CN107209323A - 光子晶体光纤、光子晶体光纤的制备方法以及超连续谱光源 - Google Patents

光子晶体光纤、光子晶体光纤的制备方法以及超连续谱光源 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光子晶体光纤(PCF)、PCF的制备方法以及包括这种PCF的超连续谱光源。PCF具有纵轴并且包括沿所述纵轴的长度延伸的芯和围绕所述芯的包层区域。至少所述包层区域包括多个在至少微结构长度部分中的以沿着所述PCF的纵轴延伸的内含物形式的微结构。在所述微结构长度部分的至少抗劣化长度部分中，PCF包含氢和/或氘。在至少所述抗劣化长度部分中，所述PCF还包括围绕所述包层区域的主涂层，该主涂层在低于Th的温度下不透氢和/或氘，其中Th为至少约50℃，优选地，50℃<Th<250℃。

Description

光子晶体光纤、光子晶体光纤的制备方法以及超连续谱光源
技术领域
本发明涉及光子晶体光纤(PCF)、PCF的制备方法、包含这种PCF(微结构光纤)的超连续谱光源、以及光超连续谱辐射源。
背景技术
在下文中称为PCF或微结构光纤的光子晶体光纤是一种具有芯的光纤，该芯被包层区域包围，包层区域具有布置在背景材料中(典型地以规则阵列)的多个内含物(有时称为包层特征或微结构)。内含物可以是气体、液体或固体内含物。原则上，内含物可能是孔隙，但实际上孔隙通常包含一些气体分子。
这种类型的光纤是本领域公知的，例如US2012195554、US8406594、US2011116283和US2012195554中所描述的。
微结构纤维可以例如是二氧化硅玻璃。可以向二氧化硅玻璃中添加其它材料以改变其折射率或提供诸如光放大、灵敏度等的效果。
包层内含物之间的中心到中心的间隔被定义为间距(Λ)。PCF通常至少部分地表征为芯的尺寸和内含物尺寸与其间隔或间距(Λ)的比值。通过调节包层内含物的尺寸和间距，可以调节光纤的零色散波长(ZDW)。
光子晶体光纤通常适用于大功率光源。相对较高的功率在光纤中的传导可能与几种商业应用相关，例如外科手术光和/或治疗光的传导、光感测和材料加工。这些应用是光能量的传输和光纤的非线性效应的利用，非线性效应通常在光纤内部具有较高的光功率的情况下更加显着。光功率可以是连续波(CW)、脉冲波或其混合。如果即使在具有相对适度的平均功率的情况下也可获得高峰值功率，利用脉冲光，光纤内的高光功率可能特别显著。
光纤携带的平均功率/光谱密度的一个限制是光纤的损伤阈值。特别是在PCF被应用于超连续谱产生的情况下，其中通过PCF的发射端(有时称为输入端)将高功率光进给至PCF，已经发现PCF随着时间的推移而劣化，这取决于进给光的峰值功率。此外，已经发现，靠近或邻近发射端的光纤部分相比离发射端更远的部分更多地面对劣化。
US8145023描述了一种通过给芯材料和可选地包层材料加载氢和/或氘来缓解由进给至PCF的高功率光引起的劣化的方法。发现这种加载引起光纤寿命的一些增加。在US2011116283中，通过在氢和/或氘加载后对PCF进行退火和/或高功率辐照进一步改善了该方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于超连续谱产生的PCF，该PCF非常抗劣化。
在一个实施例中，目的是提供一种适用于超连续谱产生的PCF，该PCF即使在用于超连续谱产生时也具有长寿命。
另一个目的是提供一种包括具有高抗劣化性能的PCF的超连续谱光源，以及这种超连续谱光源的优选应用。
这些和其它目的已经通过如权利要求书所限定和下文所描述的本发明或其实施例来解决。
已经发现，本发明或其实施例具有许多其它的优势，这对本领域技术人员来说可以从以下描述中明确地得出。
本发明的光子晶体光纤(PCF)具有纵轴，并且包括沿着纵轴的长度延伸的芯和围绕芯的包层区域。至少包层区域包括多个在至少微结构长度部分中的沿着PCF的纵轴延伸的内含物形式的微结构。PCF具有抗劣化长度部分，其可以是PCF的整个长度或仅仅其长度部分。
术语“抗劣化长度部分”用于表示光纤长度部分相对于其它现有技术的光纤长度部分具有非常高的随时间的抗劣化性能。
PCF在所述微结构长度部分的至少抗劣化长度部分中包含氢和/或氘，并且PCF在至少抗劣化长度部分中还包括围绕包层区域的主涂层，该主涂层在低于Th的温度下不透所述氢和/或氘，其中，Th为至少约50℃。有利地，Th至少约为在使用中的PCF的最大预期温度。因此，随着时间和/或在使用期间，最少量的氢和/或氘扩散至光纤外部。Th优选地如下：50℃<Th<250℃。在一个实施例中，Th高达约150℃。
术语“不透(气)”在本文中用于表示氢原子和/或氘原子通过涂层的任何扩散小于每天约1％，其例如由以下测量：使用拉曼光谱法并在大气条件下的相关温度(即光纤被布置在1巴的空气中)，或者通过红外光谱法测量H2(或D2)的吸收线，H2在约1240nm或约1870nm或者D2在约1715nm。优选地，不透气涂层允许小于每天0.5％，例如小于每天约0.1％，例如小于每天约0.01％的扩散。
术语“内含物”意指背景材料中的内含物，其中内含物具有与包围它的背景材料不同的折射率。内含物可以例如是气体内含物，例如空气、氮气或任何其他气体；固体内含物，例如与背景材料不同的其他玻璃类型和/或掺杂材料(折射率变化材料，例如F、Ge、P、B)，真空内含物或其任何组合。有利地，至少一些内含物是气体或真空内含物。已经发现，气体内含物可以用作氢和/或氘的储藏处，其中，在抗劣化长度部分的任一侧封闭内含物。
措辞“径向距离”是指从纵轴沿径向方向确定的距离。
术语“基本上”在本文中应被认为包含普通产品的偏差和公差。
应当注意，包层区域可以具有均匀的背景材料，或者其可以具有具有彼此不同的各自的背景材料的几个区域。背景材料有利地是二氧化硅，可选地掺杂的二氧化硅。在一个实施例中，包层区域包括内包层区域和围绕内包层区域的外包层区域，其中，内包层区域的背景材料与外包层区域的背景材料不同，如US8600207中所述。
在一个实施例中，包层区域包括内包层区域和围绕内包层区域的外包层区域，其中，内包层区域的背景材料具有与外包层区域的背景材料相同的折射率。在本实施例中，有利的是，内包层区域和外包层区域具有相同的背景材料。内包层区域和外包层区域之间的差异例如是内含物的尺寸、类型和/或数量的差异。包层区域将光约束于芯，并且有利地，内含物被配置为影响产生光的约束的平均折射率。这意味着内含物应该相对靠近芯，并且优选地，至少一些内含物与芯的中心到中心距离应该高达约50μm，优选地高达约40μm，例如高达约30μm，例如高达约15μm。
当描述包层区域、内含物和芯的材料时，氢和/或氘的量不作为材料的一部分。
在一个实施例中，包层区域的背景材料和芯材料是基本上纯的二氧化硅。
在一个实施例中，包层区域的背景材料和芯材料是氟掺杂的二氧化硅。
已经发现，在芯材料在至少抗劣化长度部分中掺杂氟的情况下，可以实现更高的抗光致劣化性能。
