任何時(shí)侯都是垂直的。用熱功率計(jì)測(cè)量輸入和輸出功率，因?yàn)樗谒a(chǎn)生的輸出波長(zhǎng)寬范圍內(nèi)有平坦的光譜響應(yīng)。用光譜分析儀(Ando A0-6315B)測(cè)量輸出光譜。光譜分辨率設(shè)置為5nm，除非另有說明。用等邊棱鏡SF11散射輸出測(cè)量離散的參變波長(zhǎng)上的功率，并用熱功率計(jì)測(cè)量各個(gè)光束。為了測(cè)量參變?cè)鲆?，耦合的CW二極管激光器的光纖輸出通過從無涂層玻璃平板在45°下反射引入輸入光束。調(diào)整所述二極管的偏振使得來自所述平板的反射達(dá)到最大，這對(duì)應(yīng)于主要是垂直偏振，與泵浦的光偏振平行。利用在點(diǎn)火源波長(zhǎng)下標(biāo)定的小功率光電二極管檢測(cè)器在光纖輸出端測(cè)量耦合到光纖的點(diǎn)火源功率(seed power)。
表1表示在本文中考慮的幾個(gè)PCF的光學(xué)數(shù)據(jù)。利用低相干性干涉儀技術(shù)測(cè)量色散。光學(xué)參量產(chǎn)生(OPG)波長(zhǎng)是指當(dāng)用1064nm下的脈沖泵浦長(zhǎng)度短的(1至3m)的光纖時(shí)實(shí)測(cè)的輸出波長(zhǎng)。表1中列出的所有光纖，光纖P除外，都是循環(huán)單模的；無論什么波長(zhǎng)只存在一種波導(dǎo)模?？字睆絛/Λ＞0.4的光纖P不是循環(huán)單模，但是，單模截止波長(zhǎng)＜650nm，于是在感興趣的波長(zhǎng)下它是單模的。圖1(a)中示出用于選擇光纖的實(shí)測(cè)色散曲線，以及針對(duì)Λ＝3μm，d/Λ＝0.3的理想化光纖算出的曲線。上述非線性交互作用的不同方式是可用光纖范圍內(nèi)可訪問的方式；a)λpump＜＜λ0，如Nufem 1000-HP傳統(tǒng)的階梯折射率光纖所代表的，b)λpump＜＝λ0，如PCF L所代表的，c)λpump＞λ0，如PCF P所代表的。
在以下的各部分中，針對(duì)每一種情況，討論輸出光譜隨著輸入功率和光纖長(zhǎng)度的變化情況a)λpump＜＜λ0階梯折射率光纖1000-HP具有λ0＝1440nm的實(shí)測(cè)零色散波長(zhǎng)。所述泵浦波長(zhǎng)偏移量非常大，-376nm，它處于沒有非線性相位匹配的區(qū)域中。在所述泵浦波長(zhǎng)1064nm下，色散是-37ps/nm km。對(duì)于100m這種光纖，實(shí)測(cè)輸出光譜隨著輸入功率的演變?nèi)鐖D3中所示。有顯著的Raman產(chǎn)生，可見的幾階Raman Stokes線。所述光譜是單側(cè)的，沒有短于泵浦波長(zhǎng)的波長(zhǎng)產(chǎn)生。如預(yù)期的，這清清楚指明不存在參變過程。
情況b)λpump＜＝λ0PCF L具有λ0＝1069nm的實(shí)測(cè)零色散波長(zhǎng)。泵浦波長(zhǎng)偏移量是小的，-5nm，這處于相隔很遠(yuǎn)的波長(zhǎng)相位匹配的區(qū)域中，功率依賴性很小(FWM，圖1(b)左半)。在所述泵浦波長(zhǎng)下的色散也小，僅僅-1ps/nmkm。對(duì)于6m的這種光纖，實(shí)測(cè)輸出光譜隨輸入功率的變化如圖4(a)所示。在小功率下，在895和1315nm下產(chǎn)生兩個(gè)截然不同的參變波長(zhǎng)，圍繞所述泵浦波長(zhǎng)，在能量上均等地相隔。如預(yù)期的，這是從相位匹配計(jì)算得到的。隨著泵浦功率進(jìn)一步增大，圍繞泵浦、信號(hào)和空載波長(zhǎng)，光譜加寬。對(duì)于其它PCF，A-N，對(duì)λ0的泵浦偏移量多達(dá)-40nm，看到類似的參量產(chǎn)生，信號(hào)波長(zhǎng)范圍從686nm至975nm，而空載波長(zhǎng)的范圍從1168nm至1900nm以上(表1，圖5(a))。
