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...     

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。     

硫系玻璃基掺铒微结构光纤4.5μm波段中红外信号放大特性

为进一步揭示硫系玻璃基掺Er3+微结构光纤作为中红外光纤放大器增益介质的可行性,数值求解了800 nm泵浦波长下Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃基掺Er3+微结构光纤中Er3+离子数速率方程和光功率传输方程组,理论研究了4.5μm波段中红外信号的放大特性。结果显示,Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃基掺Er3+微结构光纤具有较高的信号增益和很宽的增益谱。在50 cm光纤长度上,最大信号增益超过了40 dB,高于30 dB信号增益的放大带宽达到了280 nm(4 420~4 700 nm)。同时,进一步研究分析了4 500 nm波长信号增益与光纤长度、信号输入功率和泵浦功率的关系。研究表明,Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃基掺Er3+微结构光纤是一种理想的可应用于4.5μm波段中红外宽带放大器的增益介质。     

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。     

低损耗芯包结构Ge-Sb-Se 硫系玻璃光纤的制备与性能研究

为解决锗(Ge)基硫系玻璃光纤损耗相对较高等问题,采用物理和化学除杂相结合的工艺,制备出了高纯Ge28Sb12Se60硫系玻璃,显著降低了红外波段C、H、O 杂质吸收。应用真空高速旋转法,制备出了壁厚均匀、光学质量优异的Ge28Sb12Se58S2 硫系玻璃皮管。采用棒管法拉制出外径501.5 um、具有芯包结构的Ge-Sb-Se 硫系玻璃光纤,光纤弯曲半径为5 mm,红外波段吸收基线为2.2 dB/m(2.87 um和4.5 um 处除外)。     

基于拉曼光谱的微结构光纤丙酮传感检测研究

结合拉曼光谱特异性和微结构光纤所需样品体积 小(纳升量级)等优点,基于拉曼光谱法,利用三孔MOF作为传 感头,搭建了丙酮浓度传感系统。 丙酮溶液在毛细管吸附作用下进入到MOF的空气孔内, 在倏逝波激发下丙酮溶液产生拉曼信号,通过探测耦合回微结构光纤纤芯的拉曼 信号强度探测丙酮浓度。实验利用丙酮C-H键(2843cm－1)伸缩振动峰作为其特 征谱线,同时以水的H-O键(3371cm－1 )伸缩振动峰作为内标物组成相对强度,对 溶液中的丙酮含量进行测定。实验结果表明,当丙酮浓度从5%增加到50%时,丙 酮浓度与丙酮C-H键伸缩振动峰和水H-O键伸缩振动峰强度比值呈线性关系,二 者相关系数为0.98。本文系统也可以用于其它挥发性有机化合物的定 性和定量分析。     

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。     

氟化物玻璃光纤预制棒的制备

以AlF_3作为调节氟化物玻璃折射率的掺杂剂。用内铸法制得了具有波导结构的预制棒。     

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。     

硫系玻璃超快光子晶体光开关特性研究

利用熔融淬冷法制备了GeSbSe硫系玻璃,并用Z 扫描法测试了其三阶非线性特性。以制备的硫系玻璃作为基质材料设计了通信波段的光子晶 体光开关器件,采用平面波展开法优化了光子晶体结构的带隙,利用时域有限差分(FDTD)法 分析了所设计的光子晶体光开关结 构的传输特性,通过调整晶格常数与点缺陷的半径,获得了在超短激光脉冲诱导下的硫系玻 璃超快光子晶 体光开关。数值计算表明,对于1550 nm通 信波段,通过调节泵浦光强并使微腔处折射率改变,可以 实现对光波的导通与截止。分析结果显示,本文光开关的 阈值功率密度为7.7×10⁹W/cm²,开关消光比为25.48dB,品质因子达到10⁴。     

