【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及空芯光纖模式耦合，具體涉及一種用于空芯光纖基模激發的激光模式耦合系統，尤其涉及一種用于空芯光纖基模激發的具有消色差特性的激光模式耦合系統。
技術介紹
1、原子干涉儀通過激光囚禁原子得到冷原子團作為敏感單元，可以實現高精度、高靈敏度且無機械磨損的加速度矢量測量。針對動態環境下的矢量測量需求，空芯光纖與原子干涉儀相結合發展出一種新型的光纖導引式原子干涉儀。空芯光纖能夠將光場限制在纖芯中實現低損耗、長距離傳輸，被導引進光纖的原子在光纖徑向受到偶極光場約束而抑制其擴散，并且在光纖軸向方向被長距離導引，實現干涉儀在光纖軸向方向的物理量測量。在動態環境下，光纖導引式原子干涉儀能夠有效減小非測量方向上原子相對光場的運動幅度，展現了其在精密測量和量子傳感領域的巨大前景。
2、光纖導引式原子干涉儀需要使用遠紅失諧的激光對原子進行徑向約束，實現原子的軸向導引。以87rb原子的d2線為例，其共振光波長為780nm，而通常使用的導引光波長為1064nm，這就要求空芯光纖需要同時實現這兩個波段的激光的基模傳輸。
3、由于空芯光纖的基模模場直徑對波長不敏感，為了保證不同波長的激光能夠同時耦合進空芯光纖中，現有方案通常采用多個獨立的模場匹配器對不同波長的激光分別進行模場直徑變換，實現入射光場的模場直徑與空芯光纖的基模直徑匹配。這種獨立耦合的方案大幅增加了模式耦合的系統復雜度和調試難度，難以同時實現多波長光場的高效率基模激發。
技術實現思路
1、鑒于上述問題，本專利技術提出了
2、本專利技術提供了一種用于空芯光纖基模激發的消色差激光模式耦合系統，其特征在于，包括第一光纖準直器3、光子晶體光纖4、第二光纖準直器5和第一透鏡6、空芯光纖7、第二透鏡8和ccd相機9；
3、所述光子晶體光纖4分別連接所述第一光纖準直器3和第二光纖準直器5；所述第二光纖準直器5和空芯光纖7之間設置第一透鏡6；所述空芯光纖7和所述ccd相機9之間設置第二透鏡8；
4、所述第一光纖準直器3和第二光纖準直器5對稱設置；所述第一透鏡6和第二透鏡8對稱設置。
5、所述第一光纖準直器3和第二光纖準直器5均為消色差光纖準直器；
6、所述第一透鏡6和第二透鏡8均為消色差透鏡。
7、所述光子晶體光纖包括光纖端一；所述第一光纖準直器3用于將導引激光和共振激光聚焦到光纖端面一，進行第一次光纖耦合；所述導引激光和共振激光均為準直光；
8、所述第二光纖準直器5用于將光子晶體光纖4中傳輸的導引激光和共振激光第一次準直后輸出；獲得第一次準直后的導引激光和共振激光。
9、所述第一透鏡6用于將從第一次準直后的導引激光和共振激光聚焦到空芯光纖7端面，進行第二次光纖耦合；
10、所述第二透鏡8用于將空芯光纖7中第二次光纖耦合的的導引激光與共振激光第二次準直輸出，通過調節第二次光纖耦合使導引激光和共振激光的輸出模式均為基模；得到基模導引激光和基模共振激光；
11、所述基模導引激光和基模共振激光的光強分布包括具有同心的高斯分布；
12、示例性的，在將第二次光纖耦合調節到合適條件后，基模導引激光和基模共振激光的光強分布都是高斯分布，并且這兩個高斯分布是同心的；
13、當所述基模導引激光和基模共振激光的光強分布為同心的高斯分布時，說明調節效果達到最優。
14、所述第一透鏡6包括小曲率半徑面一6-1和大曲率半徑面一6-2；
15、所述小曲率半徑面一6-1面向第二光纖準直器；所述大曲率半徑面一6-2面向空芯光纖7；
16、所述第二透鏡包括小曲率半徑面二8-1和大曲率半徑面二8-2；所述小曲率半徑面二8-1面向ccd相機9；所述大曲率半徑面二8-2面向空芯光纖7。
17、所述第一光纖準直器3和第二光纖準直器5內分別設置第三透鏡10和第四透鏡11；
18、所述第三透鏡10和第四透鏡11均為消色差透鏡。
19、所述第三透鏡10包括小曲率半徑面三10-1和大曲率半徑面三10-2；所述小曲率半徑面三10-1面向導引激光和共振激光輸入的一側；所述大曲率半徑面三10-2面向光子晶體光纖4一側。
20、所述第四透鏡11包括小曲率半徑面四11-1和大曲率半徑面四11-2；
