高非線形ファイバー(HNLF)、近赤外(NIR)域スーパーコンティニウム光発生用


  • SM and PM Fibers Available
  • Near-Zero Dispersion for Supercontinuum Generation
  • Ideal for Spectral Broadening of Femtosecond Pulses
  • Low Splice Loss to Standard Fiber

HN1550

Application Idea

Highly Nonlinear Fiber (HNLF) can be used for nonlinear spectral broadening of femtosecond pulses around 1550 nm.

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HN1550 Dispersion Slope Comparison
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当社の高非線形ファイバは、標準的なシングルモードファイバ(SMF-28 Ultraファイバ)に比べて、フラットな分散(ゼロ分散スロープ)が得られます。
PMHN1 Dispersion Slope Comparison
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当社の高非線形偏波保持ファイバと標準的なPMファイバ(型番PM1550-XP)の比較。PM1550-XPの導波路分散は材料分散と比べてわずかなため、1つの曲線のみ示しています。

特長

  • ほぼゼロに近い分散を有する、スーパーコンティニウム光発生用高非線形ファイバ
  • シングルモードファイバと偏波保持ファイバのどちらも正常分散と異常分散を示す製品をご用意
  • 非線形係数:
    • SMファイバ(型番HN1550、HN1550P): 10.8 W-1•km-1
    • PMファイバ(型番PMHN1、PMHN5、PMHN3N): 10.7 W-1•km-1
  • 標準的なSMまたはPMファイバよりも10倍高い非線形係数
  • 標準的なSMまたはPMファイバとの接続時の低い接続損失

用途例

  • フェムト秒パルスのスペクトル拡張
  • スーパーコンティニウム光発生
  • パルス圧縮
  • 近赤外域(NIR)の4光波混合

当社の高非線形ファイバ(HNLF)は、大きな非線形係数や、1550 nm付近(CまたはLバンド)でゼロに近い分散を必要とする用途向けに設計されています。近赤外域における当社のHNLFの非線形係数は、この波長での標準的なシングルモード(SM)ファイバ(SMF-28-J9など)または偏波保持(PM)ファイバ(PM1550-XPなど)のおよそ10倍です。当社ではシングルモードおよび偏波保持の高非線形ファイバをご用意しております。これらのファイバはフェムト秒パルスのスペクトル拡張やパルスの圧縮に適しています。詳細については「スペクトル拡張」と「パルス圧縮」タブをご覧ください。

シングルモードHNLF
当社では正常分散性のあるファイバHN1550と、異常分散性のあるファイバHN1550Pをご用意しております。どちらもゼロ分散スロープが特長です(右のグラフではSMF-28ファイバとの比較がご覧いただけます)。これらのファイバの用途の1つは、1550 nm帯での自己位相変調によるフェムト秒パルスの非線形スペクトル拡張です。このスペクトル拡張の過程を利用して広帯域光源(スーパーコンティ二ウム光)や圧縮パルスを発生させることができます。さらに、高い非線形係数とほぼゼロに近い分散との組み合わせにより、この波長域での4光波混合過程に適したファイバとなっています。

ファイバHN1550は小さい正常分散性(1550 nmで-1 ps/nm•km)を特長としています。スペクトル拡張の用途においては、ファイバの正常分散性が線形チャープ(非線形性によって生成されるチャープと同じ符号)をパルス上に生成します。その結果、ファイバHN1550に沿って伝搬するフェムト秒パルスは一般的にスペクトル拡張しながら広がります。対してファイバHN1550Pは小さい異常分散性(1550 nmで+1 ps/nm•km)を有します。その結果、ファイバの分散によって生じる線形チャープは、非線形性によって生成されるチャープとは異なる符号を持ちます。これによりファイバ内でソリトン伝搬が生じ、自己パルス圧縮が可能となります。この結果からわかるのは、ファイバHN1550Pの方がHN1550よりも低パワーレベルにおいてフェムト秒パルスのスペクトル拡張をより効率的に得られるということです。一方で、ファイバHN1550のスペクトルは一般的にHN1550Pに比べてより平坦となります。

