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长三角G60激光联盟导读
反共振空心光纤（称为AR-HCF或ArF）的光学性能特性正在迅速改善 ， 但这些光纤的偏振保持问题仍未解决 。 本文就此问题进行了探讨 。
摘要
反共振空心光纤（称为AR-HCF或ArF）的光学性能特性正在迅速改善 ， 但这些光纤的偏振保持问题仍未解决 。 虽然规则非双折射ARF在静态条件下可以保持高偏振纯度 ， 但它不能抵抗机械干扰 。 通过设计具有四重旋转对称的双厚度半管ARF结构 ， 制备了第一个双折射能级接近10?4的ARF 。 所提出的ARF具有9.1 × 10?5的相位双折射组合 ， 最小损耗为185 dB km?1 ， 带宽为133 nm ， 工作模式为单模 。 此外 ， ARF显示出对光纤弯曲和宽范围温度变化的高耐性 ， 从而证实了这种精心设计的ARF可以作为偏振相关光纤应用的实用工具 。
1介绍
在光纤中保持偏振是许多应用的先决条件 ， 从高稳定性激光器和相干通信到高精度传感 。 在理想的静态环境中 ， 单模石英玻璃纤维（例如SMF28）应在1550 nm的1 km范围内保持45 dB的最大偏振消光比（PER） 。 然而 ， 如果不能忽略环境扰动 ， 则有必要引入内部双折射以抑制任何不需要的极化间耦合 。 在保偏光纤中 ， 由几何不对称或内应力引入的模式双折射可以很好地抵消任何环境干扰 ， 从而在实际条件下实现长距离光纤的高光偏振纯度 。
具有反射萨格纳克环的100 MHz Yb激光器飞秒脉冲的归一化自相关轨迹 。 薄的蓝色干涉自相关轨迹；厚的红色强度自相关轨迹 。 在分析之前 ， 激光器的输出已经被16厘米的SF6玻璃压缩 。 假设高斯脉冲形状 ， 137 fs的强度自相关轨迹的宽度对应于98 fs的脉冲持续时间 。
从实心玻璃纤维到微结构空心纤维（HCF）的演变是由HCF的许多基本优势推动的 ， 包括高激光损伤阈值、低延迟、低色散、低非线性和潜在的极低衰减 ， 因为基材发生了变化 。 因此 ， 在激光传输、气体-光相互作用、数据传输和光纤陀螺仪中使用HCF引起了极大兴趣 。 然而 ， 与成熟的固体玻璃纤维技术相比 ， 在高密度光纤中产生模式双折射的困难是显而易见的 。 一方面 ， 空气没有光弹性效应 ， 因此排除了应力双折射 ， 而另一方面 ， 具有大模场直径的低损耗HCF通常在弱导区工作 ， 不适合产生高形状双折射 。 根据最近对直态和弯曲态光纤的测量 ， 还报告了非双折射ARF主轴的扭曲和方向 。 很明显 ， 当非双折射ARF经历复杂的弯曲条件和温度变化时 ， 它不能保证偏振保持行为或在宽带上保持偏振 。
在光子带隙高折射光纤（PBGFs）中 ， 可以通过工程化空气芯模和玻璃表面模的偏振相关相互作用来形成高双折射 。 迄今为止报告的最佳结果是在19单元PBGF中 ， 相位双折射为2.5×10?4 ， 最小损耗为4.9 dB km?1 ， 带宽为14 nm ， 在特定弯曲半径下具有单模操作能力 。 然而 ， 由于高双折射光子晶体光纤具有一些无法克服的缺点 ， 包括带宽窄、损伤阈值低、空间模式纯度差和高后向散射 ， 因此这些光纤在激光和光学陀螺仪中的应用仍然受到限制 。
NANF与SMF中测量的反射密度（单极化 ， 0.9米分辨率） 。 黄色轨迹排除了归因于局部缺陷的峰值 ， 黑色虚线构成了对缺陷的理论预测?118dB/m 。
【具有双厚度四倍半管结构的高双折射反共振空心光纤】幸运的是 ， 几乎所有PBGFs的缺点都可以通过使用另一种HCF来克服 ， 即ARF（也称为抑制耦合HCF） ， 对于其宽带传输 ， 高损伤阈值 ， 纯空间模式 ， 低后向散射和超低损耗已得到初步证明 。 然而 ， 关于高双折射（在10?4级）在ARF中 ， 这些光纤的普遍观点是 ， 空气中光的高度局部化和低损耗ARF的弱引导性质将阻碍偏振差的产生 。
在这项工作中 ， 通过仔细设计包层结构 ， 我们实现了第一个双折射水平接近10的ARF?4 ，， 最小损耗降至<200 dB km?1 ， 传输带宽>100 nm ， 单模行为保持良好 。 这种ARF能够结合高双折射和低损耗HCF的所有固有优点 ， 这是ARF走向实际应用的另一个重要步骤 。 为了研究高双折射ARF的特性 ， 我们测量了弯曲条件下(半径小至5厘米)、不同缠绕方向和大范围温度变化下的PER光谱 。 在11.5 m长度的纤维中 ， PER值保持≈30 dB 。
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