21、所述小曲率半徑面四11-1面向第一透鏡6一側；所述大曲率半徑面四11-2面向光子晶體光纖4一側。
22、所述空芯光纖7為裸纖；所述光子晶體光纖4的封裝方式為跳線封裝。
23、所述第一次準直后的導引激光1的光斑直徑的表達式為：
24、
25、其中，d1為第一次準直后的導引激光的光斑直徑，f1為第一透鏡對第一次準直后的導引激光的焦距，λ1為導引激光的激光波長；mfd為光子晶體光纖4的模場直徑，由于其對波長不敏感，因此為常數。
26、同理，所述第一次準直后的共振激光2的光斑直徑的表達式為：
27、
28、其中，d2為第一次準直后的共振激光的光斑直徑，f2為第一透鏡對第一次準直后的共振激光的焦距，λ2為共振激光的激光波長；mfd為光子晶體光纖4的模場直徑，由于其對波長不敏感，因此為常數。
29、因此所述第一次準直后的導引激光與共振激光的光斑直徑的關系的表達為：
30、
31、與現有技術相比，本專利技術至少具有現如下有益效果：
32、(1)本專利技術采用的光子晶體光纖能夠保證不同波長激光具有近乎相同的模場直徑，實現無盡單模傳輸，為不同波長激光耦合至空芯光纖實現模場直徑匹配；
33、(2)本專利技術采用消色差透鏡，對不同波長激光的焦移變化小，有利于減小光纖耦合、擴束準直等受激光波長的影響；
34、(3)本專利技術通過光子晶體光纖、消色差光纖準直器以及消色差透鏡組合成為一套消色差的激光模式匹配器，可同時實現多個波長的激光耦合，簡化了系統復雜度，降低調試難度，提高系統穩定性。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種用于空芯光纖基模激發的消色差激光模式耦合系統，其特征在于，包括第一光纖準直器(3)、光子晶體光纖(4)、第二光纖準直器(5)、第一透鏡(6)、空芯光纖(7)、第二透鏡(8)和CCD相機(9)；
2.根據權利要求1所述的消色差激光模式耦合系統，其特征在于，所述第一光纖準直器(3)和第二光纖準直器(5)均為消色差光纖準直器；
3.根據權利要求2所述的消色差激光模式耦合系統，其特征在于，
4.根據權利要求3所述的消色差激光模式耦合系統，其特征在于，
5.根據權利要求2所述的消色差激光模式耦合系統，其特征在于，
6.根據權利要求2所述的消色差激光模式耦合系統，其特征在于，所述第一光纖準直器(3)和第二光纖準直器(5)內分別設置第三透鏡(10)和第四透鏡(11)；
7.根據權利要求6所述的消色差激光模式耦合系統，其特征在于，所述第三透鏡(10)包括小曲率半徑面三(10-1)和大曲率半徑面三(10-2)；所述小曲率半徑面三(10-1)面向導引激光和共振激光輸入的一側；所述大曲率半徑面三(10-2)面向光子晶體光纖
8.根據權利要求6所述的消色差激光模式耦合系統，其特征在于，所述第四透鏡(11)包括小曲率半徑面四(11-1)和大曲率半徑面四(11-2)；
9.根據權利要求2所述的消色差激光模式耦合系統，其特征在于，所述空芯光纖(7)為裸纖；所述光子晶體光纖(4)的封裝方式為跳線封裝。
10.根據權利要求3所述的消色差激光模式耦合系統，其特征在于，
...【技術特征摘要】
1.一種用于空芯光纖基模激發的消色差激光模式耦合系統，其特征在于，包括第一光纖準直器(3)、光子晶體光纖(4)、第二光纖準直器(5)、第一透鏡(6)、空芯光纖(7)、第二透鏡(8)和ccd相機(9)；
2.根據權利要求1所述的消色差激光模式耦合系統，其特征在于，所述第一光纖準直器(3)和第二光纖準直器(5)均為消色差光纖準直器；
3.根據權利要求2所述的消色差激光模式耦合系統，其特征在于，
4.根據權利要求3所述的消色差激光模式耦合系統，其特征在于，
5.根據權利要求2所述的消色差激光模式耦合系統，其特征在于，
6.根據權利要求2所述的消色差激光模式耦合系統，其特征在于，所述第一光纖準直器(3)和第二光纖準直器(5)內分別...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李瑋，韓睿，宋凝芳，徐小斌，宋一桐，高乘春，戴誠，
申請(專利權)人：天目山實驗室，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。