[发明专利]一种受激布里渊散射效应增强型光纤

说明书

技术领域

本发明属于光纤技术领域，更具体地，涉及一种受激布里渊散射效应增强型光纤。

背景技术

光纤中受激布里渊散射的增益谱带宽非常窄(10MHz左右)，利用这一窄带宽增益谱特性，可用来构建高Q参数的有源光学滤波器，以提取被测信号的特定波长成分，在超高分辨率光谱分析、微波光子滤波等领域有着广泛的用途。在这些领域应用时，滤波器应该具有窄的通带带宽、高的隔离度和单峰值的传输曲线；因此，用以构成具有高Q参数的有源光学滤波器的光纤，应该具有布里渊增益谱的窄带宽、高增益系数和单个增益峰等特点。

期刊文献(Koyamada Y,Sato S,Nakamura S,et al.Simulating and designing Brillouin gain spectrum in single-mode fibers[J].Journal of Lightwave Technology,2004,22(2):631.)，公开了纤芯掺GeO2包层为纯石英的光纤在波长为1.55μm下的布里渊增益谱，该文献提到的单模光纤测量有多个布里渊增益峰。

申请号为CN 101174002 B的专利文件中公开了一种非线性光纤，通过减小光纤中光场有效面积，使得光纤中的非线性常数增加，使得自相位调制、交叉相位调制和四波混频等非线性效应得到增强；但对布里渊散射益谱而言，该专利文件公开的光纤并不能满足前述高Q参数有源光学滤波器应用的性能。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种受激布里渊散射效应增强型光纤，其目的在于对纤芯和包层采用不同种类掺杂激励出单声模和单光模，通过声光模之间的耦合产生具有单个增益峰的布里渊增益谱，以满足光纤对于构建高Q参数有源光学滤波器的要求。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种受激布里渊散射效应增强型光纤，带宽为10MHz，包括纤芯和围绕纤芯的包层；

其中，光纤的纤芯半径a为1μm～7μm；其中，光纤纤芯掺杂为GeO₂、P₂O₅和Al₂O₃中的一种；包层掺杂F；

为获得单光模和单声模的高效耦合，调节光纤掺杂材料和浓度，使得纤芯折射率与包层折射率之差Δn以及纤芯半径a之间的关系满足0＜a²Δn≤0.120，纤芯声速率与包层声速率之差ΔV_l以及纤芯半径满足0＜a²ΔV_l≥225μm²·m/s；以在光纤中同时稳定的激励产生单光模和单声模束缚；在光纤纤芯与包层中不同掺杂可获得声光场的共同激励，在光纤里耦合形成单个布里渊增益峰。

优选地，纤芯半径a为3μm～7μm，纤芯掺杂GeO₂，包层掺杂F；纤芯GeO₂掺杂浓度满足包层F掺杂浓度ω_F满足：

通过纤芯掺杂GeO₂，包层掺杂F且将各掺杂浓度约束在上述范围内，获得光纤中单光模和单声模的稳定激励，得到单个增益峰的布里渊增益谱。

优选地，纤芯半径a为1μm～3μm，纤芯掺杂GeO₂，包层掺杂F，纤芯GeO₂掺杂浓度满足包层F掺杂浓度ω_F满足

通过减小光纤纤径，以减小光纤中光场有效面积，提高声光场耦合效率，从而提高光纤中布里渊增益谱在增益峰处的增益系数。

优选地，上述纤芯半径a为1μm～3μm的光纤，其纤芯GeO₂掺杂浓度满足关系：纤芯GeO₂掺杂浓度在该范围内取值，可增加光纤中声子寿命，减小光纤中布里渊增益谱的带宽。

优选地，光纤包括纤芯、内包层和外包层；内包层包覆纤芯，外包层包覆内包层；

其中，光纤的纤芯半径a为1.5μm～3μm，光纤的内包层外径b与光纤的纤芯半径a之间的关系为b＝(1.6±0.05)a；

其中，光纤纤芯掺杂为GeO₂、P₂O₅和Al₂O₃中的一种；内包层与外包层掺杂物质相同，为F；