聚酰亚胺/银红外空芯波导的研制

设计并制备了一种新型的聚酰亚胺/银空芯波导，其实验工作的重点是聚酰亚胺薄膜的制备。采用改进的液相工艺，我们在石英毛细管内制备了表面光滑均一的银膜，然后，再将近折射率非常接近理论最佳值（√2）的聚酰腚胺膜涂覆在银管内。通过控制聚酰亚胺膜的厚度，可以对银空芯波导在特定的波长处有降低损耗的作用，除了6-9μm处的基因吸收外，这种空芯波导在中红外区域的损耗都很小。在10.6μm波长处的损耗为0.4dB/m，传输能量为10w时，可以稳定传输20min以上，基本上可以满足CO2激光在医疗中的应用。     

聚酰亚胺/银红外空芯波导的研制

设计并制备了一种新型的聚酰亚胺／银空芯波导，其实验工作的重点是聚酰亚胺薄膜的制备。采用改进的液相工艺，我们在石英毛细管内制备了表面光滑均一的银膜，然后，再将折射率非常接近理论最佳值（ ）的聚酞亚胺膜涂覆在银管内。通过控制聚酰亚胺膜的厚度，可以对银空芯波导在特定的波长处有降低损耗的作用。除了 ６～９μｍ处的基团吸收外，这种空芯波导在整个中红外区域的损耗都很小。在 １０．６μｍ波长处的损耗为０．４ ｄＢ／ｍ，传输能量为 １０ Ｗ时，可以稳定传输 ２０ ｍｉｎ以上，基本上可以满足 ＣＯ２激光在医疗中的应用。     

红外激光传输用聚苯乙烯—银—玻璃基体空心波导研究

利用液相镀膜法研制成了性能较好的传输用聚苯乙烯－银－玻璃基体小直径空心波导,波导长度达到1m左右,波导直径为800－1200μm,对于CO2激光（10.6μm）的传输损耗低达1.73dB/m,损伤阈值高于11.2W(17.2W/mm^2)。实验结果表明,聚苯乙烯－银－玻璃基体小直径空心波导适用于医学等领域CO2激光传输的要求,并有望在其他红外波段的激光能量传输中得到应用。     

用于CO2激光传输的10.6μm波段空心布拉格光纤

空心布拉格光纤是具有一维光子晶体(1DPC)包层和空心芯区的新型光子带隙光纤。针对它在CO2激光传输中的应用,设计和制备了传输波段中心波长在10.6μm的空心布拉格光纤样品。利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)可以观察到光纤样品在10.6μm具有明显的透射峰。使用CO2激光,通过截断法测量得到光纤样品在10.6μm的传输损耗为2.35dB/m。测量了不同弯曲曲率下光纤样品的弯曲损耗,结果表明弯曲损耗系数随曲率的增大而线性增长。在接近光纤输出端处,弯曲半径为10cm的光纤90°弯曲引入的附加损耗约为2dB。实验结果论证了光纤样品的CO2激光低损耗传输特性,展现了空心布拉格光纤在提升CO2激光操作灵活性上的应用潜力。     

介质覆盖的金属中空波导的制作及其传输特性

采用液相沉积的方法，在直径为530μm的玻璃管中制备出了用于CO2激光传输的Agl覆盖的Ag中空波导。在对波导中Agl和Ag层的厚度进行控制，并对波导进行有效的冷却后，测出直波导中的损耗为1.56dB/m。     

10.6μm空芯传能光纤的研制

为研制10.6μm空芯传能光纤,讨论了银层质量、碘化银层质量对空芯波导传输损耗的影响.介绍了研制波长为10.6 μm的空芯传能光纤的工艺方案及其典型参数.通过液相化学沉积法,在石英基底管内壁成功地生成了优质金属银层和碘化银电介质包层.制作了出具有高透过率的空芯红外波导.     