HN1550では、パルスのスペクトル拡張と、異常分散性のある分散素子を使用することでパルスを圧縮します。そのようなシステムは、高品質なパルス圧縮を生成できるよう設計することができます。一方でHN1550Pは、自己圧縮あるいは自己圧縮と分散素子の組み合わせにより、パルス圧縮が可能です。さらに、HN1550Pはその異常分散性により光パラメトリック増幅の過程に適しています。両方のファイバを用いたスペクトル拡張とパルス圧縮のシミュレーション例については「スペクトル拡張」と「パルス圧縮」タブをご覧ください。

偏波保持HNLF
ファイバPMHN1、PMHN5、PMHN3Nは、楕円形のコア構造により偏波保持性能を有します。これらのファイバは直線偏光出力のレーザーシステムに適しており、また、直線偏光を維持できるため熱的または機械的な環境の変化に対する安定性に優れています。ファイバPMHN1とPMHN5は、1550 nmでほぼゼロに近い異常分散を示し(PMHN1は+1 ps/nm•km、PMHN5は+5 ps/nm•km)、PMHN3Nは1550 nmでほぼゼロに近い正常分散を示します(-3 ps/nm•km)。これらのファイバの高い非線形性とゼロに近い分散により、フェムト秒パルスのエルビウム添加ファイバーレーザでのパワー効率の良いスペクトル拡張に適しています。この性質は、スーパーコンティニウム光発生やフェムト秒パルスの圧縮に利用できます。分散プロファイルの比較が右のグラフでご覧いただけます。ファイバPMHN1の分散プロファイルは、2 μmよりも長波長の生成に適しています。ファイバPMHN5の分散プロファイルは、分散する波の伝搬により短波長の生成に適しており、1 μm帯域近くまでに伸びます。両方のファイバを用いたスペクトル拡張とパルス圧縮のシミュレーション例については「スペクトル拡張」タブをご覧ください。ファイバPMHN3Nは正常分散性を示し、またスペクトル平坦性が向上しているため、最小の周波数変調でのスペクトル拡張に適しています。

また、高い非線形係数とほぼゼロに近い分散との組み合わせによりこれらのファイバは、1530 nm~1620 nmの波長域での4光波混合過程に適しています。

ファイバ融着接続
HNLFは、非線形性を向上させるためモードフィールド径が4 µmと小さくなっています。したがって、標準的なファイバとHNLF間の結合損失を最小限に抑えるためには、最適化された融着接続レシピまたはブリッジファイバを使用する必要があります。当社では片端または両端に標準ファイバを融着接続したHNLFもご提供できます。融着接続のお見積に関しては当社までお問い合わせください。

スペクトル拡張

高非線形ファイバ(HNLF)の用途の1つとして、フェムト秒パルスのスペクトル拡張があります。下記では、ファイバHN1550、HN1550P、PMHN1、PMHN5を用いた例をご紹介していますので、システムの設計や実験の際にご参照ください。すべてのシミュレーションは、入力パルスがsech2のTL(transform-limited)パルスであり、表示されるパワーレベルはHNLFに結合された後のものであるという前提で行われていることにご留意ください。シミュレーション結果は保証されていませんので、実験計画のガイドラインとしてのみご使用ください。保証される性能については、下記の仕様表をご覧ください。