在圖4(a)在高功率下看到的所產(chǎn)生的參數(shù)峰值的加寬大大減小，產(chǎn)生相隔更遠(yuǎn)的FWM波長(zhǎng)的光纖。例如，圖5(b)表示光纖B的輸出。這里隨著泵浦功率增大存在泵浦波長(zhǎng)和信號(hào)波長(zhǎng)非常小的加寬。這是因?yàn)椋匠淌?1)的右側(cè)具有陡的斜率(相對(duì)于信號(hào)波長(zhǎng)改變)，接近于精確的相位匹配解，因此所述參變?cè)鲆娣逯氮M窄。圖6中示出在中和高輸入功率下716nm信號(hào)的光譜以及716nm峰值的帶寬隨著泵浦功率的變化。當(dāng)在30mW泵浦功率下兩者都增大至1.8nmFWHM時(shí)，對(duì)于高達(dá)25mW的泵浦功率，帶寬不變。通過測(cè)量所述信號(hào)的功率確定在這光纖中參數(shù)轉(zhuǎn)換效率，并通過棱鏡測(cè)量泵浦光束散射。對(duì)于30mW輸入功率，總輸出是11mW，其中8.3mW是在1064nm下泵浦的，而2.5mW是在716nm處的信號(hào)，轉(zhuǎn)換率22％。在預(yù)期的2.07μm空載波長(zhǎng)下沒有測(cè)量到輻射。我們相信，在長(zhǎng)的波長(zhǎng)下限制損失是在所述輸出中不存在所述波長(zhǎng)的原因。利用泵浦波長(zhǎng)偏移量較小的光纖C，F(xiàn)WM波長(zhǎng)略微接近732nm(實(shí)測(cè))和1945nm(從信號(hào)波長(zhǎng)推算)。在這種情況下，觀察到空載波長(zhǎng)下的輸出輻射。對(duì)于30mW泵浦功率下3m長(zhǎng)度的光纖，總輸出功率是13mW，其中8.0mW是在1064nm下泵浦；4.5mW是732nm下的信號(hào)，轉(zhuǎn)換率35％；而0.43mW是1945nm下的空載，轉(zhuǎn)換率3％。
圖1(b)中畫出在光纖C，F(xiàn)，G，I，L中測(cè)得的參變產(chǎn)生波長(zhǎng)相對(duì)于每一條光纖的偏離實(shí)測(cè)λ0的泵浦波長(zhǎng)偏移量?？闯鲞@些點(diǎn)和按方程式(1)和(2)從光纖G的實(shí)測(cè)色散算出的線非常一致。
針對(duì)2.5m長(zhǎng)的光纖L，利用CW二極管激光器探測(cè)光束，測(cè)量了1315nm下的參變?cè)鲆妗Ｔ?mW(峰值功率920W)的耦合泵浦功率下(其中自發(fā)參量產(chǎn)生仍然是低的)，在1315nm下對(duì)于15μW的點(diǎn)火源功率測(cè)到＞55dB的增益。為了在信號(hào)波長(zhǎng)(895nm)下觀察光，閾值從無點(diǎn)火源自發(fā)產(chǎn)生用的2mW(460W峰值)泵浦功率降低至1315nm下11μW點(diǎn)火源功率用的0.95mW(218W峰值)。在2mW(460W峰值)泵浦功率下，針對(duì)0.07pW可達(dá)到的最低點(diǎn)火源功率，觀察了點(diǎn)火源參量產(chǎn)生，這對(duì)應(yīng)于在600ps增益周期過程中少于300光子，圖4(b)。在對(duì)應(yīng)于1310nm下點(diǎn)火源二極管激光器縱向模式的加點(diǎn)火源的信號(hào)中看出所述模式。所需的泵浦功率和點(diǎn)火源功率足夠低，人們可以合理地預(yù)期利用帶有反饋的較長(zhǎng)的光纖產(chǎn)生CW參數(shù)振蕩。
情況c)λpump＞λ0PCF P具有λ0＝1039nm的實(shí)測(cè)零色散波長(zhǎng)。泵浦波長(zhǎng)偏移量是+25nm，這處于存在間隔較短的波長(zhǎng)(MI，圖1(b)右半)取決于功率的相位匹配的區(qū)域。在所述泵浦波長(zhǎng)下色散是+5ps/nm km。1m，3m，20m和100m光纖的實(shí)測(cè)輸出光譜與輸入功率的關(guān)系如圖7所示。對(duì)于短的1m和3m長(zhǎng)度，在所述泵浦波長(zhǎng)的任何一側(cè)都清楚可見對(duì)稱的MI峰值。在低功率(5-7mW)下，如從方程式(1)預(yù)期的，存在所產(chǎn)生的MI波長(zhǎng)隨輸入功率的漂移，但是一旦在所述MI峰值有顯著的功率，所述波長(zhǎng)便由于飽和而變得固定。對(duì)于長(zhǎng)的20m和100m光纖長(zhǎng)度，MI只在非常低的功率，＜2mW下才可見。