有利地，至少抗劣化长度部分的芯中以H2或D2形式的氢和/或氘的含量包括至少约0.001ppm，例如至少约0.01ppm，例如约0.1至约10000ppm。氢和/或氘的量可以例如通过如上所述确定在各个氢或氘吸收峰处产生的吸收来确定。
抗劣化长度部分可以具有任何长度。有利地，抗劣化长度部分从PCF的一端延伸。在一个实施例中，抗劣化长度部分从PCF的发射端延伸。发射端是光耦合至或适合于耦合至泵浦激光器以用于将光进给至PCF的端部。因此，抗劣化长度部分可以位于将高功率光进给至PCF的位置。已经观察到，现有技术的PFC的主要损伤发生在PCF的发射端附近。通过确保在PCF的发射端处有足够的氢和/或氘加载，PCF对加载应力造成的损伤具有大大增加的抵抗力，这进一步延长了整个PCF的使用寿命。
在本申请的上下文中，措辞“内含物环”是指通常具有与芯基本相等的距离并且以围绕芯的圆形或非圆形环对齐的包层内含物。通常，内含物环不是完全圆形的，而是被成形为具有多个软角度，例如六边形形状。优选地，内含物环的所有内含物具有基本相同的尺寸，并且优选地具有相同的材料。
在一个实施例中，包层区域中的多个内含物被布置成包含围绕所述芯的至少两个内含物环的模式。
为了获得对于超连续谱产生非常有利的PCF，中心到中心的距离(也称为间距Λ)有利地为至少约1μm，例如约1.5μm至约5μm或更大。内含物直径(d)有利地为至少约0.5μm，例如约1μm至约3μm。相对直径/间距d/Λ优选为约0.4至约0.85。
内含物直径或内含物的直径也称为内含物的特征直径。措辞“特征直径”是内含物(也称为包层特征)的尺寸的度量。如果包层特征是圆形的，则特征直径是包层特征的圆的直径。在包层特征不是圆形的情况下，特征直径在一实施例中被确定为包层特征的最大和最小范围的平均值，或者在另一实施例中，特征直径是具有与所讨论的包层特征的计算或测量的面积相对应的面积的圆的直径。
内含物可以具有相同或不同的直径，并且各个内含物的内含物直径可以如所述的沿着光纤的长度相等或不等。
内含物及其直径的不同且优选的组合的实施例在共同未决的申请DK PA201470146中公开，关于芯、包层区域和内含物的结构通过引用包含在本文中。PA201470146公开了本发明的PCF的优选实施例，区别在于PA201470146中公开的PCF的至少一长度部分被改进为是或者包括包含氢或氘的抗劣化长度部分和不透气涂层，如本文所述。
在一个实施例中，各个内含物的内含物直径(d)沿光纤的长度相等。在一个实施例中，各个内含物的内含物直径(d)沿光纤长度的至少一部分，例如沿锥形部分不同。
如上所述，内含物原则上可以包括任何种类的材料或由任何种类的材料组成，通常包括具有与相应内含物嵌入或包含其中的背景材料不同的折射率的材料。上面公开了合适的内含物材料的示例。
在一个实施例中，内含物包括气体内含物，例如气孔，例如在底部或周围具有空气(大气压)的气孔。优选地，气体内含物在所述抗劣化长度部分的两侧是封闭的。
在一个实施例中，抗劣化长度部分是PCF的整个长度，可选地除了PCF的封闭端。
通过封闭PCF的端部，氢和/或氘脱离PCF的任意扩散进一步减少，这被发现也改善了抗劣化性能，从而增加了整个PCF的寿命。
PCF的端部可以例如通过在短的端部部分中折叠PCF或者通过将短的固体二氧化硅长度部分熔合至相应的端部来封闭。
有利的是，封闭的端部分别具有沿着PCF的长度的相对较短的长度，以便减少任何损失光的风险。有利地，封闭端部分别具有沿着PCF的长度的高达约3mm，例如高达约2mm，例如高达约1mm，例如高达约0.5mm，例如至高达约0.3mm，例如高达约0.2mm的长度。
在一个实施例中，至少抗劣化长度部分的包层区域中的多个内含物包括包含内侧内含物(inner inclusion)的内包层区域和包含外侧内含物(outer inclusion)的外包层区域。已经发现该实施例提供了对超连续谱产生非常有利的PCF。有利地，内侧内含物大于外侧内含物。优选地，内侧内含物包括至少一个内含物环，并且外侧内含物包括至少一个外侧内含物环。在一个实施例中，更优选地，内侧内含物的直径dinner比外侧内含物的直径douter大至少约15％，例如至少约20％，例如至少约25％，例如至少约30％。因此，提供了用于即使在蓝光范围内也具有高稳定性的超连续谱产生的PCF。此外，由于抗劣化长度部分，即使在非常高的功率下工作，PCF也将具有长的寿命。
在一个实施例中，dinner优选为至少约1.5μm，例如约1.8至约4μm，例如约2至约2.5μm。
在一个实施例中，douter优选为小于约2.5μm，例如约0.8至约2μm，例如约1至约1.8μ。
有利地，内包层区域的背景材料和外包层区域的背景材料是相同的，并且可选地也与芯材料相同。有利地，内包层区域的背景材料和外包层区域的背景材料以及可选地芯材料是基本上纯的二氧化硅或可选地氟掺杂的二氧化硅。
有利地，外包层区域包括至少三个外侧内含物环。
在一个实施例中，内含物的结构和配置如在共同未决的申请DK PA201470146中所述的，例如DK PA 201470146的图2a和3a所描述和示出的，其中，PCF被改进为是或者包括包含氢和/或氘的抗劣化长度部分和不透气涂层，如本文所述。
在一个实施例中，至少抗劣化长度部分中的包层区域包括包含内含物的内包层区域和围绕内包层区域的外包层区域，其中，内包层区域的最外层内含物和主涂层之间的径向距离为至少约10μm。可选地，内包层区域和主涂层之间的材料形成氢和/或氘的储存器。
通过在内包层区域的最外层内含物和主涂层之间具有相对较大的径向距离，大的区域可以形成氢和/或氘的储存器，随着氢和/或氘在芯中被消耗，氢和/或氘可以逐渐扩散到芯，从而在芯中维持相对稳定和充足的氢和/或氘浓度。
在一个实施例中，内包层区域和主涂层之间的材料形成氢和/或氘的储存器，例如，氢的储存器是多孔二氧化硅。
在一个实施例中，内包层区域和主涂层之间的氢的储存器包括玻璃或塑料，其相比内包层区域背景材料的材料具有对氢和/或氘更高的吸附能力。
本领域技术人员将能够通过几个氢和/或氘加载测试找到合适的材料。
芯原则上可以有任何尺寸。芯越大，可以进给至PCF的功率越高，然而，如果芯太大，则可能难以将带宽展宽到期望的程度。为了提供宽且稳定的超连续谱光，有利的是芯具有至少约1μm，优选至少约2μm的直径。因此，确保光纤能够承受超连续谱产生所必需的功率和/或一般的高功率。
在一个实施例中，至少抗劣化长度部分中的芯具有约10μm或更小，例如约8μm或更小，例如约6μm或更小的芯直径。在一个实施例中，芯直径在大于约3μm，例如约3μm至约7μm的范围内。
在一个实施例中，芯由内含物限定，即围绕芯的内含物具有不同的折射率，由此形成芯。
有利地，PCF由如上所述可选地掺杂的二氧化硅制成。
在一个实施例中，芯和/或包层区域的材料是掺杂的。
在一个实施例中，至少抗劣化长度部分中的最内层内含物与芯的中心到中心距离小于约50μm，优选小于约40μm，例如小于约30μm，例如小于约10μm。
芯是固体芯。
