專利名稱：大直徑光波導(dǎo)、光柵和激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光波導(dǎo)、光柵和激光器，尤其是具有大直徑的光波導(dǎo)、光柵和激光器。
背景技術(shù)：
眾所周知，光纖的壓縮比伸展更厲害，如在Morey等人的美國專利第5469520號、名稱為“壓縮調(diào)諧光纖光柵”中所述的。同時，嵌入光纖中的布拉格光柵可用來壓縮以用作可調(diào)濾光器或可調(diào)光纖激光器也是眾所周知的，如分別在Morey等人的美國專利第5469520號、名稱為“壓縮調(diào)諧光纖光柵”和Ball等人的美國專利第5691999號、名稱為“壓縮調(diào)諧光纖激光器”中所述的，在此結(jié)合以作參考。
為了避免光纖在壓縮下彎曲，上述美國專利第5469520號和第5691999號中描述的技術(shù)使用滑動的套管來圍繞光纖和光柵，并將該套管設(shè)置在機械結(jié)構(gòu)內(nèi)以引導(dǎo)、對準和限制該套管和光纖。但是，期望獲得一種構(gòu)造，它允許光纖光柵被壓縮而不產(chǎn)生彎曲，并且沒有滑動套管，也不需要該機械結(jié)構(gòu)。
另外，將光纖光柵安裝在玻璃管內(nèi)來避免壓縮下的彎曲，用于提供波長穩(wěn)定溫度補償?shù)墓饫w布拉格光柵也是公知的，如在Morey等人的美國專利第5042898號、名稱為“采用布拉格濾光器的溫度補償光波導(dǎo)裝置”中所述的?？墒?，在超時、高溫或超大壓縮范圍下這種技術(shù)會在光纖和套管之間出現(xiàn)蠕動。
同時也知道，光纖中的布拉格光柵會在光纖的芯模和包層模之間產(chǎn)生不必要的耦合。兩種模間交疊的模場越大，耦合也就越強。這種耦合會產(chǎn)生光纖中不必要的光學(xué)損失。
并且也知道，在向光纖中寫入布拉格光柵時，如果使用大功率，則在光纖表面上由該高光功率所產(chǎn)生的表面燒蝕會損害光纖。
本發(fā)明的概要本發(fā)明的目的包括提供一種波導(dǎo)構(gòu)造，其適合于壓縮而不產(chǎn)生彎曲，并且不需要滑動套管或者用于該套管的機械支撐結(jié)構(gòu)，并且/或者該構(gòu)造適合于減小芯對包層的耦合而且/或者允許在寫入光柵時增大使用的光功率。
依照本發(fā)明，一種大直徑光波導(dǎo)，包括一外包層，至少一個傳播光的內(nèi)芯設(shè)置在其中；所述芯基本上以一些空間模來傳播光；所述波導(dǎo)具有一大于約0.3mm的外波導(dǎo)尺寸。
進一步依照本發(fā)明，所述芯具有一小于約12.5微米的外芯尺寸。進一步依照本發(fā)明，所述芯基本上以單個空間模來傳播光。
進一步依照本發(fā)明，該波導(dǎo)具有圓柱形的外形。進一步依照本發(fā)明，該芯具有圓形末端橫截面的外形。進一步依照本發(fā)明，該波導(dǎo)的外尺寸大于約0.9mm。更進一步依照本發(fā)明，一反射元件嵌入在該波導(dǎo)中。
本發(fā)明提供一種具有大直徑的玻璃(或石英類)光波導(dǎo)，該光波導(dǎo)可允許軸向壓縮調(diào)諧而不彎曲該波導(dǎo)，從而提供了對現(xiàn)有技術(shù)光纖的顯著改進。本發(fā)明提供一表面來進行推壓以替代不得不進行的粘結(jié)、熔合或別的將此表面向光纖安裝的方式。由于該波導(dǎo)芯和包層之間增大的末端橫截面積，本發(fā)明也減小了芯和包層模之間的耦合。此外，由于該包層增大了的厚度，本發(fā)明也允許在將光柵寫入波導(dǎo)時使用更大的光功率而不會燒蝕光波導(dǎo)的表面。
