高强度硫系玻璃微结构光纤研究

针对硫系玻璃微结构光纤缺少有效制备方法的问题 ,本文选用可塑性较好的Ge₂₀Sb₁₅Se₆₅硫系玻璃,利用自制的硫系玻璃挤压机制备了多孔硫系玻 璃微结构光纤(CGMOF)。利用红外热像仪以及傅里叶红外光谱仪测试了挤压前后玻璃的红外 透过性能、根据不同厚度玻璃片的透过谱,计算了挤压后玻璃的光学损耗特性。利用扫描电 子显微镜观察拉制光纤的横截面,测试了光纤的直径。分析结果表明,挤压后的硫系玻璃的 红外透过 率和损耗较挤压前没有显著的变化。挤压前后的硫系玻璃在10μm处的光学损耗分别为0.25dB/cm和0.27dB/cm。利用与硫系玻璃具有相近软化点的塑料(PES)聚合物作 为 光纤的保护层,光纤的抗拉强度是标准石英光纤的1.45倍,显著提高了CGMOF的强度。     

掺铒硫系玻璃光纤的中红外增益特性模拟研究

实验制备了Er3+掺杂质量分数为1%的Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃,测试了其折射率、吸收光谱和荧光光谱,利用Judd-Ofelt和Futchbauer-Ladenburg理论计算了Er3+离子的自发辐射几率、吸收截面和受激发射截面等光谱参数。在综合考虑Er3+离子的交叉弛豫、能量上转换和激发态吸收效应的基础上,应用四能级粒子数速率-光功率传输方程模型,模拟计算了Er3+掺杂Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃光纤的中红外2.74μm波段的增益特性。结果显示,Er3+掺杂硫系玻璃光纤在2.74μm中红外波段具有较高的信号增益和较宽的增益谱,最大增益值和20dB增益带宽分别超过了40dB和200nm,表明其是可用于中红外2.74μm波段宽带放大的理想增益介质。     

硫系玻璃红外光纤的特性和应用研究

本文综述了硫系玻璃红外光纤的材料特性和应用研究,并展望了该材料的发展前景。     

硫系玻璃光子晶体光纤研究进展

硫系玻璃与石英玻璃相比具有折射率高(2.0～3.5)、声子能量低(小于350 cm-1)、优良的中远红外透过性能、较宽的组分可调等特性.近年来,硫系玻璃光子晶体光纤作为一种新型中红外光子晶体光纤备受关注.回顾了硫系玻璃光子晶体光纤研究历程,从玻璃组成选择、光纤制备与损耗的降低、传输特性和结构设计、色散特性及应用等方面总...     

中红外高双折射悬吊芯硫系光纤的优化及制备

高双折射光纤对线偏振光具有强的偏振保持能力,因此,开发中红外高双折射光纤对于高效使用高偏振中红外激光意义重大。本研究团队对具有最大双折射值的一字型悬吊芯结构进行了参数优化,结果表明:当矩形芯的长宽比a/b=3.6时,在波长1.55μm处,双折射能达到4.7×10^-4,高于传统的石英保偏光纤;当空气孔半径r=28μm且两空气孔间距d=5.1μm时,双折射值在波长5μm处高达7.1×10^-3;在工作波长范围内,两极化模的限制损耗均低于10^-3 dB/m量级。通过实验制备了结构最优的一字型硫系悬吊芯光纤,其在波长5μm处的双折射高达4.6×10^-3,接近石英光子晶体光纤的双折射水平。     

中红外硫系光子晶体光纤参量放大特性模拟研究

硫系玻璃具有良好的红外透过性能（可达25m）,极低的声子能量（350 cm-1）,较大的玻璃形成区和极高的非线性折射率n2（为石英材料的100~1 000倍）。硫系玻璃光子晶体光纤因其优良的非线性特性在红外波段具有众多的潜在应用价值。设计一种高非线性特性的无As环保型的Ge20Sb15Se65硫系玻璃光子晶体光纤,利用平面波展开法对结构参数进行优化,获得了具有高非线性和宽带色散平坦的光纤结构参数,研究了其光学参量放大过程。数值模拟发现,通过调整光纤的色散零点,利用3.4 m激光泵浦,可对3.3~3.5 m波段信号光实现有效放大。     

碲基硫系长波红外传输光纤的研究进展

碲基硫系光纤在2~16μm光谱范围具有优异的透射性能。近年来,它们作为长波红外传输介质备受关注。回顾了碲基硫系光纤的研究历史和现状,分析总结了用双坩埚法、棒管法、堆积挤出法和复合材料棒管挤出法制备碲基硫系光纤的特点,并对碲基硫系光纤的发展前景进行了展望。     