所產(chǎn)生的波長(zhǎng)對(duì)泵浦波長(zhǎng)接近得多(對(duì)于100m幾乎與泵浦波長(zhǎng)沒有間隔)，如從較低泵浦功率預(yù)期的，在所述泵浦功率下可以看到它們，在高功率下所述峰值的位置再一次穩(wěn)定。在高功率下所述輸出帶寬增大為寬闊和極其平坦的連續(xù)譜，從大致500nm跨越至超出1750nm下OSA的極限。其它檢測(cè)器用來表示在1900nm以外光譜上確定地存在功率。圖8中既以線性刻度又以對(duì)數(shù)刻度示出兩條20m長(zhǎng)度的光纖的代表性的高功率光譜。在所述平坦的連續(xù)譜上缺乏光譜特征，與采用毫微微秒脈沖的PCF中產(chǎn)生的連續(xù)譜形成鮮明對(duì)照。短期和中期時(shí)間穩(wěn)定性也是良好的，因?yàn)槲覀円呀?jīng)應(yīng)用所述連續(xù)譜作為干涉儀測(cè)量的光源，而不必監(jiān)視它們的輸入功率。因?yàn)?0m光纖之后所述光譜已經(jīng)極其寬闊，進(jìn)一步傳播至100m帶寬增加不多。事實(shí)上，進(jìn)一步傳播的主要作用是功率損失。但是，在光纖的前20m中，所述傳播并非所產(chǎn)生的寬光譜的無源線性傳播。看看由所述光纖在1380nm的OH吸收所引起輸出光譜下跌，便可以看出這一點(diǎn)，對(duì)于從20至100m的無源光纖傳播，其數(shù)量達(dá)8dB。在所述光譜上100m之后實(shí)測(cè)的實(shí)際下跌只有4dB，說明在所述吸收的任何一側(cè)在所述連續(xù)譜中都有足夠的功率，在能量因吸收而損失時(shí)能夠繼續(xù)把能量重新分布進(jìn)入所述區(qū)域。
我們已經(jīng)證明單模光纖新的色散方式，其中零GVD波長(zhǎng)接近于1064nm。這適用于亞毫微秒Q開關(guān)的激光器脈沖的非線性相互作用，或者產(chǎn)生寬闊、平坦的、在光譜上和在空間上明亮的單模連續(xù)譜輻射的緊湊光源，或者用于緊湊的有效的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，在近紅外的一個(gè)選定的波長(zhǎng)上產(chǎn)生脈沖。寬闊、平坦和緊湊的連續(xù)譜光源顯然可以應(yīng)用于光纖部件的光譜測(cè)試(對(duì)此在我們的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)證明它的能力和多種用途)和化學(xué)和生物學(xué)樣本的光譜分析。
在其它選定的波長(zhǎng)上的脈沖窄帶光源增大了在諸如雙光子熒光等方案中容易適用于非線性識(shí)別和檢測(cè)的波長(zhǎng)范圍，以及向光纖中其它感興趣的波長(zhǎng)上的非線性相互作用提供泵浦源。例如，可以使在750nm下產(chǎn)生的脈沖進(jìn)入為以Ti:藍(lán)寶石激光器產(chǎn)生連續(xù)譜而設(shè)計(jì)的非線性色散漂移的PCF中，并產(chǎn)生比在紅外1064nm處開始時(shí)更可能進(jìn)一步跨入可見光的連續(xù)譜。所觀察到的非線性環(huán)節(jié)適合眾所周知的FWM和MI的物理過程，而用PCF技術(shù)容易獲得的色散的控制，使在激光工程有重大意義的波長(zhǎng)的應(yīng)用成為可能。光纖色散的其他考慮可以幫助進(jìn)一步改善這里所呈現(xiàn)的結(jié)果。
在上述工作的進(jìn)一步發(fā)展中，我們現(xiàn)在報(bào)告脈沖形式的強(qiáng)FWM和超連續(xù)譜產(chǎn)生比一般考慮的要長(zhǎng)幾個(gè)數(shù)量級(jí)。在這準(zhǔn)CW方式中，表明(峰值功率)×所需的(互作用長(zhǎng)度)小于500W*m。如上面討論的，所產(chǎn)生的連續(xù)譜可應(yīng)用于光譜學(xué)和光子器件的測(cè)試。FWM可以用來在特定的所需波長(zhǎng)下產(chǎn)生強(qiáng)脈沖，用于雙光子熒光顯微鏡或其他非線性轉(zhuǎn)換。
這里我們采取下一個(gè)步驟，邁向帶有102至103W峰值功率的毫微秒Q開關(guān)的激光器脈沖的單模參數(shù)連續(xù)譜轉(zhuǎn)換的真CW操作。除了科學(xué)興趣之外，由于Q開關(guān)的Nd激光器的緊湊和低成本屬性，這具有實(shí)際重要性。