一個或多個光柵可嵌入(或壓印)在該波導(dǎo)中。該波導(dǎo)可被用作壓縮光柵或激光器以在許多應(yīng)用中提供壓縮調(diào)諧。該波導(dǎo)也可被用作不需要光柵但是需要可壓縮光波導(dǎo)的其他應(yīng)用。并且，該大的外直徑允許波導(dǎo)防止在操作時的損害，而一般裸露光纖都存在著這些損害。
該波導(dǎo)可被蝕刻以提供交替的側(cè)面(或軸向)橫截面幾何形狀，像狗骨(dogbone)形狀，從而提供對長度變化(或應(yīng)變)靈敏性增強的力。并且，依據(jù)應(yīng)用和使用的尺寸，該波導(dǎo)可類似短的“方塊”型或更長的“莖桿”型。此外，該波導(dǎo)可被制成較長的長度(為英寸、英尺或米的數(shù)量級)，然后被切割成應(yīng)用所需的尺寸。同時，一個或多個光柵、光纖激光器、或數(shù)個芯或同心或環(huán)形的芯可被定位在該波導(dǎo)包層內(nèi)，從而允許在波導(dǎo)內(nèi)提供多路波導(dǎo)通路。
本發(fā)明前述的和其他的目的、特征和優(yōu)點將通過下面示范性實施例的詳細描述變得更加明白。
附圖的簡要說明

圖1是依照本發(fā)明大直徑光波導(dǎo)的側(cè)視圖；圖2是依照本發(fā)明帶有嵌入其內(nèi)的一光柵的大直徑光波導(dǎo)的側(cè)視圖；圖3是依照本發(fā)明帶有嵌入其內(nèi)的一對光柵的大直徑波導(dǎo)的側(cè)視圖；圖4是依照本發(fā)明帶有嵌入其內(nèi)的一DFB激光器的大直徑波導(dǎo)的側(cè)視圖；圖5是依照本發(fā)明帶有兩個光學(xué)芯的大直徑光波導(dǎo)的端視圖；圖6是依照本發(fā)明帶有一橢圓芯的大直徑光波導(dǎo)的端視圖；圖7是依照本發(fā)明帶有多個同心光學(xué)芯的大直徑光波導(dǎo)的端視圖；圖8是依照本發(fā)明，在標準光纖中的光柵其光學(xué)傳輸分布(profile)的圖表，示出了包層模的耦合；圖9是依照本發(fā)明，在大直徑波導(dǎo)中的光柵其光學(xué)傳輸分布的圖表，示出了減小的包層模耦合。
實施本發(fā)明的最佳方式參看圖1，大直徑光波導(dǎo)10具有至少一個被包層14包圍的芯12。該波導(dǎo)10包含具有適當(dāng)摻雜劑的石英玻璃(SiO2)類材料，如所公知的，以允許光15沿芯12和/或在波導(dǎo)10內(nèi)進行傳播。該芯12具有外尺寸d1，波導(dǎo)10具有外尺寸d2。
包層14具有至少約0.3mm的外尺寸d2而芯12具有僅能傳播少量空間模(例如，少于大約6)的外尺寸d1。例如對于單個空間模的傳播，芯12具有大體上圓形的橫截面形狀，直徑d1小于約12.5微米，該直徑依賴于光的波長。一種標準的通信額定芯直徑是9微米(外部波導(dǎo)直徑是125微米)。本發(fā)明也可采用沿一個或多個橫向可傳播少量空間模(少于大約6)的更大或非圓形的芯。
此外，該光波導(dǎo)10也可是雙折射、偏振保持、偏振、多芯或多包層光波導(dǎo)，或平面波導(dǎo)(其中該波導(dǎo)是矩形形狀的)，或其它滿足下述性質(zhì)的波導(dǎo)。
同時，如果需要也可使用其它材料來制成光波導(dǎo)10。例如，光波導(dǎo)10可由任何玻璃，像石英、磷酸鹽玻璃或其它的玻璃來制成，或者可由玻璃和塑料或僅僅由塑料來制成。對于高溫應(yīng)用，由玻璃材料制成的光波導(dǎo)是理想的。
同樣，該波導(dǎo)10也可具有錐形(或斜的或成一定角度)的外轉(zhuǎn)角或邊緣24，以對波導(dǎo)10提供與另一部分(未示出)相配的位置和/或調(diào)整波導(dǎo)10上的加力角度，或為其它原因。設(shè)定該傾斜拐角24的角度以獲得所需的函數(shù)。
