DE10330361A1 - Photonic crystal fiber, to generate a super continuum in a wide spectral range, has a center fiber flanked by metal conductors within a mantle shrouding forming inner and outer hollow zones - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine photonische Kristallfaser und ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ist anwendbar insbesondere zur Generierung eines Superkontinuums in einem breiten Spektralbereich.The The invention relates to a photonic crystal fiber and a method for their production and is applicable in particular for the generation a supercontinuum in a broad spectral range.
Photonische Kristalle und photonische Fasern sind aus dem Stand der Technik bekannt.Photonic Crystals and photonic fibers are known in the art known.
So
beschreibt die
In
der
Weiterhin beschreibt die WO 99/00685 A1 eine Einmodenfaser, wobei diese Faser aus einem zentralen Bereich und diesen Bereich umgebende Luftkanäle besteht.Farther WO 99/00685 A1 describes a single-mode fiber, this fiber consists of a central area and this area surrounding air ducts.
In
der
Am nächsten kommt der Erfindung die im Artikel von K. Saitoh, M. Koshiba et all (21.04.2003, vol.11, Nr. 8 OpticsExpress, p 843) beschriebene Struktur. In diesem Artikel wird ein theoretisches Modell einer photonischen Kristallfaserstruktur mit veränderlicher Schrittweite der den zentralen Defektkern umgebenen ringförmigen Schichten vorgestellt.At the next The invention comes in the article by K. Saitoh, M. Koshiba et all (21.04.2003, vol.11, No. 8 Optics Express, p 843) described structure. This article will be a theoretical model of a photonic Crystal fiber structure with changeable Step size of the central core of the defect surrounded annular layers presented.
In
der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine photonische Kristallfaser sowie ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, wobei das Verfahren eine einfache und preiswerte Herstellung der photonischen Kristallfasern ermöglichen soll und die photonischen Kristallfasern die Generierung eines Superkontinuums in einem breiten Spektralbereich ermöglichen.Of the Invention is based on the object, a photonic crystal fiber and to provide a method for their production, wherein the Process a simple and inexpensive production of the photonic Allow crystal fibers and the photonic crystal fibers are supposed to generate a supercontinuum in a wide spectral range.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 10 in Verbindung mit den Merkmalen im jeweiligen Oberbegriff. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.These The object is achieved by the features in the characterizing part of claims 1 and 10 in combination with the characteristics in the respective generic term. Advantageous embodiments The invention are contained in the subclaims.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die photonische Kristallfaser die Herstellung kompakter und stabiler, hochbrillanter breitbandiger Lichtquellen ermöglicht, indem die photonische Kristallfaser derart gestaltet ist, dass angrenzend an einen zentralen Faserkern mindestens sechs Innenkanäle und angrenzend an die Innenkanäle eine Vielzahl von Außenkanälen, deren Durchmesser jeweils mit dem Abstand zum zentralen Defekt bzw. zum zentralen Faserkern zunimmt, angeordnet sind.One particular advantage of the invention is that the photonic Crystal fiber making the production more compact and stable, highly brilliant allows broadband light sources, in that the photonic crystal fiber is designed to be adjacent to a central fiber core at least six inner channels and adjacent to the inner channels a variety of outdoor channels whose Diameter each with the distance to the central defect or to the central Fiber core increases, are arranged.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die effektive Herstellung der photonischen Kristallfasern auf Basis traditioneller Faser- und Ziehtechnologien, wobei der Verfahrensablauf durch die nachfolgend aufgeführten Verfahrensschritte gekennzeichnet ist.
- – Anordnung von mindestens sechs Kapillaren mit einem ersten Innendurchmesser um einen zentralen Faserkern herum,
- – Anordnung einer Vielzahl weiterer Kapillare mit einem zweiten Innendurchmesser um die mindestens sechs Kapillare mit dem ersten Innendurchmesser herum,
- – Erwärmung des Gesamtbündels bis zur Erweichungstemperatur,
- – Ziehen des Gesamtbündels bis zum Erreichen der geometrischen Endabmaße.