飞秒激光加工光波导的工艺与传输特性研究

利用飞秒激光横向直写方式加工光波导,采用散射光测量法分析了光波导的传输损耗。为了提高光波导的传输性能,分析了不同数值孔径的聚焦物镜、加工速度和加工能量对光波导传输损耗的影响。实验结果表明,聚焦物镜数值孔径为0.25,激光功率为6 m W,加工速度在45~60μm/s时,飞秒激光加工的光波导具有较好的传输性能,其传输损耗低于-0.2 d B/cm。     

线性偏振红外光波在径向非均匀空芯波导中的传输

本文的目的是建立线偏振红外光在具有轴对称经向非均匀空芯波导中的传输模型。 Marcatili分析了光在圆型空芯波导中的传输,指出在一定条件下波导可用来传输光波进行通信,并可用于制造激光放电管。他们得到空芯直波早的模场分布和损耗的解析式。其结果被广为引用,发展了波导激光器理论。与此同时,关于波导用于传输光能方面的研究也相     

空芯光纤端帽实现千瓦级连续激光高效稳定耦合

<正>空芯光纤具有中空的结构,可以填充各种气体,同时作为波导结构,可以将光束缚在10～100μm量级的空芯中,为激光与气体的相互作用提供了非常理想的环境。相对传统的气体腔,空芯光纤极大增强了光与气体的相互作用强度,这催生了一种新型的激光器——光纤气体激光器,近年来得到了国内外广泛的关注。此外,空芯光纤可以将超过99%的激光能量限制在纤芯的空心区域内,激光在该区域内的传输近似于自由空间传输,     

激光直写技术制备SiO2-TiO2条形光波导工艺研究

为了研究激光直写技术在光波导制备中的应用,采用波长为1.07μm的连续光纤激光器制备了硅基SiO2-TiO2条形光波导。探讨了激光直写技术制备条形光波导的原理,研究了激光参数对条形光波导宽度的影响,最后测试了光波导的通光模场以及光传输损耗。结果表明,条形光波导的宽度随着激光功率密度的增加而增大。当激光扫描速率在0.1mm/s~1mm/s范围内变化时,条形光波导的宽度随着激光扫描速率的增加而降低;高于1mm/s时对波导宽度无明显影响。在优化的工艺参数下,激光直写得到的条形波导的厚度约为0.4μm,宽度为120μm,整条波导非常均匀、准直性很好,对于1550nm波长的光呈多模传输,最小传输损耗为1.7dB/cm。     

介质金属膜波导在G波段和4.3THz的传输特性

制作了具有不同介质膜厚度的大口径柔性介质金属膜波导,测试了金属膜波导和介质金属膜波导在G波段、4. 3 THz和中远红外等频段的传输特性.结果表明,波导的传输损耗在G波段随介质膜厚的增加而增加,孔径2. 6mm的金属膜波导在160 GHz传输损耗为2. 1 d B/m且在G波段波导的传输损耗对弯曲不敏感.在4. 3 THZ频点波导的传输损耗随介质膜厚的增加而减小,镀制介质膜可以大幅减小波导的传输损耗以及弯曲附加损耗,孔径3. 6mm介质膜厚为1. 2μm的介质金属膜波导的传输损耗为2. 84 d B/m.光斑能量则随介质膜厚的增加更加集中于低阶传输模式.     

飞秒激光在掺Yb~(3+)磷酸盐玻璃中刻写双线型光波导的研究

利用重复频率为50 k Hz,中心波长为790 nm,脉冲宽度为140 fs的飞秒激光脉冲在掺Yb3+磷酸盐玻璃中刻写双线型光波导。研究了双线间距,激光脉冲能量和刻写速度对波导形成的影响,并测试了不同刻写参数下波导的导光模式。实验结果表明,在双线间距为35μm,激光脉冲能量为1.0μJ,刻写速度为600μm/s的条件下写入的光波导导光性能最优;利用近场模式重建了激光诱导该波导的折射率二维分布,波导区域相对于基质的最大折射率改变为1.5×10-4,并利用散射法测试了波导的传输损耗,传输损耗为1.56 d B/cm。发现了波导具有偏振导光现象,偏振态平行于双线方向的激光可以导通,偏振态垂直于双线方向的激光不能导通。     

大纤芯红外带隙型光子晶体光纤研究

针对一般红外光纤存在材料损耗高、制备工艺复杂、传输性能和输出光束质量差等问题,提出了一种适合CO2(二氧化碳)激光传输的新型大纤芯红外PBG-PCF(光子带隙型光子晶体光纤),该光纤由三角形结构光子晶体在中心抽掉19根毛细管空气孔形成大纤芯。利用PWM(平面波展开法)分析得到了传输波长为10.6μm的CO2激光的光纤带隙图;再利用基于全矢量有限元法的仿真软件COMSOL Multiphysics分析其损耗特性。结果表明,这种结构的PBG-PCF与现有的红外光纤相比,传输10.6μm CO2激光时的损耗更小,约为0.08dB/km,可满足医用传输大功率CO2激光的需要。     