同時，包層14的外直徑d2和長度L具有在波導(dǎo)10被沿箭頭18所示置于軸向壓縮時能抵抗彎曲的值。波導(dǎo)10的長度L可通過以下討論的實驗方法或分析方法來確定。
參看圖2，波導(dǎo)可帶有一個壓印(或嵌入或刻印)在其內(nèi)的布拉格光柵16。如所公知的，布拉格光柵16是光波導(dǎo)中有效折射率和/或有效光學(xué)吸收系數(shù)的周期性或非周期性變化，如主Glenn等人的美國專利第4725110和4807950號、名稱為“纖維光學(xué)內(nèi)壓印光柵的方法”；和由Glenn的美國專利第5388173號、名稱為“在光纖中形成非周期光柵的方法和裝置”中所描述的，在此引入作為參考以進一步理解本發(fā)明。光柵16可以位于芯12中和/或位于包層14中(未示出)。如果需要，嵌入、刻蝕、刻印或別的方式形成在波導(dǎo)10中的任何波長調(diào)諧光柵或反射元件都可使用。如果是將光柵16寫入波導(dǎo)10內(nèi)，則波導(dǎo)10可以是感光性的。如此處所用的，術(shù)語“光柵”意思是任何一種這樣的反射元件。另外，反射元件(或光柵)16可用于光的反射和/或傳輸。
光柵16具有一個取決于應(yīng)用的光柵長度Lg，該光柵長度可以是任何所需的長度。一般的光柵16具有范圍在3-40mm的光柵長度Lg。如果需要也可采用其他的尺寸或范圍。該光柵16的長度Lg可短于或大體上等于波導(dǎo)10的長度L。同時，芯12不必位于波導(dǎo)10的中心，而是可以位于波導(dǎo)10內(nèi)的任何位置。
通過采用任何公知的或還在開發(fā)中的用于拼接光纖或把光從光纖耦合進較大波導(dǎo)中的、且對應(yīng)用能提供可接受光損耗的技術(shù)，來將一適當(dāng)標準的光纖22(具有包層26和芯25)接合在波導(dǎo)10的一個或兩個軸向端28上，從而入射光27就可以進入波導(dǎo)10和/或芯12內(nèi)。作為選擇，通過一個聚焦輸入光30的透鏡32，入射光34可直接入射在芯上或被聚焦進芯12內(nèi)。
如果光柵16位于波導(dǎo)10內(nèi)，則光34入射在光柵16上，該光柵16反射其中具有預(yù)定光波長帶的一部分光，如線36所示，并且(如已知的那樣)透射剩余波長的入射光34(在預(yù)定的波長范圍內(nèi))，如線38所示。
已經(jīng)知道，對于壓縮下機械非制導(dǎo)的石英光纖，波導(dǎo)10能夠不發(fā)生彎曲的最大允許長度Lcr依賴于臨界外加負載Fcr，并且可基于圓柱彎曲理論來分析確定，如在A.Iocoo等人的“用于波分復(fù)用的布拉格光柵快速調(diào)諧濾光器”(IEEEE，Journal of Lightwave Technology，Vol.17，No.7，July 1999，pp1217-1221)中所述的，在此結(jié)合以作參考并在下面簡要的進行描述以作說明。
如在前面文章中所述的，對于一個圓柱，該歐拉彎曲負載公式為Fcr=π2EI(αL)2]]>等式1其中Fcr是臨界力，L是預(yù)壓縮的非制導(dǎo)長度，α是有效長度因子，對于在兩端完全固定(剛性)和直的圓柱，α是0.5，其中I＝πr4/4，I是圓形橫截面的慣性模量，r是圓柱(或波導(dǎo))的半徑。
對于一種材料，彈性區(qū)域內(nèi)和軸向(或縱向)方向上的軸向應(yīng)力和軸向應(yīng)變之間的關(guān)系如下σ＝Eε 等式2其中E是楊式模量，對于石英，E是7.25×104N/mm2，ε是由ΔL/L定義的軸向應(yīng)變，其中ΔL是軸向位移，L是軸向長度。