- Arrangement of at least six capillaries with a first inner diameter around a central fiber core,
- Arranging a plurality of further capillaries with a second inner diameter around the at least six capillaries with the first inner diameter,
- Heating the entire bundle to the softening point,
- - Pulling the entire bundle until reaching the geometric final dimensions.
Die verwendeten Kapillare sowie der zentrale Faserkern bestehen aus Glas, wobei der erste Innendurchmesser der Kapillare kleiner ist als der zweite Innendurchmesser und der zweite Innendurchmesser der Kapillare kleiner ist als der dritte Innendurchmesser usw.The used capillaries and the central fiber core consist of Glass, wherein the first inner diameter of the capillary is smaller as the second inner diameter and the second inner diameter the capillary is smaller than the third inner diameter, etc.
Es ist zweckmäßig, gleich während des Ziehprozesses eine Beschichtung vorzunehmen, welche vorzugsweise aus Kunststoff besteht. Die Endstruktur der photonischen Kristallfaser kann durch einen einmaligen oder auch durch einen mehrmaligen Ziehprozess realisiert werden in Abhängigkeit von der zu erreichenden Geometrie.It is appropriate, the same while the drawing process to make a coating, which preferably made of plastic. The final structure of the photonic crystal fiber can by a single or by a multiple drawing process be realized depending on from the geometry to be reached.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von zumindest teilweise in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The Invention will be described below with reference to at least partially in the Figures illustrated embodiments be explained in more detail.
Es zeigen:It demonstrate:
Wie
in
Zwischen
dem zentralen Faserkern
Nachfolgend soll die Herstellung einer photonischen Kristallfaser an einem konkreten Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden.following the production of a photonic crystal fiber at a concrete embodiment described in more detail become.
Die photonische Kristallfaser ist in diesem Ausführungsbeispiel eine photonische Faser mit unterschiedlicher Periodizität, also de fakto eine quasi – periodische photonische Faser. Zur Herstellung der photonischen Kristallfaser werden in einem ersten Verfahrensschritt um den zentralen Faserkern 1 herum insgesamt sechs Kapillaren mit einem Innendurchmesser angeordnet. Dieser erste Innendurchmesser beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel 0,6 mm, die Wandstärke der Kapillare 0,035 mm und somit der Außendurchmesser der Kapillare 0,67 mm.The Photonic crystal fiber is a photonic in this embodiment Fiber with different periodicity, so de facto a quasi - periodic photonic fiber. For the production of the photonic crystal fiber be in a first step around the central fiber core 1 around a total of six capillaries arranged with an inner diameter. This first inner diameter is 0.6 in the present embodiment mm, the wall thickness the capillary 0.035 mm and thus the outer diameter of the capillary 0.67 mm.
Um
diese den zentralen Faserkern
Nach
dem nun diese Kapillare um den zentralen Faserkern
Nunmehr erfolgt der Ziehprozess des Gesamtbündels bis zum Erreichen der geometrischen Endabmaße. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Endabmaße ein Außendurchmesser der Gesamtstruktur von 73,3 μm (ohne Beschichtung).Now the drawing process of the entire bundle takes place until reaching the geometric final dimensions. In the present embodiment are the final dimensions an outer diameter the overall structure of 73.3 microns (without coating).
Der Ziehprozess erfolgt nach dem Ähnlichkeitsprinzip und kann ein- oder mehrstufig ausgeführt werden. Es ist zweckmäßig, während des Ziehprozesses eine Beschichtung der Faserstruktur vorzunehmen. Die mit der Beschichtung erzeugte Schicht besteht aus Kunststoff, beispielsweise Acrylat, und dient der Erhöhung der mechanischen Stabilität, Elastizität und Flexibilität der Struktur.Of the Drawing process is based on the similarity principle and can be executed in one or more stages. It is appropriate during the Drawing process to make a coating of the fiber structure. The layer produced with the coating is made of plastic, for example Acrylate, and serves the increase the mechanical stability, elasticity and flexibility of the structure.