由于其緊湊和低成本，我們選擇一個(gè)無源Q開關(guān)Nd:YAG微片激光器(短脈沖，7.25kHz下0.6ns，30mW，1064nm)，而曲于其穩(wěn)定性和靈活性我們選擇一個(gè)有源Q開關(guān)Nd:YLF激光器(長(zhǎng)脈沖，在1Hz至50kHz下6-30ns，250mW，1047nm，Lightwave Electronics Inc.(公司)捐贈(zèng))。圖9(a)表示λ0＝1038nm的PCF P的輸出光譜和在兩個(gè)泵浦波長(zhǎng)下的反常色散，每一個(gè)激光器都運(yùn)行在7.25kHz和全功率下。在兩種情況下連續(xù)譜都是寬闊和平坦的，長(zhǎng)脈沖激光器較高的平均功率給出較高光譜密度。圖2b表示利用短脈沖激光器在正常色散方式下λ0＝1080-1105nm的六不同的PCF的輸出?？梢钥吹皆谙喔艉苓h(yuǎn)的波長(zhǎng)下的強(qiáng)的四波混合(FWM)。
另外，對(duì)于在1047nm下正常色散的PCF 0，長(zhǎng)脈沖激光器所產(chǎn)生的隔離FWM峰值。這等效于圖4的FWM，但是針對(duì)長(zhǎng)得多的脈沖。用30kHz下大致20ns持續(xù)時(shí)間的脈沖來產(chǎn)生接近于1400nm和接近于835nm的FWM峰值。
這些結(jié)果都指出在光纖環(huán)形空穴中在閾值功率(～1W)下在當(dāng)前緊湊的激光器系統(tǒng)的范圍內(nèi)真cw OPO振蕩的可能性。
寬光譜光源的示例參照?qǐng)D10，以下示例描述按照本發(fā)明的光源的具體示例。圖10所示的超級(jí)連續(xù)譜光源是由3個(gè)部分構(gòu)成的。第一部分(圖10的元件1至6)形成Q開關(guān)Nd:YAG激光器，在1064nm下以從2ns至5ns的脈沖寬度(其它脈沖長(zhǎng)度，小于或大于2-5ns范圍，例如，可以通過改變腔長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn))發(fā)射光。第二部分(圖10的元件7和8)形成光耦合部分，用于把光從Nd:YAG激光器耦合進(jìn)第三個(gè)部分。第三部分(圖10元件9)是光學(xué)非線性光子晶體光纖。
利用二極管激光器1裝配如圖10所示的白光光源，所述二極管激光器1以連續(xù)波方式在808nm的波長(zhǎng)(JDSU，SDL-2472-P1)下發(fā)射高達(dá)3W的光。在二極管激光器1的前端大致8mm的距離L1處安裝焦距為8毫米(Thorlabs，C240TM)的非球形透鏡2，以便使所發(fā)射的光聚焦在離所述二極管激光器1米的距離處。在離開透鏡2為10mm的距離L2處在透鏡2的軸線上設(shè)置焦距為8毫米的第二非球形透鏡3(Thorlabs，C240TM)。在離開透鏡3為8mm的距離L3處在透鏡3的軸線上設(shè)置一端帶有在1064nm光下反射99.8％的涂層，另一端帶有對(duì)1064nm光減反射涂層的5mm厚的Nd:YAG晶體4(1％Nd)。在離開Nd:YAG晶體4為0.5mm的距離L4處在Nd:YAG晶體4的軸線上設(shè)置兩個(gè)光學(xué)表面上具有對(duì)于1064nm光的70％初始的透射和減反射涂層的1mm厚Cr4+:YAG晶體5。在離開Cr4+:YAG晶體5為0.5mm的距離L5處在Cr4+:YAG晶體5的軸線上設(shè)置具有對(duì)1064nm光反射90％的涂層和500mm曲率的激光反射鏡6(CASIX，ND00112)。所述反射鏡6必須與激光器1發(fā)射的光對(duì)準(zhǔn)，以便使激光在1064nm下從所述元件4至6發(fā)射。距離L3可以進(jìn)行優(yōu)化，以便反射鏡6的在1064nm下的光的輸出功率最大。在離開反射鏡6為40mm的距離L6處在反射鏡6的軸線上設(shè)置焦距為75mm的透鏡7。在離開透鏡7為125毫米的距離L7處在透鏡7的軸線上設(shè)置焦距為2.97mm的透鏡8(Lightpath，350660)。設(shè)置具有約4.0μm的模場(chǎng)直徑、數(shù)字孔徑0.20和零色散波長(zhǎng)為1040nm的光學(xué)非線性光子晶體光纖9(晶體光纖A/S，Birkerod，Denmark，NL-4，8-1040)，其中所述輸入小平面在離開透鏡8為3mm的距離L8處在透鏡8的軸線上。兩個(gè)透鏡7和8的位置和光纖9要對(duì)準(zhǔn)，以便使1064nm下的光到所述光纖的耦合最大化。