如果布拉格光柵位于波導(dǎo)中，軸向應(yīng)變和該光柵的波長偏移之間的關(guān)系如下Δλλ=(1-pe)ϵ]]>等式3其中Pe是光彈性系數(shù)，對于石英，Pe是大約0.21，λ是初始波長，Δλ是波長偏移。代入公式1、2、3并考慮到軸向應(yīng)力σ是通過作用力乘于波導(dǎo)表面積來給出的，臨界長度Lcr被如下計算Lcr=πr2αλ(1-pe)Δλ]]>等式4例如，對于具有外直徑125微米(等式1中r＝0.0625mm)和初始波長λ大約為1550nm的機械非制導(dǎo)標準通信石英類光纖，對于40納米(nm)的波長偏移Δλ，彎曲前Lcr＝1.08mm。從而，一根標準的光纖就不必長于1.08mm，以在軸向應(yīng)變相當(dāng)于光柵偏移40nm下不會彎曲。但是，實際上，因為末端的情形一般上并不完全是剛性的和直的，所以這個長度將會短于1.08mm。這可以通過調(diào)整等式1中的α值來說明該波導(dǎo)末端的情形。
我們發(fā)現(xiàn)，對于具有給定直徑(d)和長度(L)的石英波導(dǎo)，不產(chǎn)生彎曲所得的波長偏移(或調(diào)諧范圍)Δλ如下，單位為nmΔλ=(π2d2)(1200)16L2α2(FS)]]>等式5其中α是波導(dǎo)末端情形的比例因子或“固定比例因子”(上文等式1所述)，F(xiàn)S是安全比例因子。α＝4的值是理想的固定末端情形，α＝1是理想的針狀(pinned)末端情形。我們發(fā)現(xiàn)，α約是0.6的值代表具有錐形部位(seat)末端情形的波導(dǎo)，即錐形邊緣24(偏離垂直線30至60度；但也可采用其他的角度)。α的其他值可依賴于末端情形的幾何形狀、波導(dǎo)的幾何形狀，如狗骨或直的，如在下面所討論的，或其他的因素。FS的值被基于尺寸公差、可靠性、重復(fù)性、統(tǒng)計數(shù)據(jù)變化等因素來設(shè)定。
因此，我們發(fā)現(xiàn)，對于5mm的波導(dǎo)長度L，大于約400微米(0.4mm)的外直徑d2可提供在大約10nm(FS＝1.3)光柵波長調(diào)諧范圍內(nèi)容許的結(jié)果(沒有彎曲)。對于給定的外直徑d2，隨著長度L的增加，波長調(diào)諧范圍(沒有彎曲)也增大。依據(jù)波導(dǎo)10的全長L和所需的壓縮長度變化ΔL或波長偏移Δλ的量可對波導(dǎo)10采用其他的直徑d2。例如，對于1mm的外直徑d2和5mm的長度L，沒有彎曲的調(diào)諧范圍是大約64nm(FS＝1.3)；對于1mm的外直徑和大約20mm的長度L，沒有彎曲的調(diào)諧范圍是大約4nm(FS＝1.3)。依賴于光柵長度和所需的調(diào)諧范圍，同0.3mm一樣小的外直徑d2能提供可接受的性能。
波導(dǎo)10可采用目前已知或?qū)戆l(fā)展的可對如上討論的芯和外直徑提供最終所需尺寸的纖維拉制技術(shù)來制成。因而，波導(dǎo)10的外表面可是光學(xué)平坦的，從而允許布拉格光柵被類似于對通常光纖的寫入操作來寫入包層內(nèi)。因為與標準光纖的外直徑(例如125微米)相比，波導(dǎo)10具有較大的外直徑，所以波導(dǎo)10不必被涂覆緩沖層，然后再剝落來寫入光柵，從而就比通常光纖光柵需要更少的步驟。并且，該波導(dǎo)10大的外直徑d2也允許在保持波導(dǎo)10機械強度的同時被研磨、蝕刻或機械加工。從而，本發(fā)明就可容易制造而且易于處理。并且，波導(dǎo)10也可被制成較長的長度(大約許多英寸、英尺或米)，接著切割成應(yīng)用所需的尺寸。