図1と2では、ファイバHN1550またはHN1550Pの1 mの長さ部分を伝搬する200 fsパルスの圧縮およびスペクトル拡張がご覧いただけます。ファイバHN1550では、100 MHzでの平均パワー80 mW(パルスエネルギ800 pJ)のパルスのシミュレーションをしました。パワー効率がより高いファイバ1550Pでは、同じスペクトル拡張を得るため、10 mW(パルスエネルギ100 pJ)の低い平均パワーで同じシミュレーションを行いました。図1では、ファイバHN1550およびHN1550P伝搬後のパルスの時間的強度プロファイル、図2は同じファイバ伝搬後のパルスのスペクトルを示しています。ファイバHN1550は、時間およびスペクトル領域の両方においてパルスが拡張され、600 fs以上のパルス幅と、1300 nm~1800 nmに及ぶスペクトルを得ています。 ファイバHN1550Pの場合、出力スペクトルが1300 nm~1800 nmに及ぶ一方で、パルス幅は20 fs以下となっており、自己圧縮していることがわかります。

図3では、80 fsのFWHMパルスがファイバPMHN1またはPMHN5の10 cmの長さ部分を伝搬した後のスペクトル拡張がご覧いただけます。ここでは、100 MHzでの平均パワーが100 mW(パルスエネルギ800 pJ)のパルスのシミュレーションを行いました。その結果として得られたスペクトルは、1オクターブ(2倍)以上の帯域幅のスペクトル拡張を示しました。ファイバの分散プロファイルにより、ファイバPMHN1が生成するスーパーコンティニウム光は長波長、ファイバPMHN5が生成するスーパーコンティニウム光は短波長に伸びました。

PMHN1 and PMHN5 Spectral Broadening
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図3:ファイバPMHN1およびPMHN5のスペクトル拡張シミュレーション。入力パルスのFWHMパルス幅は80 fs、繰返し周波数100 MHzでの平均パワーは100 mWです。グラフには、長さ10 cmのファイバPMHN1(赤色の曲線)またはPMHN5(緑色の曲線)を伝搬するパルスの出力スペクトルのシミュレーション値が示されています。
HN1550 Fiber 80 mW Spectral Broadening
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図1: 100 MHz、200 fsパルスをシードした、長さ1 mのファイバHN1550とHN1550Pからの出力を規格化した時間プロファイル(シミュレーション)
HN1550 Fiber 40 mW Spectral Broadening
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図2:100 MHz、200 fsパルスをシードした、長さ1 mのファイバHN1550とHN1550Pからの出力を規格化したスペクトル(シミュレーション)

パルス圧縮

高非線形ファイバ(HNLF)の用途の一つとして、パルス圧縮があります。ファイバHN1550、HN1550Pを用いた例を下記に掲載していますので、システムの設計や実験の際にご参照ください。すべてのシミュレーションは、入力パルスがsech2のTL(transform-limited)パルスであり、表示されるパワーレベルはHNLFに結合された後のものであるという前提で行われていることにご留意ください。シミュレーション結果は保証されていませんので、実験計画の目安としてのみご使用ください。保証される性能については、「概要」タブ内の仕様表をご覧ください。

下の図およびグラフは、ファイバHN1550またはHN1550Pの非線形によるスペクトル拡張を利用してパルスを時間軸で圧縮する方法について示しています。ファイバHN1550の場合、異常分散性のある分散素子を使用した外部圧縮によってのみ、パルス圧縮が可能です。ファイバHN1550Pの場合、自己パルス圧縮(上記参照)、あるいは自己圧縮と異常分散性のある分散素子を使用した外部圧縮の組み合わせによりパルス圧縮が可能です。自己パルス圧縮はシンプルな方法ですが、自己圧縮と外部圧縮を組み合わせることで、高品質のパルスが得られます。下の例では、繰り返し周波数100 MHz、平均パワー100 mWの100 fsパルスを、各ファイバに送ります。その後、パルス圧縮用に異常分散をもたらす外付けの短いバルク溶融石英を使用します。図1および図2は、それぞれ非線形ファイバに入射する前のパルスの規格化スペクトルおよび時間的な強度プロファイルを示しています。非線形ファイバの出力でビームをコリメートし、パルスをバルク溶融石英(異常分散性と無視できるほどの非線形性を有する)に送ることにより、パルスは圧縮されます。ファイバHN1550では10 cmの伝搬後、20 mmのバルク溶融石英内での圧縮、ファイバHN1550Pでは7 cmの伝搬後、20 mmのバルク溶融石英内での圧縮のシミュレーションを行いました。図3は出力パルスの規格化スペクトル、図4は出力パルスの時間軸の強度プロファイルを示しています。ファイバPMHN3Nは正常分散性を示し、そのスペクトル拡張とパルス圧縮の性能は図1と図2のファイバHN1550の性能と同様です。

