[发明专利]一种超大正色散的ZBLAN氟化物光子晶体光纤

说明书

本发明公开一种超大正色散的ZBLAN氟化物光子晶体光纤，涉及光纤通信系统中色散补偿器件领域，所述光纤包括纤芯、包覆在纤芯外的内包层、包覆在内包层外的外包层，所述内包层为由两层小空气孔道构成的正六边形结构，所述外包层为由四层大空气孔道构成的正六边形结构。所述大空气孔道的横截面积不超过所述小空气孔道的横截面积的2倍数。本发明通过设计氟化物光纤的内部结构实现光纤在1.8um‑3.6um波长范围内获得正色散，尤其是2.9um处获得‑351.3ps/km/nm的最大正色散值，且保持0.05dB/m的低限制损耗，从而将激光腔内产生的色散补偿为近零色散以达到获得超短和高能脉冲的目的。

技术领域

本发明涉及光纤通信系统中色散补偿器件领域，尤其涉及一种超大正色散的ZBLAN氟化物光子晶体光纤。

背景技术

在中红外波长(2.5um-25um)的高峰值功率的超短脉冲波长在国防、激光手术、工业加工、作为产生中红外和远红外光谱的泵浦源等领域具有重要的应用前景。同时中红外波长的高峰值功率的超短脉冲也是对塑料，聚合物，玻璃等物质整形和处理的理想光源。2015年，Duval等人已经实现了中红外波段下，脉冲间距为207fs，峰值功率为3.5kW的超短高峰值脉冲。然而没有额外的色散补偿器引入到产生超短脉冲的腔内，很难再进一步缩短脉冲。ZBLAN氟化物在中红外波段吸收损耗很低，是选作色散补偿器的一种很好的材料。2016年，Qingl in Yang等人设计了一种正色散的单包层ZBLAN氟化物光纤，通过减少核心的直径和扩大数值孔径NA,最终在3um处色散值达到了-685ps/km/nm。然而,设计小核心直径将会导致大的插入损耗和限制损耗，同时也容易引起模场的畸变，影响产生脉冲的带宽。

发明内容

本发明的目的在于：为解决现有的氟化物光纤由于色散不能补偿而不能产生脉宽很窄的锁模脉冲和有较大限制损耗的问题，本发明提供一种超大正色散的ZBLAN氟化物光子晶体光纤。

本发明的技术方案如下：

一种超大正色散的ZBLAN氟化物光子晶体光纤，光纤的材料为53ZrF₄-20BaF₂-4LaF₃-3AlF₃-20NaF，所述光纤包括纤芯、包覆在纤芯外的内包层、包覆在内包层外的外包层，所述内包层为由两层小空气孔道构成的正六边形结构，所述外包层为由四层大空气孔道构成的正六边形结构。

所述大空气孔道的横截面积不超过所述小空气孔道的横截面积的2倍。

优选地，在光纤同一截面中，每一层小空气孔道和每一层大空气孔道中位于正六边形六个顶点处的小空气孔道中心和大空气孔道中心在同一直线上。

进一步地，所述内包层的两层小空气孔道构成的正六边形的边长分别为1.35um和2.7um；所述外包层的四层大空气孔道构成的正六边形的边长分别为4.05um、5.4um、6.75um、8.1um。

进一步地，所述光纤直径为18um，小空气通道的直径为1um，大空气通道的直径为1.3um；

相邻的小空气通道的间距为1.35um，相邻的大空气通道的间距为1.35um；小空气通道和大空气通道的接壤处，小空气通道和大空气通道的间距也为1.35um。

具体地，所述光纤的材料为53ZrF₄-20BaF₂-4LaF₃-3AlF₃-20NaF。

采用上述方案后，本发明的有益效果如下：

(1)通过设计的超大正色散ZBLAN氟化物光子晶体光纤，达到了在1.8um-3.6um波长围内能够产生正色散，尤其在波长为2.9um处产生-351.3ps/km/nm的最大正色散值且限制损耗小到0.05dB/m，可以用作产生3um超短高能脉冲的色散补偿光纤。