同時，對于光柵暴光(或?qū)懭?期間通常利用在高激光通量(能量或密度)下的光纖進行表面燒蝕，波導(dǎo)10并不顯示出機械降級。尤其是，對于聚焦的寫入光束，包層外直徑和芯外直徑間包層的厚度會引起在空氣—玻璃界面上減小了的功率電平。
參看圖8、9，我們也發(fā)現(xiàn)，由于波導(dǎo)芯和包層間增加的末端橫截面積，本發(fā)明可減少芯模和包層模之間的耦合。因而，因為該較大的包層區(qū)域消除了耦合的包層模，所以寫入波導(dǎo)10芯12內(nèi)的光柵16顯示出比通常的光纖光柵更低的光學(xué)傳輸損耗和更規(guī)則的光學(xué)分布，從而就減小了芯12對包層14模的耦合。一般地，芯12和包層14之間橫截面積的差別越大，模場重疊就越小，對包層模的耦合也就越低?？梢栽O(shè)定包層外直徑和芯外直徑間包層14的厚度以優(yōu)化這種效果。圖8示出了在具有9微米芯直徑和125微米外直徑的光纖中的一標準光柵的光學(xué)傳輸?shù)姆植紙D。如尖峰100所示，這樣的光柵顯示了對包層模的耦合。圖9示出了對于寫入在具有9微米芯直徑和3mm外直徑的波導(dǎo)10內(nèi)的一標準光柵的光學(xué)傳輸?shù)姆植紙D，正如分布圖上缺少尖峰所示，該光柵顯示了對包層模大大減小了的耦合。如果需要，可采用其他直徑的芯12和波導(dǎo)10以使包層模減小至想要的水平。
同時，波導(dǎo)10具有大的末端表面積以將光纖引出端安裝在波導(dǎo)10上或?qū)⒍喔饫w安裝在波導(dǎo)10的多個芯上。并且，波導(dǎo)10的尺寸具有固有的機械剛性，從而可提高包裝選項并減小彎曲損失。
依據(jù)應(yīng)用，波導(dǎo)10外表面的側(cè)橫截面可具有不同的幾何形狀。例如，波導(dǎo)10可具有“狗骨”的形狀，具有窄的中央部分20和較大的外面部分21。該狗骨的形狀可被用于提供增強將軸向力轉(zhuǎn)化為光柵16的長度變化ΔL和/或波長偏移Δλ的靈敏性，并可通過蝕刻、研磨、機械加工、加熱和伸展或其他公知的技術(shù)來得到。
波導(dǎo)10可具有除圓形外的末端橫截面形狀，像方形、矩形、橢圓、蛤殼形、八角形、多邊形或其他所需的形狀，如下面更多討論的。并且，依據(jù)波導(dǎo)的長度和波導(dǎo)的外部尺寸，該波導(dǎo)也可類似短的“方塊”型或更長的“莖桿”型的幾何形狀。
參看圖3，對于在此描述的任何實施例，兩個或更多的光柵50、52也可被嵌入在波導(dǎo)10內(nèi)，而不是單個光柵被包在波導(dǎo)10內(nèi)。光柵50、52可具有相同的反射波長和/或分布或不同的波長和/或分布。該多個光柵50、52可被單個用在已知的Fabry Perot設(shè)置中。
此外，像美國專利第5666372號、“壓縮調(diào)諧纖維激光器”(在此結(jié)合以作參考，以進一步理解本發(fā)明)中所述的，一個或多個纖維激光器可被用在波導(dǎo)10中并且可被壓縮調(diào)諧。在那種情況下，光柵50、52形成了一個空腔，至少在光柵50、52間的波導(dǎo)10(如果需要，也可包括光柵50、52，和/或光柵外部的波導(dǎo)10)其至少一部分摻雜有稀土摻雜劑，像鉺和/或鐿等，并且隨著波導(dǎo)10上力的改變，激光波長被相應(yīng)地調(diào)諧。