例如，Bjarklev，Broeng和Bjarklev在″光子晶體光纖″，KluwerAcademic Press，2003，第4章115-130頁(yè)討論的，通過從預(yù)成型(preform)拉制來制造光子晶體光纖。
上面已經(jīng)表示某些推薦的實(shí)施例，但應(yīng)該強(qiáng)調(diào)指出，本發(fā)明不限于此，而是在以下權(quán)利要求書定義的要點(diǎn)內(nèi)可以用其它方法實(shí)施。
表I.所研究的光纖的參量產(chǎn)生波長(zhǎng)。
標(biāo)志 ABC D EF G Hλ0--1103 - -1095 1090 1087λsignal686 716 732 737 740 765 775 804λidler2367 2068 1945 1911 1891 1745 1694 1572------------------------------------------------------標(biāo)志 I J KL MN O Pλ01078 - - 1069 --1065 1039λsignal818 824 856 895 918 975 - -λidler1521 1497 1403 1315 1266 1168 - -λ0-實(shí)測(cè)零色散波長(zhǎng)(nm)λsignal-實(shí)測(cè)OPG信號(hào)波長(zhǎng)(nm)λidler-OPG空載波長(zhǎng)(nm)-帶陰影線的值是從λ0(nm)算出的。
權(quán)利要求
1.一種具有伸展到超過300nm的波長(zhǎng)譜的光源，所述光源包括激光器，所述激光器工作在其基波波長(zhǎng)上或其基波波長(zhǎng)附近，產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)于0.5ns的脈沖；以及微結(jié)構(gòu)光纖，設(shè)置成引導(dǎo)所述脈沖，其中所述光是由所述光纖中的脈沖產(chǎn)生的。
2.如權(quán)利要求1所述的光源，其中所述激光器是單片式激光器。
3.如權(quán)利要求2所述的光源，其中所述單片式激光器是微片激光器。
4.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的光源，其中所述光脈沖具有大于1ns的持續(xù)時(shí)間，諸如大于2ns，諸如大于3ns，諸如大于4ns，諸如大于5ns，諸如大于8ns，諸如大于10ns。
5.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的光源，其中所述脈沖具有小于50KW的峰值功率，諸如小于20kW，諸如小于15kW，諸如小于10kW，諸如小于9kW，諸如小于3kW，諸如小于1kW。
6.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的光源，其中所述脈沖具有峰值功率并且在所述光纖長(zhǎng)度范圍內(nèi)與所述光纖相互作用，使得所述峰值功率與所述互作用長(zhǎng)度的乘積小于2kWm，諸如小于1kWm，諸如小于500Wm。
7.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的光源，其中所述光譜伸展到超過500nm，諸如伸展到超過700nm。
8.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的光源，其中所述基波波長(zhǎng)長(zhǎng)于600nm。
9.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的光源，其中所述基波波長(zhǎng)在1000nm至1100nm的范圍內(nèi)。