术语“固体芯”是指芯具有基本上不含气体(包括孔隙)的固体材料。在一个实施例中，芯是微结构芯。
有利地，芯是可选地包含固体微结构的固体芯。
在一个实施例中，芯是基本上纯的二氧化硅。
如上所述，PCF的非常有益的特性是可以通过调节包层内含物的尺寸和间距来调节光纤的零色散波长(ZDW)。
在一个实施例中，PCF对于在1000nm和1100nm之间的至少一个波长具有反常色散。优选地，PCF在约1030nm或1064nm具有反常色散。
在一个实施例中，PCF的芯在泵浦波长是单模。
有利地，PCF的芯在1064nm是空间单模。
空间单模意味着对于2m长的光纤，高阶模的损耗比基模的损耗高至少19.3dB。这可以例如使用S^2方法测量，参见J.W.Nicholson等人的“Spatially and spectrallyresolved imaging of modal content in large mode-area fibers”，Optics Express，第16卷第10期，第7233页，2008年。
在一个实施例中，PCF的芯在1030nm是单模。
在一个实施例中，PCF的芯在泵浦波长，例如在1064nm或1030nm，是多模。
有利地，至少PCF的芯基本上不含锗。已经发现，锗可能导致在二氧化硅内的某些结构缺陷，因此希望锗含量尽可能低。已经发现氢和/或氘也增加了对锗诱导的结构缺陷的抵抗力，因此在PCF包含锗的情况下，氢和/或氘的加载可能增加。
在一个实施例中，整个PCF基本上不含锗。在一个实施例中，整个PCF基本上是未掺杂的二氧化硅。在一个实施例中，PCF的至少一部分掺杂有氟，例如掺杂水平在1000ppm以上。
在本发明的上下文中，措辞“基本上不含锗”意指锗的浓度小于约10ppm，包括0。
在本发明的上下文中，措辞“基本上未掺杂”意指诸如Ge、B、F、P、Al的折射率改变掺杂物和/或例如稀土元素Er或Yb的活性材料的浓度的水平在1000ppm以下。在一个实施例中，掺杂物的水平甚至更低，例如约1ppm或更少。
在一个实施例中，至少PCF的芯基本上不含活性材料，例如稀土离子。
在一个实施例中，整个PCF不含活性离子。
在本发明的上下文中，措辞“基本上不含活性材料”意指例如稀土元素Er或Yb的活性材料的浓度的水平低于1000ppm。优选地，活性材料的水平甚至更低，例如约1ppm或更低。
主涂层可以具有提供上述不透气涂层的任何材料。
用于主涂层的合适材料的示例是包括氮化物(例如氮化碳、氮化硅、氮化硼、氮化硅和/或氧氮化硅)、碳、铝、金属玻璃或包含前述中的一种或多种的组合物的材料。
主涂层的特别优选的材料是碳。
主涂层的厚度取决于材料的类型。通常期望选择在相对较低的厚度下不透气的主涂层材料，从而确保PCF的高柔性和弯曲性，而不会产生形成裂纹的任何重大风险。
在一个实施例中，主涂层的厚度约5nm至约10μm，例如10nm至约5μm，例如约20nm至约1μm。
在一个实施例中，主涂层的厚度约30nm。
对于金属主涂层，其厚度有利地在15μm和60μm之间。
在一个实施例中，主涂层在高于T0的温度下对于氢和/或氘是扩散开放的，其中T0大于Th。因此，在施加涂层之后，可以将氢和/或氘加载到PCF中。这提供了制备PCF的优选实施例，因为主涂层在机械和防尘处理期间保护光纤。此外，可以加载更均匀和精确含量的氢和/或氘。已经发现，在加载没有主涂层的PCF之后将立即开始损失所加载的氢和/或氘，并且实际上在施加主涂层之前可能会损失不希望的大量氢和/或氘。因此，如果在加载之后施加主涂层，期望初始时将更大量的氢和/或氘加载到PCF中。
优选地，T0为至少约25℃，优选地T0在约50℃至约300℃的区间内，例如至少约70℃，例如至少约100℃。在一个实施例中，T0在1巴下确定。在一个实施例中，T0在100巴下确定。
通常，期望T0大于所使用的PCF的温度(或期望温度)。另一方面，T0应当有利地不会增加材料的软化温度，增加材料的软化温度具有使材料变形的风险。
PCF可以有利地包括在主涂层上方或下方的一个或多个附加涂层。
这种附加涂层可以提供额外的机械保护、减少主涂层中的任何裂纹的风险和/或提供最外层的外观和/或触感。
附加涂层优选是聚合物涂层，有利地包括丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚氨酯、硅树脂或其任何组合。
在一个实施例中，如果主涂层是碳，那么附加涂层是金属，例如铝、金、铜、镍、金属玻璃、或包括前述金属中的至少一种的组合或合金。
在一个实施例中，PCF包括至少一个锥形长度部分，其中，芯在锥形长度部分的第一端具有芯直径D1，而芯在锥形长度部分的第二端具有芯直径D2，其中D1大于D2，优选地，D2为D1的高达约0.95倍，例如为D1的约0.1至约0.9倍。有利地，第一端是发射端。
已经发现，通过使PCF成锥形，可以增加PCF的超连续谱产生特性，如PCT/DK2014/050205中所述。在一个实施例中，PCF与如PCT/DK2014/050205中所述的不同之处在于PCF被改进为是或者包括包含氢和/或氘的抗劣化长度部分和不透气涂层，如本文所述。
优选地，锥形长度部分的第一端处于光纤的发射端，或者距离光纤的发射端的长度为高达5cm，优选地，锥形长度部分的所述第一端靠近或包含在抗劣化长度部分中。
因此，当峰值功率非常高时，PCF被特别地抗劣化保护。
在一个实施例中，PCF不包括任何拼接。
在一个实施例中，PCF包括两个或更多个拼接的光纤长度部分，其中，至少一个拼接的光纤长度部分是或者包括抗劣化长度部分。
为了提供最佳的超连续谱，已经发现，包含具有不同性质的光纤长度部分的光纤可能是有利的，例如在PCT/DK2014/050206中所述。
在一个实施例中，PCF包括第一长度部分和拼接至第一长度部分的第二长度部分，第一长度部分包括抗劣化长度部分或由抗劣化长度部分组成，其中，第二长度部分具有比抗劣化长度部分更低的氢和/或氘含量。
在一个实施例中，PCF包括：
●具有第一长度L1的第一长度部分，其中，所述光纤的至少在垂直于纵轴通过第一长度部分的第一横截面处的内含物具有第一间距Λ1、第一内含物直径d1和内含物的第一相对尺寸d1/Λ1，
●具有第二长度L2的第二长度部分，其中，光纤的至少在垂直于纵轴通过第二长度部分的第二横截面处的微结构单元具有第二间距Λ2、第二内含物直径d2和内含物的第二相对尺寸d2/Λ2，
●第一长度L1和第二长度L2中的至少一个包括抗劣化长度部分或者由抗劣化长度部分组成。
光纤的长度部分中的一个或多个可以是锥形的。
在一个实施例中，本发明的PCF与PCT/DK2014/050206中公开的PCF的不同之处在于至少PCT/DK2014/050206所公开的PCF的长度部分被改进为是包含氢和/或氘的抗劣化长度部分和不透气涂层，如本文所述。
在一个实施例中，PCF包括沿着PCF的长度延伸的模式适配器，模式适配器至少在从PCF的发射端延伸的或从PCF的发射端延伸多达5cm的模场适配长度部分中。优选地，模场适配长度部分的长度至少约5cm，例如至少约10cm，例如至少约20cm。有利地，模场适配长度部分被部分地或完全包含在抗劣化长度部分中。