なお、より高次の分散を補償することにより、よりクリアな時間プロファイルが得られます。より高強度のパルスによるスペクトル拡張を加えることで、より高い圧縮係数を達成できます。

HN1550 Fiber Pulse Compression
図1~図4:高非線形ファイバを伝搬したパルスの入力スペクトル(規格化済み)および時間的な強度プロファイル。ファイバとバルク溶融石英で圧縮された後のパルスの出力スペクトル(規格化済み)および時間的な強度プロファイル。入力パルスのパルス幅は100 fs、繰り返し周波数は100 MHz、平均パワーは100 mWです。

Posted Comments:
Jianran Zhang  (posted 2023-10-12 17:28:08.79)
May I know the ZDW of the HNLF? Is 1600-1700nm in its normal dispersion range?
ksosnowski  (posted 2023-10-12 11:58:33.0)
Hello Jianran, thanks for reaching out to Thorlabs. For these particular fibers, rather than a zero-dispersion wavelength, they have a minimum dispersion wavelength. For this fiber, the HN1550P, the minimum dispersion wavelength is close to 1620nm. The full graphical representation of this can be found by clicking the "dispersion" link in the specs table on the product page.
Alexander Block  (posted 2022-09-13 13:33:54.15)
I think the price should be in Per Meter.
jgreschler  (posted 2023-01-06 10:12:00.0)
Thank you for reaching out to Thorlabs. The prices listed are now in meters, we appreciate the input.
user  (posted 2021-07-19 17:37:45.527)
Greetings, I see on the datasheet the values for the dispersion and the dispersion slope, but it doesn't say anything about the zero-dispersion wavelength. Where is the ZDW, is it at 1550 nm? Thank you.
cdolbashian  (posted 2021-08-10 11:43:31.0)
Thank you for reaching out to us at Thorlabs! For these particular fibers, rather than a zero-dispersion wavelength, they have a minimum dispersion wavelength. For this fiber, the HN1550, the minimum dispersion wavelength is between 1595-1605nm. The full graphical representation of this can be found by clicking the "dispersion" link in the specs table on the product page.
Ha CHANGKYUN  (posted 2021-07-19 16:38:19.163)
Dear Thorlabs. Is there any information of effective index in two nonlienar fiber products? We want to calculate the group velocity, and simulate the four wave mixing process. Thank you!
YLohia  (posted 2021-08-05 01:24:26.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. The refractive indices for these fibers is proprietary information and, unfortunately, we cannot share that. That being said, I have reached out to you directly with dispersion plots.
Lawrence Trask  (posted 2021-05-02 15:48:23.183)
Greetings, I noticed that in the spec sheet and the ordering form that the dispersion of this particular highly nonlinear fiber (HNLF) is -1 plus or minus 1. I was wondering if it would be possible to get two different HNLF. One with dispersion at 1550 nm to be ~2 ps/nm/km and the other with dispersion at 1550 nm to be ~1 ps/nm/km.
YLohia  (posted 2021-05-05 02:25:55.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. Unfortunately, these fibers cannot be customized for different dispersion parameters. My apologies for this.
Kai Kruse  (posted 2021-04-21 02:58:53.69)
We are very interested in the products HN1550 & HN1550P, but we would need a polarization maintaining fiber. Would that be possible? Thanks, Kai
YLohia  (posted 2021-04-21 11:31:11.0)
Hello Kai, thank you for contacting Thorlabs. Custom versions of our fibers can be requested by clicking on the "Request Quote" button above. We will reach out to you directly to discuss the possibility of offering this customization.
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高非線形シングルモードファイバ