參看圖4，另一種可使用的調(diào)諧纖維激光器是可調(diào)諧分布型反饋(DFB)纖維激光器，像V.C.Lauridsen等人的“DFB纖維激光器設(shè)計”(ElectronicLetters，Oct.15，1998，vol.34，no.21，pp2028-2030)，P.Varming等人的“通過UV后處理具有永久π/2相位偏移的摻鉺纖維DGB激光器”IOOC’95，Tech.Digest，Vol.5，PD1-3，1995；Kringlebotn等人的美國專利第5771251號，“光纖分布型反饋激光器”；或D’Amato等人的美國專利第5511083號，“偏振光纖激光源”中所述的。在那樣的情況下，光柵84被寫進摻雜有稀土的芯內(nèi)并被設(shè)定成在鄰近光柵16中心的預(yù)定位置56處具有λ/2的相位偏移(其中λ是發(fā)射激光的波長)，該光柵16提供了良好限制的諧振狀態(tài)，可被連續(xù)調(diào)諧成單個縱模而不產(chǎn)生跳模，如已知的。作為選擇，兩個光柵50、52(圖3)可替代單個的光柵被設(shè)置成足夠近，以形成一個長度為(N+1/2)λ的空腔，其中N是整數(shù)(包括0)，光柵50、52位于摻雜有稀土的光纖中。光柵50、52可具有相同的反射波長和/或分布或者不同的波長和/或分布。
作為選擇，該DFB激光器234可被定位在光纖對220、222之間的光纖10上(圖8)，其中光纖10沿光柵220、222間距離的至少一部分摻雜有稀土摻雜劑。這種結(jié)構(gòu)被稱作“交互式纖維激光器”，如J.J.Pan等人的“具有低噪音和可控輸出功率的交互式纖維激光器”，E-tek Dynamics公司(E-tek Dynamics，Inc.，SanJose，CA)的互聯(lián)網(wǎng)址www.e-tek.com/products/whitepapers所述。如果需要，其他的單個或多個纖維激光器結(jié)構(gòu)也可設(shè)置在光纖10上。
作為選擇，該DFB激光器84也可被定位在光纖對90、92之間，其中芯12沿光柵90、92之間距離的至少一部分摻雜有稀土摻雜劑。這種結(jié)構(gòu)被稱作“交互式纖維激光器”，如J.J.Pan等人的“具有低噪音和可控輸出功率的交互式纖維激光器”，E-tek Dynamics公司(E-tek Dynamics，Inc.，San Jose，CA)的互聯(lián)網(wǎng)址www.e-tek.com/products/whitepapers所述。如果需要，其他的單個或多個纖維激光器結(jié)構(gòu)也可設(shè)置在波導(dǎo)10內(nèi)。
參看圖5，作為選擇，兩個或更多的芯60、62、63、65可定位在波導(dǎo)10內(nèi)。芯12(圖1-4)可在波導(dǎo)10內(nèi)任何位置處被軸向設(shè)置，而且不必沿波導(dǎo)10的中心線被置于中心。同樣，芯(圖5)也可被定位成彼此鄰近(使得大體上彼此接觸或彼此光學(xué)耦合)，如芯63、65所示，和/或者在波導(dǎo)10內(nèi)被以任何理想的距離相互分開，如芯60、62所示。對于具有不同直徑的多個芯，每一個芯都應(yīng)當(dāng)滿足在這里所述的對芯12的要求。
參看圖6，作為選擇，芯12可具有不對稱的末端橫截面外形，像橢圓形64或矩形66。對于不對稱的末端橫截面外形，較小的尺寸d1被用于確定最大的芯尺寸。這樣，該芯就沿尺寸d1的方向傳播僅僅一種模，而沿其他的方向傳播少量模。并且，該芯的末端橫截面外形可具有其他的形狀，像方形、蛤殼形、八邊形、多邊形或其他所需的形狀。
同樣，如果需要，外部的幾何形狀也可具有末端橫截面外形，像由虛線80所示的矩形。這樣，更大的尺寸d2將被用于確定最小的外部尺寸。
參看圖7，作為選擇，波導(dǎo)可具有多個同心芯68、70或圓環(huán)或環(huán)形芯72。這樣，用于計算芯最小尺寸的尺寸d1將是具有最小外部尺寸的芯。