本发明也包括用于制备PCF的方法，包括：
●制备预成型件，预成型件包括用于PCF的芯和包层区域的预成型结构，
●拉制预成型件以获得PCF的芯和包层区域，
●至少对PCF的抗劣化长度部分进行氢和/或氘加载，以及
●将主涂层施加到PCF的至少抗劣化长度部分。
优选地，抗劣化长度部分是PCF的整个长度，可选地除了PCF的封闭端。有利地，封闭端如上所述。
在一个实施例中，方法包括在施加主涂层之前对PCF进行氢和/或氘加载。
如果氢和/或氘加载在施加主涂层之前执行，那么氢和/或氘加载包括将所述PCF置于包含氢和/或氘的室中至少t1的持续时间，室的压力至少约P1、温度至少约T1。
为了提供相对快速的氢和/或氘加载，温度以及可选地压力有利地提高。
在一个实施例中，T1优选为至少40℃，例如约50℃至约250℃，例如约100℃至约800℃，例如高达约500℃，例如高达约200℃。实际上，PCF的材料设定温度T1的上限。
加载时间t1优选为至少约1小时，例如约2小时至约200小时，例如约24小时至约96小时。
加载压力P1优选为大于约1巴，例如从大于1巴至约250巴，例如约50巴至约200巴，例如约100巴至约200巴。
在该实施例中，期望在加载的几个小时内施加主涂层，否则所加载的氢和/或氘的大部分可能扩散出光纤。优选地，在加载结束约5小时内，例如约2小时内将主涂层施加到PCF。
在优选实施例中，方法包括在施加主涂层之后对PCF进行氢和/或氘加载。
由此，所加载的氢和/或氘几乎不会在加载之后扩散到PCF之外，并且如上所述，可以提高PCF的质量。此外，加载的氢和/或氘的量可能较低，这可能导致较短的加载时间。
优选地，方法包括：
●制备预成型件，预成型件包括用于PCF的芯和包层区域的预成型结构，
●拉制预成型件以获得PCF的芯和包层区域，
●给PCF施加主涂层，
●在至少约T0的温度下使PCF经历氢和/或氘，以及
●将PCF冷却至Th或更低。
冷却可以通过被动冷却(仅例如在室温下使PCF冷却)或主动冷却(例如用冷空气吹PCF)来执行。
在其中在加载氢和/或氘之前施加主涂层的实施例中，加载优选地包括将PCF置于包含氢和/或氘的室中至少t2的持续时间，室的压力至少约P2、温度至少约T2，T2>T0。
在一个实施例中，T2优选为至少50℃，例如约75℃至约250℃，例如约100℃至约200℃或更高。实际上，主涂层或可能已被施加的任何附加涂层的材料设定温度T2的上限，这意味着对于某些类型的主涂层，温度T2可高达约500℃，甚至高达约800℃。
加载时间T2优选为至少约1小时，例如约2小时至约200小时，例如约24小时至约96小时。
加载压力P2优选为大于约1巴，例如从大于1巴至约250巴，例如约50巴至约200巴，例如约100巴至约200巴。
如果PCF包括气体内含物，那么PCF的制备方法优选地包括在抗劣化长度部分的任一侧封闭气体内含物。方法优选地包括在PCF的两端封闭气体内含物。
在一个实施例中，方法包括在对PCF进行氢和/或氘加载之前封闭气体内含物，从而降低氢和/或氘通过内含物向外扩散的风险。
在一个实施例中，方法包括在光纤端部封闭气体内含物之前对PCF进行氢和/或氘加载。在一个实施例中，加载可以包括通过未封闭的气体内含物加载，随后在光纤端部处封闭气体内含物。在该实施例中，可以在加载之前施加主涂层。
主涂层的材料及其厚度如上所述。
在一个实施例中，通过化学气相沉积(CVD)或类似的或改进的沉积方法将主涂层施加至PCF。
在一个实施例中，主涂层是碳涂层，并且该方法包括通过化学气相沉积工艺施加主碳涂层。有利地，CVD工艺包括牵引光纤通过反应器的反应器室并且使反应器室中的光纤经受温度至少约700℃的反应器气体。优选地，温度在约700℃至约1100℃的区间内，例如约700℃至约900℃。高于900℃的温度可能导致具有类金刚石结构的碳涂层的形成。
碳涂覆光纤的方法可以例如在US5000541中描述。
反应器气体可以有利地包括含碳合成物，优选地包括诸如乙炔(C2H2)的炔烃(CnH2n-2)，和/或诸如乙烷(C2H6)的烯烃(CnH2n+2)，其中n为2到10，例如2到4。优选地，反应器气体基本上不含氧。
已经发现，在拉丝塔中拉制光纤后立即施加主碳涂层是非常有效的。因此确保在施加主涂层之前光纤的表面不被污染，并且还发现通过在拉制光纤后立即施加主碳涂层并且在施加碳涂层之前不将光纤冷却至低于反应器气体的反应温度，在碳涂覆之前，光纤不需要被再加热。在替代实施例中，将光纤再加热至反应温度。反应室中的反应温度有利地为至少约700℃，例如约800℃至约1100℃。
有利地，反应器是拉丝塔的集成部分，优选地使得光纤被牵引通过反应器室，以在卷绕之前施加碳涂层，即在在线工艺中。
在一个实施例中，方法包括在碳涂层上施加附加涂层。附加涂层优选是如上所述的聚合物涂层或金属涂层。优选地，在卷绕光纤之前，在拉丝塔中将附加涂层施加至碳涂层。
在一个实施例中，主涂层是金属涂层，并且方法包括通过牵引光纤通过液态金属熔体来施加主金属涂层，其中，光纤进入熔体时的温度低于金属熔体的温度。
金属熔体的温度取决于金属的类型。在一个实施例中，在光纤被淹没并且至少部分冷却之后，优选地在卷绕光纤之前的在线工艺中，在拉丝塔中将金属涂层施加至光纤。
在一个实施例中，方法包括例如在主涂层外部施加至少一个附加涂层。
本发明还包括超连续谱光源，其包括如上所述的PCF和被配置为将泵浦脉冲进给至PCF的发射端的泵浦源。
在一个实施例中，PCF被配置为产生带宽比泵浦脉冲的带宽更宽的超连续谱光。
有利地，PCF被配置为产生带宽相对于泵浦脉冲的带宽被展宽至少约100％，例如至少约200％的超连续谱光。
在一个实施例中，所产生的超连续谱具有跨越至少一个倍频程的带宽。
泵浦源可以是能够提供足够高能量的泵浦脉冲的任何类型的泵浦源，例如锁模泵浦源，例如具有或不具有脉冲拾取器(选通部件)的MOPA。
泵浦脉冲优选地具有相对较高的峰值功率。在一个实施例中，由脉冲源产生的泵浦脉冲是高峰值功率脉冲，其在PCF的发射端的峰值功率至少约5kW，例如至少约10kW，例如至少约15kW，例如至少约20kW。
在一个实施例中，由脉冲源产生的泵浦脉冲的脉冲持续时间高达约200ps，例如高达约100ps，例如高达约50ps，例如高达约30ps，例如高达约10ps，如高达约8ps，例如高达约5ps，例如高达约3ps，例如高达约1ps。
有利地，由脉冲源产生的泵浦脉冲的脉冲持续时间至少约200fs，例如至少约1ps，例如至少约5ps。
优选地，由脉冲源产生的泵浦脉冲的重复率为至少约100kHz，例如至少约10kHz，例如至少约1MHz，重复率优选是能够例如使用EOM(电光调制器)、AOM(声光调制器)或同时作为滤波器的AOTF(声光可调谐滤波器)调谐的。
在一个实施例中，由脉冲源产生的泵浦脉冲具有约900nm至约1100nm的波长，例如约1030或约1064nm。