聚合物脊形光波导设计

用5层非对称平面波导理论和等效折射率法(ERIM)分析了金属电极对聚合物脊形光波导横向模式特性及其传输损耗的影响。计算结果表明：在工作波长1．55μm波段,当常规脊形光波导的芯层厚度大于0．8μm、包层厚度大于3．0μm时,才能保证传输损耗的理论极限小于0．1dB／cm;当脊波导刻蚀深度为0.l一0．2μm、对应脊波导宽度为7—5μm时,可满足脊波导横向单模传输。     

传输CO2激光双层反射膜空芯光纤的研究

介绍了利用化学汽相沉积法在毛细石英管内沉积GeO2／Al双层反射膜结构的空芯光纤,并对其进行了性能测试。这种方法增加了内表面膜的反射率,以降低传输损耗。叙述了GeO2／Al空芯光纤传输CO2激光的优点,最后得出结论。     

渐变型太赫兹空芯波导的传输特性

研究了渐变型空芯波导(GTHW)在太赫兹波段的传输特性。基于几何光学方法,仿真分析了波导的输出光束质量和传输损耗特性。相比均匀型空芯波导,当光从渐变型空芯波导的大端传输至小端或沿相反方向传输时,渐变型波导具有特殊性能。当光从波导大端传输至小端,渐变型和均匀型波导具有相似的弯曲附加损耗,并且渐变型波导具有更高的耦合效率,便于与多种光源耦合;当光从波导小端传输至大端,渐变型波导的传输损耗和输出光束发散角更小。仿真了波导弯曲率、光源发散角和波导锥度等参数对传输损耗的影响。采用波长532 nm的半导体激光器作为光源,进行了验证实验。测量数据与仿真结果有很好的一致性。     

传输紫外激光空芯光纤系统的研究

文章对传输紫外激光空芯光纤系统进行了研究,利用高斯光束传输规律和波导耦合理 论研究了紫外激光与空芯光纤的耦合,分析了在选定毛细管内镀制选定膜系可以制备传输紫外激光的空芯光纤,并针对空芯光纤内径较大而导致的输出光斑较大的问题,提出使空芯光纤输出端与透镜耦合方案。     

金属波导传输CO_2激光实验

本文介绍用细空心不锈钢管所作的传输 CO_2激光(10.6μm)的实验。研究了不同条件下的传输损耗。用内径3mm,长90cm 的金属空心波导,获得输出与输入功率之比,最高为0.26。实验表明,金属波导有可能在医疗等方面获得实际应用。     

用于光学放大的掺铒氧化铝脊型波导研究

使用磁控溅射制备了掺铒氧化铝薄膜，对薄膜进行了退火处理，测量薄膜的折射率和X射线衍射图谱，发现薄膜在600℃的退火温度下呈非晶态，在1.5μm处的折射率为1.67左右。模拟模场分布，获得光与掺铒层之间相互作用最大的波导结构参数，并进一步优化制备条件，实现侧壁光滑的低损耗掺铒氧化铝脊型波导。在1.31μm的波长下，2μm宽度的氧化铝脊型波导的损耗为1.6 dB/cm,和使用超快激光灼烧的方法所制备出的损耗为3.8 dB/cm氧化铝脊型波导相比，损耗大为降低。结果表明，掺铒氧化铝波导在平面集成波导放大器应用方面极具潜力。     

高功率CO和CO_2激光传输光缆

高功率CO、CO_2激光器被广泛地用于各个领域,尤其用于外科医疗和激光加工。若采用柔软的光缆将激光导引到需要的地方,上述应用会得到很大的推广。这类光缆所需的光导纤维可用铊或银的卤化物晶体制作,也可用硫属化合物玻璃制作。选择纤维材料应使激光波长与材料的最低光学损耗区一致。根据这一原则,硫属化合物玻璃纤维适合于CO激光(波长为5～6μm)传输,KRS-5或AgBr-AgCl多晶纤维适合于CO和CO_2激光功率传输。CO激光通过直径为700μm的SeAsGe玻璃纤维传输,纤维末端的最大输出功率为5～7W,纤维的损