脊形芯硫系光纤的制备及其线偏振超连续谱的产生

以Ge12As24Se64 (Ge-As-Se)和Ge10As24S66 (Ge-As-S)玻璃分别作为纤芯和包层材料,研制一种具有脊形芯的保偏硫系玻璃光纤,用于产生线偏振中红外超连续谱(MIR SC).利用有限元法模拟了脊形芯光纤的群速色散特性并确定了纤芯的几何尺寸,采用挤压法结合多级棒管法制备了该光纤.制备的光纤在...     

用于产生超连续谱的硫系光子晶体光纤的色散特性

光子晶体光纤具备的无截止单模、模场面积可调和色散可控的特性,使其在超连续谱的产生中具有独特的优势。超连续谱的产生条件之一,是所使用的光纤须具有高的非线性,而硫系玻璃非线性系数极高,因此利用硫系玻璃光子晶体光纤产生超连续谱的研究备受关注。采用熔融-淬冷法制备Ge23Sb12S65硫系玻璃,并以此为基质设计了用于超连续谱产生的高非线性光子晶体光纤。采用多极法分析光纤孔间距、孔径比d/等对光纤的色散零点位移、色散平坦调控、损耗及模场面积的影响,最终得到当=2m,d/=0.43时,可获得2~4m平坦色散的高非线性光子晶体光纤结构。     

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。     

用于产生中红外超连续谱的硫系玻璃色散研究

硫系材料由于具有较长波长的红外透光截止波段,且具有较高的线性折射率和高非线性系数,是产生中红外超连续谱激光的理想非线性介质材料。由于泵浦非线性介质一般多采用波长2 m以下的激光源,所以研究材料的色散很有意义。利用4种不同形式的方程拟合了3种硫系玻璃材料As2S3、As2Se3、Ge33As12Se55的折射率随波长的变化曲线,并计算了材料色散曲线,得到了较为理想的结果,3种材料的零色散波长分别为4.8 m、7.2 m、6.1 m。同时证明了对于硫系玻璃材料,不能只利用短波长下的折射率值拟合计算长波长下的折射率。     

一种适合低阈值中红外超连续谱产生的新型微结构光纤

提出并设计了一种适合低阈值中红外超连续谱产生的新型微结构光纤.采用多极法对光纤的传输常数和模场分布进行计算.计算结果表明,光纤在中红外波段具有极高的非线性系数、平坦的色散曲线、极低的模式限制损耗以及良好的单模传输特性,在2.2 μm和3.32 μm处分别有一个零色散点.采用分步傅里叶的数值模拟方法,研究了光纤中超连续谱...     

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。     

硫系化物悬吊芯光纤产生温控可调谐超连续谱

设计了一种以高非线性三硫化二砷(As2Se3)作为纤芯、以温敏材料甲苯填充包层的悬吊芯光纤,并提出了一种产生可调谐超连续谱(SC)的方法。通过全矢量有限元法数值模拟了光纤中传输光的色散和非线性特性,利用非线性薛定谔方程和分步傅里叶算法分析了在甲苯临界温度为-90~110℃范围内产生的SC,并进行了结构参数和泵浦参量的优化;引入光谱平坦度(SFM)的概念,对模拟产生的SC进行定量分析。研究发现,当光纤纤芯直径为3μm时,利用中心波长为3.1μm、峰值功率为20 kW、脉冲宽度为300 fs的泵浦源可在临界温度下实现1.20μm光谱宽度的调谐;随着可调谐光谱宽度的增大,SFM略有下降,SFM的取值范围为0.89~0.92,这说明SC保持平坦。产生的可调谐SC在物质探测、光谱学和环境分析等领域具有广阔的应用前景。     

拉锥光纤产生超连续谱的研究进展

随着拉锥理论的发展和拉锥工艺的提高,拉锥光纤中超连续谱的产生成为近年来的研究热点。通过拉锥,可以灵活调整光纤的色散和非线性效应,对超连续谱的产生具有重要意义。首先简要介绍了拉锥技术,然后分别介绍了拉锥普通光纤和拉锥光子晶体光纤中超连续谱产生的研究进展,最后对拉锥光纤产生超连续谱的发展和应用作了展望。     

两级光纤中的中红外超连续谱产生

利用数值方法求解了广义非线性薛定谔方程,分析了中红外超连续谱在两级光纤中的产生机制。模拟结果表明,自相位调制、受激拉曼散射和色散波放大使频谱在带两个零色散波长的高非线性SF57光子晶体光纤(PCF)中得到了极大的展宽。在较短的SF57-PCF中,获得了3 dB功率谱覆盖范围为1800~3500 nm的高带宽、平坦度好的中红外超连续谱。而且,超连续谱的长波长边沿随着抽运脉冲峰值功率的增大而进一步展宽。     