在一个实施例中，超连续谱光源的平均输出功率为至少约1W，例如至少约5W，例如至少约10W，例如至少约20W，例如至少约50W，例如至少约100W或甚至至少约500W。通常，已经发现，由于本发明的PCF的抗劣化长度部分，已经可以提供具有期望的高输出功率同时具有令人惊讶的长寿命的大功率超连续谱光源。
在一个实施例中，超连续谱光源的输出包括小于约600nm，例如小于约550nm，例如小于约450nm，例如小于约420nm，例如小于约410nm，例如小于约400nm，例如小于约380nm，例如小于约360nm的波长。
在一个实施例中，超连续谱光源的输出包括大于约1800nm，例如大于约2000nm，例如大于约2200nm的波长。
在一个实施例中，超连续谱光源还包括光谱滤波单元，其被配置为将超连续谱源的输出滤波为具有中心波长λ1和输出带宽BW1的滤波的SC输出，其中，中心波长λ1和输出带宽BW1中的至少一个是能够调谐的。输出带宽BW1有利地(至少在一次调谐中)小于约5nm。光谱滤波单元例如包括AOTF。
本发明还涉及一种照明源，其包括如上所述的超连续谱光源。优选地，照明源适用于受激发射损耗。
在一个实施例中，照明源适用于荧光成像、荧光寿命成像(FLIM)、全内反射荧光(TIRF)显微镜、荧光共振能量转移(FRET)、宽带光谱学、纳米光子学、流式细胞术、诸如计量学的工业检测、诸如气体感测的衰荡光谱学、诸如高光谱光谱学和例如飞行光谱学的收益和时间的产量分析(TCSPC)的分析光谱学、单分子成像、和/或其组合。
在一个实施例中，显微镜优选地是光学荧光显微镜，例如基于荧光寿命成像(FLIM)、全内反射荧光(TIRF)显微术的光学荧光显微镜。
在一个实施例中，分光仪优选地是宽带分光仪。
本发明还涉及用于光学相干断层扫描(OCT)的光学相干断层摄影装置，其中，断层摄影装置包括如上所述的照明源。
本发明还涉及包括如上所述的照明源的工业检测。
在本发明的范围内，包括范围和优选范围的上述本发明的发明和实施例的所有特征可以以各种方式组合，除非有不能组合这些特征的具体原因。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的示意性和非限制性的描述，将进一步阐明本发明的上述和/或其它目的、特征和优点。
图1是本发明实施例的PCF的横截面视图。
图2是本发明另一实施例的PCF的横截面视图。
图3是本发明又一实施例的PCF的横截面视图。
图4a、4b和4c分别示出了根据本发明实施例的PCF的侧视图，以及通过其第一和第二长度部分的横截面。
图5是根据本发明的超连续谱辐射光源的实施例的示意图。
图6是拉丝塔的示意图，其中，主涂层和附加涂层以在线工艺施加，并且拉丝塔包括涂覆站，该涂覆站包括用于施加碳涂层的反应器。
图7是拉丝塔的示意图，其中，主涂层和附加涂层以在线工艺施加，并且拉丝塔包括施加金属涂层的涂覆站。
附图是示意图，并且为了清楚起见可以被简化。自始至终，相同的附图标记用于相同或相应的部件。
具体实施方式
根据下文给出的描述，本发明的进一步的应用范围将变得显而易见。然而，应当理解，尽管在说明本发明的优选实施例时，详细描述和具体示例仅以示意的方式给出，但是基于该详细描述，在本发明的精神和范围内的各种改变和改进对于本领域技术人员将是显而易见的。
图1所示的PCF具有芯1和围绕芯1的包层区域2、3。PCF具有未示出的长度和在所示实施例中与芯的中心轴重合的纵轴。包层区域包括内包层区域2和外包层区域3。内包层区域包括多个沿着PCF的纵轴延伸的内含物形式的微结构。如上所述，内含物可以包括任何材料，但是有利地是气体内含物，例如空气内含物。有利地，内含物在沿着光纤长度的一个或多个位置处折叠，例如在抗劣化长度部分的每个端部处，在一个实施例中，抗劣化长度部分基本上是上述PCF的整个长度。
如可以看出的，PCF的横截面视图是PCF的抗劣化长度部分中的横截面视图，如上所述，PCF的抗劣化长度部分可以包括PCF的整个长度或者仅包括PCF的长度的一部分。
PCF被加载优选地以氢分子和/或氘分子(H2/D2)的形式的未示出的氢和/或氘。氢和/或氘通常在芯1和包层区域2、3两者中。PCF包括在低于Th的温度下不透氢和/或氘的主涂层4。上文描述了不同类型的优选主涂层。
PCF包括用于机械保护并且可选地为PCF提供期望的外观和/或纹理的附加涂层5。
在使用中，当PCF经历如上所述的高峰值功率的光时，光可能引起芯材料的缺陷。这种效果(被认为是由不同的化学反应引起的)有时被称为光致劣化或光黑化。已经发现氢和/或氘通过结合至材料以例如终止自由基来减轻劣化。
当芯1中的氢和/或氘被消耗时，新鲜的氢和/或氘从包层区域2、3迁移到芯1。由于当PCF被使用时或者在使用之前被储存时主涂层4是不透氢和/或氘的，氢和/或氘的所需量可以相对较低和/或PCF被长时间地保护以防过度劣化，例如多达几年，例如3年、4年甚至5年或者更长。
PCF有利地是二氧化硅，例如前述掺杂的。
图2所示的PCF具有芯11和围绕芯11的包层区域12。PCF具有未示出的长度和在所示实施例中与芯11的中心轴重合的纵轴。包层区域12包括多个以在包层背景材料12b中的内含物形式的微结构12a。内含物12a沿着PCF的纵轴延伸。如上所述，内含物可以包括任何材料，但是有利地是气体内含物，例如空气内含物。有利地，内含物在沿着光纤长度的一个或多个位置处折叠，例如在抗劣化长度部分的每个端部处，在一个实施例中，抗劣化长度部分基本上是上述PCF的整个长度。
多个内含物12a以包括包围芯的多个内含物环的模式被布置在包层区域中。包围芯的最内层的内含物环用虚线环12c标记。
如可以看出的，PCF的横截面视图是PCF的抗劣化长度部分中的横截面视图，如上所述，PCF的抗劣化长度部分可以包括PCF的整个长度或者仅包括PCF的长度的一部分。
PCF包括在低于Th的温度下不透氢和/或氘的主涂层14。上文描述了不同类型的优选的主涂层。
PCF包括离芯11足够远的附加材料层16，其具有作为包层的任何效果(即材料层16的材料的折射率不影响芯的光传导)。
包层区域的内含物12a的最外层与主涂层14之间的径向距离17为至少约10μm。
附加材料层16可以具有与包层背景材料12b相同或不同的材料。有利地，附加材料层16被选择为具有针对氢和/或氘的高容量，从而用作氢和/或氘的储存器。
如上所述，PCF被加载未示出的氢和/或氘。氢和/或氘通常在芯11和包层区域12以及附加材料层16中。
在使用中，当PCF经历如上所述的高峰值功率的光时，以及当芯11中的氢和/或氘被消耗时，新鲜的氢和/或氘从包层区域12和材料层16迁移到芯11。由于当PCF在使用时或者在使用之前被储存时主涂层14是不透氢和/或氘的，氢和/或氘的所需量可以相对较低和/或PCF被长时间地保护以防过度劣化，例如多达几年，例如3年、4年甚至5年或者更长。
PCF有利地是二氧化硅，例如前述掺杂的。
图3所示的PCF具有芯21和围绕芯21的包层区域22、23。PCF具有未示出的长度和在所示实施例中与芯21的中心轴重合的纵轴。
