[发明专利]一种利用锥形光纤倏逝场的微结构锁模器件及其生产工艺

说明书

本发明请求保护一种利用锥形光纤倏逝场作用可饱和吸收纳米材料的微结构锁模器件及其生产工艺，属于激光技术和非线性光学领域。主要由普通单模光纤、毛细玻璃管、可饱和吸收纳米材料、折射率匹配液和紫外线胶水等组成的微结构区。本发明通过毛细玻璃套管把锥形光纤和折射率匹配液与可饱和吸收纳米材料均匀混合的凝胶液包裹在其内，而两端使用紫外线胶水进行密封，最终形成一个微结构锁模器件。本发明的原理是利用锥形光纤束腰部位产生的倏逝场与可饱和吸收纳米材料之间的非线性吸收作用完成对通过光束的整形。本发明的整个结构实现了全光纤化，具有结构简单、环境稳定性好和不易受到外界污染等优点，易于实现产业化应用。

技术领域

本发明属于微结构光纤领域，尤其涉及具有激光脉冲整形或传感的微结构光纤器件。

背景技术

在现代激光技术和光纤传感产业的发展中，对于全光纤器件的研究越来越受到科研工作者和光电产业人士的高度重视。其中，熔融拉锥光纤与可饱和吸收材料结合的微结构锁模器件是实现全光纤化锁模的重要方式之一。通过锥形光纤表面产生的倏逝场与可饱和吸收材料之间的非线性吸收作用实现光束整形，相较以往“三明治”结构和反射结构具有插入损耗小、损伤阈值高和可以实现全光纤化等特点。

熔融拉锥技术实现的基本方法在于将剥去涂覆层的普通单模光纤固定在拉锥机上，在高温氢氧焰下加热至熔融态，通过步进机同时向两侧拉伸，最终在加热区形成锥形结构的特殊波导器件。

可饱和吸收体利用其自身的响应恢复时间作为时间选通门来对激光脉冲进行时间上的整形，对于脉冲中能量较低的部分完全吸收；当脉冲中能量达到可饱和吸收体的吸收阈值时，可饱和吸收体被漂白而变得透明,使得后续部分的光得以在漂白恢复时间内无损耗地通过；当可饱和吸收体达到响应恢复时间，重新恢复吸收特性后，新的可饱和吸收过程便再次开始。

由于微纳器件操作的复杂性，熔融拉锥光纤与可饱和吸收材料的结合方式一直以来是研究的热点。在以往的结合方式中：1)利用光镊效应把可饱和吸收材料吸附到锥形光纤锥腰区表面与倏逝场相互作用，但因锥腰和可饱和吸收材料的尺寸都在微米或纳米级别，在沉积过程中的管控和重复性制作方面表现较差；2)在锥形光纤表面直接覆盖一层带基底的不同层数的可饱和吸收材料薄膜，但这样可饱吸收材料与锥形光纤锥腰的有效接触面积较小，很难发挥相应的作用；3)把带基底的可饱和吸收材料薄膜包裹在锥形光纤上，再用相应的溶液溶解基底材料，然而，受限锥形光纤锥腰的尺寸，此方法必须在显微镜下进行操作，并且过程较为复杂，不便于产业化。因此，要制作出更为合理的结构，就需要采用其他方法。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种实现了锥形光纤与可饱和吸收材料的有效结合，便于产业化发展的利用锥形光纤倏逝场的微结构锁模器件及生产工艺。本发明的技术方案如下：

一种利用锥形光纤倏逝场的微结构锁模器件，其包括：普通单模光纤纤芯、普通单模光纤包层、毛细玻璃管、折射率匹配液与可饱和吸收纳米材料均匀混合的凝胶液、紫外线胶水、锥形光纤左半边过渡区、锥形光纤锥腰区域及锥形光纤右半边过渡区域；其中普通单模光纤是由纤芯和包层组成的波导介质，所述普通单模光纤包层与毛细玻璃管邻接，所述毛细玻璃管套接在锥形光纤的左半边过渡区、锥形光纤锥腰区域及锥形光纤右半边过渡区域上；

所述锥形光纤锥腰区域被包裹在折射率匹配液与可饱和吸收纳米材料均匀混合的凝胶液内；所述毛细玻璃管两端被紫外线胶水进行密封；所述光纤贯穿毛细玻璃管并在其两端形成一定长度的尾纤作为与其他器件或系统耦合的输入输出端口。

进一步的，所述锥形光纤锥腰区域的直径介于1μm-10μm之间。

进一步的，锥形光纤的锥腰的长度介于0.5cm-3cm之间。

进一步的，所述锥形光纤左半边过渡区及锥形光纤右半边过渡区域的长度均为1cm-5cm。