非石英玻璃光纤中产生中红外超连续谱研究进展

随着红外光纤和红外微结构光纤制作技术的成熟,中红外超连续谱成为近年来研究的热点。虽然采用的光纤玻璃材料和泵浦方案呈多样性,但迄今输出波长扩展到3 μm以上的超连续谱实验所选用的光纤玻璃材料为ZBLAN或碲化物玻璃。本文首先简介了ZBLAN玻璃和碲化物玻璃,然后介绍并总结了ZBLAN光纤和碲化物微结构光纤用于产生中红外超连续谱的研究进展和工作机理,最后对光纤中中红外超连续谱产生的发展前景作了展望。     

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。     

基于补偿叠层挤压的全固态硫系布拉格光纤

基于有效全向反射原理的布拉格光纤可以通过调谐周期性的包层结构参数来实现特定波长的高功率传输。为了克服传统空心布拉格光纤易于形变的缺点,制备了一种基于补偿叠层挤压技术的硫系玻璃纤芯全固态布拉格光纤,解决了传统叠层挤压引起的光纤层厚不均匀问题。该光纤含有三对厚度相同的包层对,在整根6 m长光纤中包层对的厚度与光纤直径的比例保持恒定的3∶100。该光纤在4～10μm的波长范围内具有四个明显的低损耗窗口,证明了优化玻璃厚度的补偿叠层技术可以有效改善光纤结构及光传输性能。     

基于硫化物微结构光纤的超连续谱数值分析

研究了基于硫化物微结构光纤产生的超连续谱。设计了一种正常色散区色散平坦的硫化物芯/碲酸盐包层微结构光纤,该光纤能够获得超平坦的超连续谱。为了实现平坦的正常色散,对硫化物纤芯直径、空气孔大小和位置等光纤结构参数进行了优化,获得了波长范围在1.4~3μm之间、起伏小于4dB的超平坦超连续谱;同时还设计了一种硫化物芯/氟化物包层的微结构光纤,通过对光纤参数的优化,获得了波长从1.2~7μm的超宽超连续谱。     

光子晶体光纤的中红外超连续谱的产生与控制

设计了一种低损耗高非线性的碲化物PCF（光子晶体光纤）.采用分布傅里叶算法求解非线性薛定谔方程,数值模拟了基于PCF的中红外波段SC （超连续谱）的产生与控制.分析了PCF参量及泵浦光源参数对SC的影响,得出SC宽度和平坦度随PCF长度、色散参量以及泵浦脉冲峰值功率、初始宽度的变化规律.仿真结果表明,中心波长为2μm、脉冲峰值功率为20kW、脉冲宽度为100fs的泵浦光在PCF中传输15cm 时,SC谱宽可达1330-3450nm,且具有良好的平坦度.     

全正色散双包层拉锥Ge-As-Se-Te光纤中的宽带相干超连续谱产生

制备了具有全正色散特性的Ge-As-Se-Te双包层拉锥光纤,并研究了其中的红外超连续谱输出特性。所采用的拉锥光纤的纤芯直径为12μm,外包层直径为108μm,锥区长度为9.8 mm。利用6μm的飞秒激光泵浦10 cm长的拉锥光纤,获得了1.5～14.3μm的超连续谱输出。与同样纤芯直径的单包层拉锥光纤相比,双包层结构不仅增强了光纤的机械强度,还减少了泵浦能量在锥区的损耗,进一步拓宽了超连续谱的宽度。模拟计算结果表明,该超连续谱具有高的相干性。     

光子晶体光纤产生紫外超连续谱的数值研究

提出了一种基于高非线性氟化镁光子晶体光纤产生紫外超连续光源的方法。采用分步傅里叶法求解光纤的非线性薛定谔方程,基于光子晶体光纤数值模拟了扩展到紫外波段的超连续谱的产生;通过分析光纤结构参量与泵浦光源参数对紫外超连续谱产生的影响,得出了光纤长度、色散参量以及泵浦脉冲峰值功率、初始脉冲宽度对超连续谱光谱宽度的影响规律。研究发现:当光子晶体光纤长度为8 cm、脉冲中心波长为450 nm、峰值功率为3.1 kW、初始脉冲宽度为40 fs时,可获得展宽至紫外的超连续谱,范围为279.6～769.0 nm。     

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。     

微结构硫化物光纤中中红外超连续谱的产生

采用微结构硫化物光纤,以非线性薛定谔方程(NLSE)为理论模型,利用分步傅里叶计算方法,研究了输入脉冲的中心频率和脉宽对中红外超连续谱(SC)的影响。采用的微结构硫化物光纤具有较高的非线性效应和两个零色散波长(ZDW),且第二个零色散波在中红外波段,有利于中红外超连续谱的产生。通过仿真发现,输入脉冲的中心频率和脉宽对连续谱的产生都有很大影响。数值仿真中,输入具有不同频率和脉宽的脉冲,输入波长接近零色散点时较远离色散点时产生的中红外超连续谱要宽。而且,在保持峰值功率不变的情况下,脉宽对频谱展宽程度没有影响,但是较短脉冲产生的中红外超连续谱更为平坦。