此處描述的任何實施例的尺寸和幾何形狀僅僅是為了說明的目的，同樣的，如果需要，依據(jù)應(yīng)用、尺寸、性能、生產(chǎn)需要或其他因素，考慮到此處的教導(dǎo)，可采用任何其余的尺寸。
應(yīng)當(dāng)理解，除非這里另外說明，此處所描述的有關(guān)具體實施例的任何特征、特性、替換物或修改都可被應(yīng)用、使用或與此處描述的任何其他的實施例相結(jié)合。并且，這里的附圖并不是按比例繪制的。
盡管本發(fā)明已描述和圖示了其有關(guān)的示范性實施例，但在不脫離本發(fā)明精神和范圍下可在此處和別處作出前述的和各種另外的添加以及省略。
權(quán)利要求
1.一種光波導(dǎo)，包括一外包層，至少一傳播光的內(nèi)芯設(shè)置在其中；所述芯基本上以一些空間模來傳播光；和所述波導(dǎo)具有大于約0.3mm的外波導(dǎo)尺寸。
2.權(quán)利要求1的裝置，其中所述芯具有小于約12.5微米的外芯尺寸。
3.權(quán)利要求1的裝置，其中所述波導(dǎo)的所述外尺寸大于約0.9mm。
4.權(quán)利要求1的裝置，其中所述一些空間模包括少于約六個的空間模。
5.權(quán)利要求1的裝置，其中所述芯基本上以單個空間模來傳播光。
6.權(quán)利要求1的裝置，其中所述波導(dǎo)的長度大于3mm，并小于所述外波導(dǎo)尺寸一個預(yù)定值和一個預(yù)定軸向壓縮應(yīng)變的彎曲長度。
7.權(quán)利要求1的裝置，還包括一個設(shè)置在所述波導(dǎo)內(nèi)的反射元件。
8.如權(quán)利要求6的裝置，其中所述反射元件包括一布拉格光柵。
9.如權(quán)利要求6的裝置，其中所述反射元件被設(shè)置在所述芯中。
10.權(quán)利要求1的裝置，還包括多個嵌入其內(nèi)的反射元件。
11.權(quán)利要求1的裝置，其中所述波導(dǎo)包括多個所述芯。
12.權(quán)利要求1的裝置，其中所述波導(dǎo)沿所述波導(dǎo)的至少一部分摻雜有稀土摻雜劑。
13.權(quán)利要求1的裝置，其中所述波導(dǎo)具有至少一對設(shè)置在其中的反射元件，并且所述波導(dǎo)沿形成纖維激光器的所述元件對之間距離的至少一部分摻雜有稀土摻雜劑。
14.權(quán)利要求1的裝置，其中所述波導(dǎo)的至少一部分在所述反射元件被定位的地方摻雜有稀土摻雜劑，并且所述反射元件被設(shè)定形成一DFB激光器。
15.權(quán)利要求1的裝置，其中所述波導(dǎo)的至少一部分具有圓柱形外形。
16.權(quán)利要求1的裝置，其中所述芯包括一圓形末端橫截面外形。
17.權(quán)利要求1的裝置，其中所述芯包括一非對稱的橫截面外形。
18.權(quán)利要求1的裝置，其中所述波導(dǎo)具有的形狀可根據(jù)所述波導(dǎo)上軸向力的變化來提供對所述波導(dǎo)長度的預(yù)定靈敏度。
19.權(quán)利要求14的裝置，其中所述波導(dǎo)的所述形狀包括一狗骨外形。
20.權(quán)利要求1的裝置，其中所述外波導(dǎo)尺寸可使得從所述芯到包層模的光學(xué)耦合小于當(dāng)所述直徑小于0.3mm時存在的對包層模的光學(xué)耦合。
21.權(quán)利要求1的裝置，其中所述外波導(dǎo)尺寸可使得從所述芯到包層模的光學(xué)耦合基本上被消除。
22.權(quán)利要求1的裝置，其中所述波導(dǎo)的所述外尺寸是一預(yù)定值，所述值是約0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm、2.0mm、2.1mm、2.3mm、2.5mm、2.7mm、2.9mm、3.0mm、3.3mm、3.6mm、3.9mm、4.0mm、4.2mm、4.5mm、4.7mm或5.0mm。