  • 非線形係数: 10.8 W-1•km-1
  • ほぼゼロに近い分散スロープ: 0.006 ± 0.004 ps/(nm2•km)
  • ほぼゼロに近い分散値(下の仕様表参照)
Item #DispersionbNonlinear
Coefficienta,b
Dispersion SlopebMFDa,bEffective
Areaa,b
Cut-Off
Wavelength
AttenuationbCladding
Diameter
Coating
Diameter
Coating
Type
HN1550P+1 ± 1 ps/(nm•km)c10.8 W-1•km-10.006 ± 0.004 ps/(nm2•km)4 µm12.4 µm2< 1300 nm< 0.9 dB/km125 ± 1.5 µm250 ± 10 µmAcrylate
HN1550-1 ± 1 ps/(nm•km)d10.8 W-1•km-10.006 ± 0.004 ps/(nm2•km)4 µm12.4 µm2< 1300 nm< 0.9 dB/km125 ± 1.5 µm250 ± 10 µmAcrylate
  • 値は典型値です。
  • 1550 nmでの値
  • HN1550のファイバ分散の生データはこちらからダウンロードいただけます。
  • HN1550Pのファイバ分散の生データはこちらからダウンロードいただけます。
+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
HN1550P Support Documentation
HN1550PHighly Nonlinear Fiber with Anomalous Dispersion, Near-Zero Dispersion Slope
¥22,595
Per Meter
3 weeks
HN1550 Support Documentation
HN1550Highly Nonlinear Fiber with Normal Dispersion, Near-Zero Dispersion Slope
¥22,595
Per Meter
3 weeks
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高非線形偏波保持ファイバ

  • 高い非線形係数: 10.7 W-1• km-1
  • ほぼゼロに近い分散スロープ: 0.025 ps/(nm2•km)
  • ほぼゼロに近い分散値(下の仕様表参照)
Item #DispersionbNonlinear
Coefficienta,b
Dispersion
Slopea,b
MFDa,b,cEffective
Areaa,b
Cut-Off
Wavelength
AttenuationbPolarization
Extinction Ratiob
Cladding
Diameter
Coating
Diameter
Coating
Type
PMHN1+1 ± 1 ps/(nm•km)10.7 W-1•km-10.025 ps/(nm2•km)4 µm12.4 µm2< 1500 nm< 0.9 dB/km> 18 dB125 ± 1.5 µm250 ± 10 µmAcrylate
PMHN5+5 ± 1 ps/(nm•km)
PMHN3N-3 ± 1 ps/(nm•km)10.7 W-1•km-10.025 ps/(nm2•km)4 µm12.4 µm2< 1500 nm< 0.9 dB/km> 18 dB125 ± 1.5 µm250 ± 10 µmAcrylate
  • 値は典型値です
  • 1550 nmでの値
  • モードフィールド径
+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
PMHN1 Support Documentation
PMHN1Polarization-Maintaining, Highly Nonlinear Fiber, +1 ± 1 ps/(nm•km) Anomalous Dispersion at 1550 nm
¥52,675
Per Meter
3 weeks
PMHN5 Support Documentation
PMHN5Polarization-Maintaining, Highly Nonlinear Fiber, +5 ± 1 ps/(nm•km) Anomalous Dispersion at 1550 nm
¥52,675
Per Meter
3 weeks
PMHN3N Support Documentation
PMHN3NCustomer Inspired! Polarization-Maintaining, Highly Nonlinear Fiber, -3 ± 1 ps/(nm•km) Normal Dispersion at 1550 nm
¥52,675
Per Meter
3 weeks