10.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的光源，其中所述微結(jié)構(gòu)光纖具有零色散波長(zhǎng)λ0，而所述激光器的工作波長(zhǎng)小于所述零色散波長(zhǎng)。
11.如權(quán)利要求1至9中任何一項(xiàng)所述的光源，其中所述微結(jié)構(gòu)光纖具有零色散波長(zhǎng)λ0，而所述激光器的工作波長(zhǎng)大于所述零色散波長(zhǎng)。
12.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的光源，其中所述微結(jié)構(gòu)光纖具有1000nm和1100nm之間的零色散波長(zhǎng)。
13.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的光源，其中所述微結(jié)構(gòu)光纖設(shè)置成支持所述光以波長(zhǎng)譜中所有波長(zhǎng)和單一橫模傳播。
14.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的光源，其中所述微結(jié)構(gòu)光纖設(shè)置成支持所述脈沖以單一橫模傳播。
15.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的光源，其中所述微結(jié)構(gòu)光纖設(shè)置成支持光線以單一橫模和所有波長(zhǎng)傳播。
16.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的光源，其中所述微結(jié)構(gòu)光纖的間距大于2.5微米，諸如大于2.7微米，諸如大于2.9微米。
17.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的光源，其中所述微結(jié)構(gòu)光纖具有纖心，所述纖心的直徑大于4微米，諸如大于4.5微米，諸如大于4.8微米。
18.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的光源，其中所述微結(jié)構(gòu)光纖具有包層區(qū)，所述包層區(qū)包括直徑d和間距Λ的孔的陣列，其中d/Λ小于0.7，諸如小于0.6，諸如小于0.5，諸如小于0.4。
19.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的光源，其中所述微結(jié)構(gòu)光纖的有效非線性面積大于8μm2，諸如大于9μm2、諸如大于12μm2，諸如大于14μm2，諸如大于15μm2。
20.一種產(chǎn)生其波長(zhǎng)譜伸展到300nm的光的方法，所述方法包括單片式激光器工作在其基波波長(zhǎng)上或其基波波長(zhǎng)附近，以便提供持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)于0.5ns的光脈沖；以及引導(dǎo)所述脈沖進(jìn)入微結(jié)構(gòu)光纖。
全文摘要
本發(fā)明涉及光源領(lǐng)域，具體地說涉及波長(zhǎng)延伸跨越幾百毫微米的寬光譜的光源。本發(fā)明的目的是提供一種相對(duì)緊湊的和廉價(jià)的波長(zhǎng)伸展在寬光譜上的光源。所述光源包括激光器(4)，它工作在基波波長(zhǎng)上或其附近并產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)于0.5ns的脈沖；以及設(shè)置成引導(dǎo)所述脈沖的微結(jié)構(gòu)光纖(9)，其中所述光是所述光纖(9)中的脈沖產(chǎn)生的。本發(fā)明還涉及產(chǎn)生具有一種光譜的光的方法。本發(fā)明可以例如應(yīng)用于諸如光纖部件的光譜測(cè)試以及化學(xué)和生物學(xué)樣本的光譜分析等用途。
文檔編號(hào)G02F1/365GK1898597SQ200480038139
公開日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月22日
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