包层区域包括内包层区域22和外包层区域23。内包层区域22包括内包层背景材料22b中的内侧内含物22a。外包层区域23包括外包层背景材料22b中的外侧内含物23a。
内侧内含物22a包括两个内侧内含物的环，并且外侧内含物23a包括5个外侧内含物的环。
内含物22a、23a沿着PCF的纵轴延伸。如上所述，内含物可以包括任何材料，但是有利地是气体内含物，例如空气内含物。有利地，内含物在沿着光纤长度的一个或多个位置处折叠，例如在抗劣化长度部分的每个端部处，在一个实施例中，抗劣化长度部分基本上是上述PCF的整个长度。
内包层区域22的背景材料22b和外包层区域23的背景材料23b和可选地芯材料有利地具有相同的材料，例如可选地掺杂有氟的二氧化硅。
如可以看出的，PCF的横截面视图是PCF的抗劣化长度部分中的横截面视图，如上所述，PCF的抗劣化长度部分可以包括PCF的整个长度或者仅包括PCF的长度的一部分。
PCF包括在低于Th的温度下不透氢和/或氘的主涂层24。上文描述了不同类型的优选的主涂层。
PCF包括离芯21足够远的附加材料层26，其具有作为包层的任何效果。
在该实施例中，附加材料层26可以与包层背景材料23b相同。
内包层区域的内侧内含物22a的最外层与主涂层24之间的径向距离27为至少约10μm。
如上所述，PCF被加载未示出的氢和/或氘。氢和/或氘通常在芯21和包层区域22、23以及附加材料层26中。
在使用中，当PCF经历如上所述的高峰值功率的光时，以及当芯21中的氢和/或氘被消耗时，新鲜的氢和/或氘从包层区域22、23和材料层26迁移到芯21。
图4a、4b和4c示出了包括两个拼接的光纤长度部分的PCF 30的实施例，其中至少一个拼接的光纤长度部分是或包括如上所述的抗劣化长度部分。这种类型的光纤也被称为拼接级联光纤。图4b是第一长度部分31的横截面视图，而图4c是拼接至第一长度部分的第二长度部分32的横截面视图。优选地，PCF的至少第一长度部分31是如上所述的抗劣化长度部分。
PCF 30被配置用于在将具有例如从约900nm到约1100nm的第一波长λ1的光进给至PCF 30的发射端34时产生超连续谱光。
沿其长度，光纤30包括第一长度部分31、第二长度部分32和在第一和第二长度部分32、33之间的拼接33。光纤30可以可选地包括未示出的端盖以封闭内含物。
第一长度部分31具有芯41a和包层区域32a，芯41a具有第一芯直径W1，包层区域32a具有第一间距Λ1、第一内含物直径d1和内含物的第一相对尺寸Λ1/d1。第一长度部分包括在低于Th的温度下不透氢和/或氘的主涂层44a。上文描述了不同类型的优选的主要涂层。至少第一长度部分被加载有氢和/或氘。
第二长度部分32具有芯41b和包层区域42b，芯41b具有第二芯直径W2，包层区域42b具有第二间距Λ2、第二内含物直径d2和内含物的第二相对尺寸Λ2/d2。
有利地，第一芯直径W1、第一间距Λ1、第一内含物直径d1和内含物的第一相对尺寸Λ1/d1中的至少一个尺寸与第二长度部分32的第二芯直径W2、第二间距Λ2、第二内含物直径d2和内含物的第二相对尺寸Λ2/d2中的相应尺寸不同。
在整个第一长度部分31中，光纤的尺寸基本上是恒定的，并且在整个第二长度部分32中，光纤的尺寸基本上是恒定的。
在该实施例中，第一长度部分31和第二长度部分32的相应长度分别为1-10m和10μm。然而，应当理解，这些长度仅作为示例给出，并且光纤长度部分原则上可以具有任何其它长度。
图5是超连续谱光源的示意图。超连续谱光源50包括包含如上所述的抗劣化长度部分的PCF 54和泵浦源52。PCF具有两个端部：发射端55和输出端56。在图5中，PCF54的发射端55具有模式适配器58或者被光学连接到模式适配器58以适配来自泵浦源52的泵浦脉冲的模式。在图5中，模式适配器58被示出为好像大于光纤54；然而，这仅仅是为了说明的目的，实际上，模式适配器可以具有任何合适的外形尺寸，例如与光纤54的外形尺寸类似的外形尺寸。尽管光纤54的输出端56被示出为好像是自由端，但是输出端可以具有端盖，或者可以被拼接至另外的设备。
泵浦光源52具有被配置为经由传输光纤57和模式适配器58将光进给至PCF 54中的输出53，并且超连续谱在PCF中产生并且从PCF的输出端56输出。传输光纤57可以例如被省略，或者被诸如透镜的光学元件替代。
图6所示的拉丝塔正在从预成型件63a拉制PCF 63。将预成型件封闭在压力控制室61中，压力控制室61包括用于控制PCF中的气体内含物的压力的一个或多个压力室。底部延伸到熔炉62中，其中预成型件的底部被加热以能够拉制PCF 63。PCF的速度以及由此的PCF直径由拉丝轮69控制，拉丝轮69牵引PCF通过拉丝塔的各个站。PCF 63的速度是可调节的，并且通过调节熔炉62的温度和PCF 63的速度可以调节光纤的直径。PCF通过监测站67a，其中来自熔炉62的PCF的直径被在线监测。
PCF 63从监测站67a传送至涂覆站以施加主碳涂层。
PCF 63通过反应器64的反应器室，并且如箭头所示地以连续流动方式引入和撤出反应，以在反应器中保持基本恒定量的新鲜气体。
为了确保PCF 63在进入反应器64时具有足够高的温度，希望反应器相对靠近PCF63离开熔炉62的位置。可替代地，可以在反应器之前放置烤炉以预热PCF 63，但是由于烤炉的额外成本，后一替代实施例不是优选的。
例如通过调节反应气体中的反应含碳气体的浓度或通过改变PCF速度，可以调节碳层的厚度。
碳涂覆的PCF从反应器传送至另外的涂覆站，以施加附加涂层，其在所示实施例中是聚合物涂覆站65。涂覆的PCF从涂覆站传送至同心度监测器67b、进一步到固化站66，聚合物涂层在固化站66光固化。
涂覆的PCF从固化站66进一步传送至另外的用于监测光纤直径的监测器67c。涂覆的PCF 63从拉丝轮69传送以卷绕到卷轴68上。
有利地，涂覆的PCF 63可以通过将卷轴68上的涂覆的PCF置于加载室中的氢和/或氘中以在卷轴上进行氢或氘加载。
图7所示的拉丝塔正在从预成型件73a拉制PCF 73。将预成型件封闭在压力控制室71中，压力控制室71包括用于控制PCF中的气体内含物的压力的一个或多个压力室。底部延伸到熔炉72中，其中预成型件的底部被加热并且光纤73被拉制成期望的厚度。光纤的速度由拉丝轮79控制，拉丝轮79牵引PCF 73通过拉丝塔的各个站。光纤从熔炉72传送通过监测站77a，其中光纤的直径被在线监测。
PCF 73从监测站77a传送至涂覆站74以施加主金属涂层。
涂覆站74包括在较高温度下的液态金属熔体，但是为了确保均匀的涂覆层，光纤的温度应低于熔体的温度。可以在涂覆站74之前应用吹风机或类似的冷却装置以吹送冷空气70以冷却PCF 73。
合适的熔体温度列于表1
金属 熔体温度(℃)
铝 660
铝合金 400-671
金，24k纯 1063
铜 1063
铜和/或金的合金 550-1063
表1
PCF 73以等于光纤拉制速度的期望速度通过金属熔体。可以例如通过调节涂覆站74的熔体室中的熔体的量或光纤速度来调节金属涂层的厚度。