新型挤压法制备硫系玻璃光纤及其性能研究

选用组分为Ge15Sb20S65和Ge25Sb5Se70的两组硫系玻璃,制备了多种尺寸的高质量硫系玻璃,分析了两组玻璃的物理、热学和光学性能;利用复合层叠挤压法制备了硫系玻璃光纤预制棒,避免了钻孔法或其他机械加工引起的预制棒界面缺陷,且光纤端面结构可随模具尺寸自由设计,挤压后光纤预制棒结构整齐,内外界面整洁光滑;利用高温聚合物保护的预制棒具有良好的机械性能,用光纤拉丝机将具有保护层的预制棒拉制成光纤;利用普通光纤抛光机进行端面抛光,光纤端面结构均匀,界面无明显缺陷。傅里叶红外光纤光谱仪(FTIR)测试光纤损耗谱表明,在波长4.8μm处光纤的最低损耗为2.63dB/m。     

用于红外激光传输的硫系玻璃光纤研究进展

随着红外光学的不断发展,国防安全、生物医疗、先进制造等领域对红外激光传输的需求越来越迫切,基于非氧化物玻璃的红外传能光纤日益受到重视。硫系玻璃作为一种优秀的红外材料,具有透过范围广、物化性能稳定、易于成纤等特点,是制备红外传能光纤的理想材料之一。介绍了国内外有关红外激光传输用硫系光纤(包括阶跃型光纤和微结构光纤)的最新研究进展,分析了目前存在的问题,指出了下一步的发展方向。     

磷硅酸盐掺铋光纤实现O+E波段放大

由于数据流量需求的逐年增加,现有光纤放大器的传输带宽已很难应对光纤通信系统的容量危机,实现扩展波段的光放大被认为是一种解决容量危机的有效方案。不同基质的掺铋光纤的发光范围可以覆盖大部分的传输窗口,因此具有重要的研究意义和广阔的应用前景。报道了一种基于改进的化学气相沉积技术制备的磷硅酸盐掺铋光纤,并测试了其基本参数及放大性能。该掺铋光纤在1550 nm处的背景损耗为21 dB/km,在1240 nm处的吸收系数达0.58 dB/m,非饱和损耗占比为13.6%。通过搭建单级前向泵浦结构测试了该掺铋光纤的放大性能,当输入信号功率为-15 dBm时,采用泵浦功率为460 mW的1240 nm半导体激光器进行泵浦,将光纤长度优化至140 m,实现了O+E波段（1270～1480 nm）的净增益,并在1340 nm处得到了最大增益（21.2 dB）,其3 dB带宽约为55 nm(1310～1365 nm)。     

线宽展宽L波段掺铒光纤光源特性研究

提出了一种两级级联的掺铒光纤超荧光光纤光源(SFS)的新结构,采用耦合器将一个1 480 nm半导体(LD)泵浦源按照一定的分光比对第二级进行双向泵浦,第一段光纤未泵浦.通过研究两级光纤长度的比例、耦合器的分光比对结构性能的影响,优化结构参数后线宽扩展13 am,输出效率提高6%,并且该结构的中心波长也具有对泵浦功率不敏感的特性.     

基于Ge-As-Se硫系玻璃的高灵敏度光纤光栅温度传感器

采用真空熔融淬冷法制备了Ge₃₃As₁₂ Se₅₅和Ge₂₂As₂₀Se₅₈硫系玻璃,测试结果表明该玻璃在中红外 波段具有宽红外透过范围、高折射率和高折射率温度系数。以此材料为基质,设计了在中红 外波段的硫系 光纤光栅温度传感器。采用传输矩阵法和耦合模方程模拟计算了光纤光栅透射谱和温度传感 特性。研究发 现,设计的光纤光栅温度传感器的中心波长漂移量与温度变化有良好的线性关系。当工作波 长从近红外增 加到中红外波段后,光纤光栅的温度传感灵敏度可以得到极大的提升。计算结果表明,Ge- As-Se硫系布拉 格光纤光栅和长周期光纤光栅在1.55μm的温 度传感灵敏度分别达到了0.123nm/℃ 和0.292nm/℃,是石英基质光纤光栅在该波段的10和 24倍。     