Im folgenden Ausführungsbeispiel hat die gezogene photonische Kristallfaser folgende geometrische Endabmaße:
- – Außendurchmesser (ohne Beschichtung) 73,3 μm,
- – Durchmesser der Außenkanäle 3 1,8 μm,
- – Lochabstand
der Außenkanäle
3 in der Ummantelung 6 2,2 μm, - – Außendurchmesser
der zentral angeordneten Quasistruktur, also des zentralen Faserkerns
1 , mit den ihn umgebenden Innenkanälen 2 2,2 μm, - - Durchmesser der Innenkanäle 2 0,6 μm,
- – Lochabstand zwischen den Innenkanälen 2 0,7 μm,
- – Durchmesser des zentralen Faserkerns 1 0,7 μm.
- Outer diameter (without coating) 73.3 μm,
- Diameter of the outer channels 3 1.8 μm,
- - Hole spacing of the outer channels
3 in the casing 6 2.2 μm, - - Outer diameter of the centrally arranged quasi-structure, so the central fiber core
1 with the surrounding inner channels 2 2.2 μm, - Diameter of the inner channels 2 0.6 μm,
- - hole spacing between the inner channels 2 0.7 microns,
- - Diameter of the central fiber core 1 0.7 microns.
Eine bevorzugte Verwendung der photonischen Kristallfaser ist die Generierung eines Superkontinuums durch Einkopplung von Laserstrahlung.A preferred use of the photonic crystal fiber is the generation a supercontinuum by coupling laser radiation.
Durch
Einkoppeln von gepulster Laserstrahlung, beispielsweise von einem
Ti-Saphir-Laser bei einer Wellenlänge von 0,79 μm in den
zentralen Faserkern
Hieraus resultiert die Möglichkeit, mittels der erfindungsgemäßen photonischen Kristallfasern kompakte, stabile und hochbrillante breitbandige Lichtquellen zu realisieren.From this results in the possibility by means of the photonic according to the invention Crystal fibers compact, stable and brilliant wide-band light sources to realize.
Durch die erfindungsgemäßen photonischen Kristallstrukturen ist es möglich, das Spektrum von Laserimpulsen im Femtosekundenbereich wesentlich zu verbreitern, wobei ein bedeutender Anteil im fernen und nahen UV-Bereich liegen wird. Diese Möglichkeiten der Steuerung des Spektrums von ultrakurzen Lichtimpulsen können zur Lösung von Problemen der medizinischen Optik eingesetzt werden, insbesondere für die Realisierung von Anordnungen für eine optische kohärente Tomographie und die Herstellung von breitbandigen Strahlungsquellen. Der Einsatz von breitbandigen kohärenten Strahlungsquellen in der linearen und nichtlinearen Spektroskopie erlaubt die Registrierung der Spektren während eines Laserimpulses, was von außerordentlicher Bedeutung für die Untersuchung von nichtstationären Medien und superschnellen biologischen Reaktionen ist.By the photonic crystal structures of the invention Is it possible, the range of laser pulses in the femtosecond range substantially widening, with a significant proportion in the far and near UV range will be. These possibilities The control of the spectrum of ultrashort light pulses can be used for solution of problems of medical optics are used, in particular for the Realization of arrangements for an optical coherent Tomography and the production of broadband radiation sources. Of the Use of broadband coherent Radiation sources in linear and nonlinear spectroscopy allows the registration of spectra during a laser pulse, what extraordinary Meaning of the investigation of non-stationary media and super fast is biological reactions.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die hier dargestellten Ausführungsbeispiele, vielmehr ist es möglich, durch Kombination der aufgezeigten Mittel und Merkmale weitere Ausführungsvarianten zu realisieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The Invention is not limited to the embodiments shown here, rather it is possible by combining the indicated means and features further variants to realize without departing from the scope of the invention.
- 11
- zentraler Kerncentrally core
- 22
- Innenkanalinternal channel
- 33
- Außenkanalouter channel
- 44
- Innenhohlraumeinternal cavities
- 5a5a
- Außenhohlraumexternal cavity
- 5b5b
- Außenhohlraumexternal cavity
- 66
- Ummantelungjacket
- 77
- Peripherieperiphery
Claims (14)
Priority Applications (3)
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DE2003130361 DE10330361A1 (en) | 2003-07-01 | 2003-07-01 | Photonic crystal fiber, to generate a super continuum in a wide spectral range, has a center fiber flanked by metal conductors within a mantle shrouding forming inner and outer hollow zones |
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