金属涂覆的PCF从涂覆站74进一步传送至另外的涂覆站75以施加附加涂层，另外的涂覆站75在所示实施例中是聚合物涂覆站75。涂覆的PCF从涂覆站75传送至同心度监测器77b，并且进一步传送至固化站76，聚合物涂层在固化站76光固化。
涂覆的PCF从固化站76进一步传送至另外的用于监测光纤直径的监测器77c。涂覆的PCF从拉丝轮79传送以卷绕到卷轴78上。

Claims (50)

1.一种光子晶体光纤(PCF)，其具有纵轴并且包括沿所述纵轴的长度延伸的固体芯和围绕所述芯的包层区域，其中，至少所述包层区域包括多个在至少微结构长度部分中的以沿着所述PCF的纵轴延伸的内含物形式的微结构，其中，所述PCF在所述微结构长度部分的至少抗劣化长度部分中包含氢和/或氘，所述PCF在至少所述抗劣化长度部分中还包括围绕所述包层区域的主涂层，该主涂层在低于Th的温度下不透氢和/或氘，其中，Th为至少约50℃，优选地，50℃<Th<250℃。
2.根据权利要求1所述的PCF，其中，所述包层区域中的多个内含物被布置成包含围绕所述芯的至少两个内含物环的模式。
3.根据前述权利要求中任一项所述的PCF，其中，所述内含物包括气体内含物，优选地，所述气体内含物在所述抗劣化长度部分的两侧被封闭。
4.根据前述权利要求中任一项所述的PCF，其中，所述抗劣化长度部分是所述PCF的整个长度，可选地除了所述PCF的封闭端，所述封闭端分别具有沿所述PCF的长度的高达约3mm，例如高达约2mm，例如高达约1mm，例如高达约0.5mm，例如高达约0.3mm，例如高达约0.2mm的长度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的PCF，其中，至少所述抗劣化长度部分的包层区域中的多个内含物包括包含内侧内含物的内包层区域和包含外侧内含物的外包层区域，其中，所述内侧内含物比所述外侧内含物大，优选地，所述内侧内含物包括至少一个内含物环，并且所述外侧内含物包括至少一个外侧内含物环，更优选地，所述内侧内含物的直径dinner比所述外侧内含物的直径douter大至少约15％，例如至少约20％，例如至少约25％，例如至少约30％。
6.根据前述权利要求中任一项所述的PCF，其中，至少所述抗劣化长度部分中的包层区域包括包含所述内含物的内包层区域和围绕所述内包层区域的外包层区域，其中，所述内包层区域的最外层内含物和所述主涂层之间的径向距离为至少约10μm，可选地，所述内包层区域和所述主涂层之间的材料形成氢和/或氘的储存器。
7.根据前述权利要求中任一项所述的PCF，其中，所述芯在至少所述抗劣化长度部分中具有约10μm或更小的芯直径，例如约8μm或更小，例如约6μm或更小，例如大于约3μm的范围，例如从约3μm到约5μm的范围。
8.根据前述权利要求中任一项所述的PCF，其中，在至少所述抗劣化长度部分中，最内层内含物与所述芯的中心到中心距离小于约50μm，优选小于约40μm，例如小于约30μm，例如小于约10μm。
9.根据前述权利要求中任一项所述的PCF，其中，所述PCF对于1000nm至1100nm之间的至少一个波长具有反常色散，优选地，所述PCF在约1030nm或1064nm具有反常色散。
10.根据前述权利要求中任一项所述的PCF，其中，所述PCF的芯在1064nm是空间单模。
11.根据前述权利要求中任一项所述的PCF，其中，所述PCF的芯在1030nm是单模。
12.根据前述权利要求中任一项所述的PCF，其中，至少所述PCF的芯基本上不含锗，优选地至少所述芯基本上是未掺杂的二氧化硅或氟掺杂的二氧化硅。
13.根据前述权利要求中任一项所述的PCF，其中，至少所述PCF的芯基本上不含活性材料，例如稀土离子。
14.根据前述权利要求中任一项所述的PCF，其中，所述主涂层包括氮化物、碳、铝、金、铜、镍、金属玻璃或包含前述一种或多种的组合或合金。
15.根据前述权利要求中任一项所述的PCF，其中，所述主涂层的厚度为约5nm至约25my，例如约5nm至约10μm，例如10nm至约5μm，例如约20nm至约1μm。
16.根据前述权利要求中任一项所述的PCF，其中，所述主涂层在高于T0的温度下对于氢和/或氘是扩散开放的，其中T0大于Th，优选地，T0为至少约25℃，优选地T0在约50℃至约300℃的区间内，例如至少约70℃，例如至少约100℃。
17.根据前述权利要求中任一项所述的PCF，其中，所述PCF包括在所述主涂层外部的用于机械保护的至少一个附加涂层，所述附加涂层优选地为聚合物涂层，其有利地包含丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚氨酯、硅树脂或其任何组合。
18.根据前述权利要求中任一项所述的PCF，其中，所述PCF包括至少一个锥形长度部分，其中所述芯在所述锥形长度部分的第一端具有芯直径D1，并且所述芯在所述锥形长度部分的第二端具有芯直径D2，其中，D1大于D2，优选地，D2为D1的高达约0.95倍，例如为D1的约0.1至约0.9倍。
19.根据权利要求18所述的PCF，其中，所述锥形长度部分的所述第一端在所述光纤的发射端，或者距离所述光纤的发射端的长度为高达5cm，优选地，所述锥形长度部分的所述第一端靠近或包含在所述抗劣化长度部分中。
20.根据权利要求1-3或权利要求5-19中任一项所述的PCF，其中，所述PCF包括两个或更多个拼接的光纤长度部分，其中，至少一个拼接的光纤长度部分是或者包括所述抗劣化长度部分。
21.根据权利要求1-3或权利要求5-20中任一项所述的PCF，其中，所述PCF包括具有第一长度L1的第一长度部分，其中，所述光纤的至少在垂直于所述纵轴通过所述第一长度部分的第一横截面处的内含物具有第一间距Λ1、第一内含物直径d1和内含物的第一相对尺寸d1/Λ1，
具有第二长度L2的第二长度部分，其中，所述光纤的至少在垂直于所述纵轴通过所述第二长度部分的第二横截面处的微结构单元具有第二间距Λ2、第二内含物直径d2和内含物的第二相对尺寸d2/Λ2，
所述第一长度L1和所述第二长度L2中的至少一个包括所述抗劣化长度部分或由所述抗劣化长度部分组成。
22.根据前述权利要求中任一项所述的PCF，其中，所述PCF包括沿着所述PCF的长度延伸的模式适配器，所述模式适配器至少在从所述PCF的发射端延伸的或从所述PCF的发射端延伸多达5cm的模场适配长度部分中，其中，所述模场适配长度部分的长度至少约5cm，例如至少约10cm，例如至少约20cm，有利地，所述模场适配长度部分被部分地或完全包含在所述抗劣化长度部分中。
23.一种制备如前述权利要求1-22中任一项所述的PCF的方法，其中，所述方法包括：
·制备预成型件，所述预成型件包括用于所述PCF的芯和包层区域的预成型结构，
·拉制所述预成型件以获得所述PCF的芯和包层区域，
·至少对所述PCF的抗劣化长度部分进行氢和/或氘加载，以及
·将主涂层施加到所述PCF的至少所述抗劣化长度部分，