高性能低成本的C+L波段掺铒光纤光源

为了得到一种高性能的C+L波段的宽带掺铒光纤光源,用一个980nm和一个1480nm激光二极管作为抽运源,用两个3dB宽带耦合器作为光纤反射镜,同时利用功率控制电路让光源输出光稳定,对设计的光源进行了实验和理论验证,获得了功率为168.67mW(22.27dBm)、带宽达到80.701nm(1525.112nm～1605.813nm)的C+L波段宽带光源。结果表明,开始用两个980nm和一个1480nm二极管作为抽运源,之后改为一个980nm和一个1480nm二极管作为抽运源,并没有减少光源的输出功率,也没有改变稳定性。这一结果对减少光源的成本、提高光光转换效率,具有实际价值。     

L-波段掺铒光纤放大器增益谱特性研究

对掺铒光纤放大器 (EDFA)在L 波段 (L Band ,15 70～ 16 10nm)的增益谱特性进行了理论和实验研究。理论和实验研究得出在最佳反转粒子数密度 (N=0 39) 条件下 ,掺铒光纤L Band的平坦增益谱宽为 2 2nm(± 0 5dB) ,抽运功率与输入信号功率呈线性关系。实验测得L BandEDFA单信道小信号增益为 33dB。     

新型中心波长稳定的高效率L波段掺铒光纤超荧光光源

采用后向抽运的两级级联的掺铒光纤超荧光光源的新型结构,运用同步抽运技术对两级光纤按比例进行后向抽运,从而实现高效率且中心波长稳定的L波段超荧光光源输出.研究了光纤总长度、两级光纤长度分配以及抽运比例对超荧光光源输出特性参数的影响.结果表明,通过采用两级级联后向结构可以将光谱从C波段有效地转移到L波段,而且能够实现在高抽运功率下具有中心波长对抽运功率波动不敏感的特性.在290 mW功率1:1抽运下,实验获得了输出功率97 mW,线宽47.3 nm,中心波长稳定的L波段超荧光光源.     

硫系玻璃及其在红外光学系统中的应用

硫系玻璃是指以元素周期表VIA族中S,Se,Te为主并引入一定量的其它类金属元素所形成的玻璃,它具有优良的透中红外和极佳的消热差性能,被视为新一代温度自适应红外光学系统核心透镜材料,可广泛应用于军用(夜视枪瞄、红外肩扛导弹、战机夜视巡航等)和民用(汽车夜视、安防监控等)红外光学系统中。回顾了硫系玻璃发展历程,从商业硫系玻璃产品、制备工艺技术、玻璃精密模压技术及在红外光学系统应用4个方面总结了硫系玻璃目前的发展现况,并对其发展前景进行了展望。     

长波红外硫系玻璃光纤束制备与大面阵成像性能研究(特邀)

长波红外光纤传像束在军事、医疗以及环境监测等领域有着重要应用。当前,长波红外光纤高的光学损耗制约了红外光纤传像束的性能和应用。为了制备低损耗长波红外光纤,选择As-SeTe硫系玻璃组分,首先对As、Se、Te高纯原料进行了提纯工艺研究,原料表面氧杂质含量分别由1.3 at%、0.46 at%、0.48 at%降至0 at%(未检出)、0.06 at%、0.15 at%,除氧效果显著。以As-Se-Te玻璃为基质组分,对比研究了制备工艺对玻璃红外透过谱段的影响,采用Al作为除氧剂结合蒸馏提纯工艺,制备出热学性能优异、长波红外谱段良好的红外硫系玻璃。采用棒管法拉制出丝径100μm的光纤,弯曲半径小于5 mm,在长波红外波段损耗基线约为0.2 dB/m。采用叠片法制备出像元2.25万,单丝呈紧密排列的光纤传像束,断丝率小于3‰,传像束有效区域透过均匀,无黑丝、暗丝,对红外目标成像清晰,无明显畸变,综合成像质量良好。     

基于硫系光纤的中红外超连续谱及其相干性研究进展

硫系玻璃具有优良的中远红外透过性能和极高的非线性系数,是目前实现中红外超连续谱的优秀候选材料。近年来,国内外研究人员通过对光纤基质材料的调整、结构参数的优化、泵浦方式的改进等手段不断优化基于硫系玻璃光纤的超连续谱输出特性。本文回顾了硫系光纤生成超连续谱的研究历程,从谱宽、功率和相干性等方面综述了阶跃型光纤、微结构光纤、拉锥光纤三种类型硫系光纤在国内外取得的最新进展,并对研究中存在的问题及发展趋势进行了分析与展望。