基于硫系玻璃的折衍混合光学无热化镜头设计

针对非制冷红外镜头高分辨率、批量化和低成本的需求,通过硫系玻璃和锗单晶的材料搭配,利用折衍混合的设计方法,设计一款仅包含三片,可用于枪瞄、车载夜视和安防监控等领域的光学被动补偿无热化镜头。在理论推导的基础上,进行了相应的工程化设计,提出了满足精密模压生产工艺的光学设计方案。实验验证表明,该镜头在-40~55 ℃范围内成像清晰,满足指标要求。在实际工程应用中,具有生产成本低、成像性能好等特点。     

Er3+掺杂硫系光子晶体光纤的中红外增益特性研究

实验制备了质量比为1%的Er3+掺杂75GeS2-15Ga2S3-10CsI(GGSI)硫系玻璃,测试并计算了相关光谱参数,使用多级法计算了设计的光子晶体光纤(PCF)在2.8μm的中红外信号的模场分布。在此基础上,建立了Er3+的四能级粒子数速率-光功率传输方程模型,模型综合考虑了Er3+的交叉弛豫和能量上转换,模拟得到了Er3+掺杂GGSI硫系玻璃PCF在2.8μm的中红外增益与掺杂光纤长度、泵浦功率和信号功率的变化关系。研究结果显示,Er3+掺杂GGSI硫系PCF放大器在2 750～2 950nm波段平均信号增益值超过了40dB,明显优于传统结构光纤的平均信号增益值20dB。     

硫系光纤的非线性特性及其在全光开关上的应用

本文对目前红外光纤研究的热点,硫系光纤的非线性特性介绍,包括它的非线性系数n2,双光子吸收数α2,响应时间,受激拉曼散射和群速度色散GVD的情况,最后介绍了硫系光纤在全光开关上的应用。     

红外热成像系统用硫系玻璃的熔制技术

硫系玻璃是一种理想的红外光学透过材料,在红外热成像技术领域具有显著的应用价值。红外热成像技术要求所用硫系玻璃材料具有高透过、高均匀、大尺寸等性能优势和批量化、低成本制备特点,玻璃的熔制技术是有效解决上述需求的关键所在。概括介绍了硫系玻璃的真空密封安瓿瓶熔制、真空/气氛保护坩埚熔制技术和装置,特别提出和说明了一种硫系玻璃熔制新方法气氛保护下的二次熔制方法,详细分析了该方法对硫系玻璃的光谱性能、内在光学质量和光学均匀性的影响,研究发现:随着保护气体纯度提高到99.999%,二次熔制后玻璃的光谱透过性能与真空密封安瓿瓶中接近,玻璃的内在光学质量和光学均匀性均显著改善。     

远红外Ge-Te-Ag硫系玻璃的光学性能研究

用熔融淬冷法制备了一系列Ge-Te-Ag硫系玻璃,并确定了玻璃态的成玻区。通过阿基米德排水法、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)、可见/近红外吸收(UV-VIS-NIR)光谱和傅里叶红外透射(FTIR)光谱等技术,研究了玻璃态的物理特性、热学特性以及光学特性。研究表明,玻璃态的密度随着Ag含量的增加而增大;Ag的掺入改善了玻璃态的形成能力和热稳定性;随着Ag含量的增加,玻璃态的短波吸收限发生了红移,而红外截止波长基本没变化;玻璃态有着较宽的红外透过范围(1.8～20.0μm),表明其在远红外领域具有很大的应用前景。     

FCVD制作重掺硼光纤预制件

使用改进的化学气相沉积（MCVD）工艺制作光纤预制件已经几十年了,使用的热源是氢氧焰,电磁感应石墨加热FCVD是近年来出现的一种新的加热方式,如只从理论上分析,FCVD具有降低光纤中的氢杂质,易于制作大直径的芯棒等特点,但我们的试验结果表明,其致命的缺点是加热速度反应过慢,和反应管内堆积的疏松团聚颗粒易于挥发,造成光纤预制件锥度过大,同时局部出现不容易玻璃化的现象,造成成品率明显低。