优选地，所述抗劣化长度部分是所述PCF的整个长度，可选地除了所述PCF的封闭端，所述封闭端分别具有沿所述PCF的长度的高达约3mm，例如高达约2mm，例如高达约1mm，例如高达约0.5mm，例如高达约0.3mm，例如高达约0.2mm的长度。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述方法包括在施加所述主涂层之前对PCF进行氢和/或氘加载。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述氢和/或氘加载包括将所述PCF置于包含氢和/或氘的室中至少t1的持续时间，所述室的压力至少约P1、温度至少约T1。
26.根据权利要求23所述的方法，其中，所述方法包括在施加所述主涂层之后对所述PCF进行氢和/或氘加载。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述方法包括：
·制备预成型件，所述预成型件包括用于所述PCF的芯和包层区域的预成型结构，
·拉制所述预成型件以获得所述PCF的芯和包层区域，
·给所述PCF施加主涂层，
·在至少约T0的温度下使所述PCF经历氢和/或氘，以及
·将所述PCF冷却至Th或更低。
28.根据权利要求26或27所述的方法，其中，所述氢和/或氘加载包括将所述PCF置于包含氢和/或氘的室中至少t2的持续时间，所述室的压力至少约P2、温度至少约T2，T2>T0。
29.根据权利要求23至28中任一项所述的方法，其中，所述内含物包括气体内含物，并且所述方法包括在所述抗劣化长度部分的任一侧封闭所述气体内含物，所述方法优选地包括在所述PCF的两端封闭所述气体内含物。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述方法包括在对所述PCF进行氢和/或氘加载之前封闭所述气体内含物。
31.根据权利要求23-30中任一项所述的方法，其中，所述主涂层以约5nm至约10μm、例如约10nm至约5μm、例如约20nm至约1μm的厚度施加至所述PCF。
32.根据权利要求23-31中任一项所述的方法，其中，所述方法包括在所述主涂层的外部施加至少一个附加涂层。
33.根据权利要求23-32中任一项所述的方法，其中，所述主涂层是碳涂层，所述方法包括通过化学气相沉积工艺施加所述主碳涂层，包括牵引所述光纤通过反应器的反应器室并且使所述反应器室中的光纤经受温度至少约700℃的反应器气体，其中，所述反应器气体包括含碳合成物，优选地包括诸如乙炔(C2H2)的炔烃(CnH2n-2)、和/或诸如乙烷(C2H6)的烯烃(CnH2n+2)，其中n为2到10，例如2到4。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，所述方法包括在拉丝塔中拉制所述光纤之后立即施加所述主碳涂层，优选在施加所述碳涂层之前，不将所述光纤冷却至低于所述反应器气体的反应温度。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，所述反应器是所述拉丝塔的集成部分，优选地使得所述光纤被牵引通过所述反应器室，以在卷绕之前施加所述碳涂层。
36.根据权利要求33-35中任一项所述的方法，其中，所述方法包括在所述碳涂层上施加附加涂层，所述附加涂层优选为聚合物涂层或金属涂层，优选地，在卷绕所述光纤之前，在所述拉丝塔中将所述附加涂层施加至所述碳涂层。
37.根据权利要求23-32中任一项所述的方法，其中，所述主涂层是金属涂层，所述方法包括通过将光纤牵引通过液态金属熔体来施加所述主金属涂层，其中，所述光纤的进入所述熔体时的温度低于所述金属熔体的温度。
38.根据权利要求37所述的方法，其中，在所述光纤被淹没并且至少部分冷却之后，优选在卷绕所述光纤之前，在拉丝塔中将所述金属涂层施加到所述光纤上。
39.一种超连续谱光源，包括根据权利要求1-22中任一项所述的PCF，以及被配置为将泵浦脉冲进给至所述PCF的发射端的泵浦源。
40.根据权利要求39所述的超连续谱光源，其中，所述PCF被配置为产生带宽比所述泵浦脉冲的带宽更宽的超连续谱光。
41.根据权利要求39-40中任一项所述的超连续谱光源，其中，由所述脉冲源产生的泵浦脉冲是高峰值功率脉冲，其在所述PCF的发射端处的峰值功率为至少约5kW，例如至少约10kW，例如至少约15kW，例如至少约20kW。
42.根据权利要求39-41中任一项所述的超连续谱光源，其中，由所述脉冲源产生的泵浦脉冲的脉冲持续时间高达约200ps，例如高达约100ps，例如高达约50ps，例如高达约30ps，例如高达约10ps，例如高达约8ps，例如高达约5ps，例如高达约3ps，例如高达约1ps。
43.根据权利要求39-42中任一项所述的超连续谱光源，其中，由所述脉冲源产生的泵浦脉冲的重复率为至少约10kHz，例如至少约100kHz，例如至少约1MHz，所述重复率优选是能够调谐的。
44.根据权利要求39-43中任一项所述的超连续谱光源，其中，由所述脉冲源产生的泵浦脉冲具有约900nm至约1100nm的波长，例如约1030或约1064nm的波长。
45.根据权利要求39-44中任一项所述的超连续谱光源，其中，所述超连续谱光源的平均输出功率为至少约1W，例如至少约5W，例如至少约10W，例如至少约20W，例如至少约50W，例如至少约100W，例如至少约500W。
46.根据权利要求39-45中任一项所述的超连续谱光源，其中，所述超连续谱光源的输出包括小于约600nm，例如小于约550nm，例如小于约450nm，例如小于约420nm，例如小于约410nm，例如小于约400nm，例如小于约380nm，例如小于约360nm的波长。
47.根据权利要求39-46中任一项所述的超连续谱光源，其中，所述超连续谱光源的输出包括大于约1400nm，例如大于约1600nm，例如大于约1800nm，例如大于约2000nm，例如大于约2200nm的波长。
48.根据权利要求39-47中任一项所述的超连续谱光源，其中，所述超连续谱光源还包括光谱滤波单元，其被配置为将所述超连续谱源的输出滤波为具有中心波长λ1和输出带宽BW1的滤波的SC输出，其中，所述中心波长λ1和所述输出带宽BW1中的至少一个是能够调谐的，所述输出带宽BW1有利地(至少在一次调谐中)小于约5nm。
49.一种照明源，包括根据权利要求39-42中任一项所述的超连续谱光源，优选地，所述照明源适用于受激发射损耗。
50.根据权利要求49所述的照明源，其中，所述照明源适用于荧光成像、荧光寿命成像(FLIM)、全内反射荧光(TIRF)显微镜、荧光共振能量转移(FRET)、宽带光谱学、纳米光子学、流式细胞术、诸如计量学的工业检测、诸如气体感测的衰荡光谱学、诸如高光谱光谱学和例如飞行光谱学的收益和时间的产量分析(TCSPC)的分析光谱学、单分子成像、和/或其组合。
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