23.權(quán)利要求1的裝置，其中所述波導(dǎo)的所述長度是一預(yù)定值，所述值是約3mm、5mm、7mm、9mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、21mm、23mm、25mm、27mm、29mm、30mm、32mm、34mm、36mm、38mm、40mm、45mm、50mm、55mm、60mm、65mm、70mm、75mm、80mm、85mm、90mm、95mm或100mm。
24.權(quán)利要求1的裝置，其中所述波導(dǎo)的所述外尺寸大于一預(yù)定值，所述值是約0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm、2.0mm、2.1mm、2.3mm、2.5mm、2.7mm、2.9mm、3.0mm、3.3mm、3.6mm、3.9mm、4.0mm、4.2mm、4.5mm、4.7mm或5.0mm。
25.權(quán)利要求1的裝置，其中所述波導(dǎo)的所述長度大于一預(yù)定值，所述值是約3mm、5mm、7mm、9mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、2mm、23mm、25mm、27mm、29mm、30mm、32mm、34mm、36mm、38mm、40mm、45mm、50mm、55mm、60mm、65mm、70mm、75mm、80mm、85mm、90mm、95mm或100mm。
26.權(quán)利要求1的裝置，其中所述波導(dǎo)的所述長度至少是3mm。
全文摘要
一種大直徑光學(xué)波導(dǎo)、光柵和激光器包括一波導(dǎo)(10)，至少一個芯(12)被一包層(14)包圍，該芯基本上以少數(shù)橫向空間模來傳播光；所述波導(dǎo)具有一大于0.3mm的外波導(dǎo)尺寸(d2)。至少一個布拉格光柵(16)可壓印在該波導(dǎo)(10)中。該波導(dǎo)(10)可被軸向壓縮，從而引起波導(dǎo)(10)的長度L減小而不產(chǎn)生彎曲。該波導(dǎo)(10)可被用于波導(dǎo)需被壓縮調(diào)諧的任何應(yīng)用中，像壓縮調(diào)諧光纖光柵和激光器或其他應(yīng)用。同時，該波導(dǎo)(10)顯示了從芯(12)到包層(14)的較低的模耦合，并允許在寫入光柵(16)時使用較高的光功率而不損害波導(dǎo)(10)。該波導(dǎo)(10)的外形可具有不同的幾何形狀(例如，“狗骨”形狀)和/或可使用不止一個光柵或光柵對，并可采用多于一個芯。該芯和/或包層(12，14)也可摻雜有稀土摻雜劑和/或也可是感光性的。芯(12)的至少一部分可在光柵對(50、52)之間被摻雜以形成一光纖激光器或該光柵(16)或者也可在波導(dǎo)(10)內(nèi)構(gòu)造一可調(diào)諧DFB光纖激光器或一交互式光纖激光器。依據(jù)應(yīng)用和使用的尺寸，該波導(dǎo)可類似短的“方塊”形或更長的“莖桿”型。
文檔編號H01S3/10GK1433523SQ00818803
公開日2003年7月30日 申請日期2000年12月5日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月6日
發(fā)明者M·A·普特納姆, R·N·布魯卡托, P·E·桑德斯, T·J·拜利, J·M·沙利文, A·D·凱西 申請人:塞德拉公司