基于硫系玻璃光纖的中紅外超連續(xù)譜產(chǎn)生研究進(jìn)展
發(fā)布時(shí)間：2020-12-12 07:10
硫系玻璃具有超寬的紅外光譜透過(guò)范圍、極高的線性和非線性折射率,已成為目前唯一能產(chǎn)生中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)(SC)譜輸出的光纖基質(zhì)材料,近三年來(lái)國(guó)際上在此領(lǐng)域取得了系列重要進(jìn)展。從硫系階躍型光纖、微結(jié)構(gòu)光纖和拉錐光纖中的紅外超連續(xù)譜輸出以及光譜相干性、全光纖化SC光源等幾個(gè)方面綜述了硫系玻璃光纖的最新研究進(jìn)展。
【文章來(lái)源】：激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2020年07期 第41-55頁(yè) 北大核心
【文章頁(yè)數(shù)】：15 頁(yè)
【部分圖文】：
8 基于MOPA和級(jí)聯(lián)泵浦的全光纖化SC光源[53]。（a）基于MOPA和級(jí)聯(lián)泵浦的全光纖SC光源裝置圖；（b)ZBLAN（黑線）、AS2S3（紅線）和As2Se3（藍(lán)線）光纖中的SC譜輸出
大模場(chǎng)面積微結(jié)構(gòu)硫系拉錐光纖的耦合效率高，可產(chǎn)生寬帶的SC譜輸出，還可以獲得較高的輸出功率。2017年，丹麥科技大學(xué)Petersen等[35]將大模場(chǎng)面積的Ge-As-Se微結(jié)構(gòu)光纖從纖芯直徑15.1μm拉錐到5.9μm,ZDW從9.8μm藍(lán)移到3.6μm，在此基礎(chǔ)上研究了未拉錐輸入和輸出端光纖在長(zhǎng)度上的非對(duì)稱性對(duì)SC譜輸出特性的影響。當(dāng)采用工作波長(zhǎng)為4μm、脈寬為250fs、重復(fù)頻率為21MHz的OPA對(duì)非對(duì)稱的拉錐光纖進(jìn)行泵浦時(shí)得到了如圖9所示的SC輸出。結(jié)果表明：1）當(dāng)未拉錐的輸入端光纖長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，泵浦光波長(zhǎng)先位于光纖的正常色散區(qū)，難以越過(guò)零色散波長(zhǎng)進(jìn)入反常色散區(qū)，孤子相關(guān)的非線性效應(yīng)難以發(fā)揮作用，即使在錐腰部分，也因?yàn)槲挥诜闯Ｉ^(qū)的光功率相對(duì)較小而使得非線性效應(yīng)強(qiáng)度受限，因此SC譜展寬有限；2）當(dāng)未拉錐的輸出端光纖長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，泵浦光已在錐腰部分通過(guò)孤子效應(yīng)得到了充分的展寬，具有正常色散的未拉錐輸出端光纖不僅不能夠使得SC譜得到進(jìn)一步展寬，反而會(huì)消耗其光功率，優(yōu)化拉錐光纖的未拉錐部分長(zhǎng)度，可以得到較寬的SC譜輸出。2.4 三種結(jié)構(gòu)硫系光纖SC譜輸出匯總對(duì)比
另外，拉錐硫系光纖結(jié)構(gòu)特性也會(huì)影響SC譜的相干性。2016年，日本豐田工業(yè)大學(xué)Liu等[43]通過(guò)數(shù)值模擬研究了AsSe2-As2S5拉錐光纖的非對(duì)稱錐區(qū)長(zhǎng)度對(duì)SC譜相干性的影響，如圖14所示。以脈寬為500fs、重復(fù)頻率為1kHz、峰值功率為1kW的4μm激光為泵浦源進(jìn)行研究，結(jié)果表明，在不同的錐區(qū)直徑變化過(guò)程中，當(dāng)泵浦波長(zhǎng)位于正常色散區(qū)時(shí)，自相位調(diào)制是SC譜展寬的主要機(jī)制，產(chǎn)生的光譜可以保持非常好的相干性。一旦泵浦波長(zhǎng)超越光纖的ZDW進(jìn)入反常色散區(qū)，孤子效應(yīng)在SC展寬過(guò)程中會(huì)占據(jù)主導(dǎo)作用，SC譜的相干性就會(huì)降低。這也說(shuō)明孤子效應(yīng)和調(diào)制不穩(wěn)定性帶來(lái)的噪聲放大是SC譜相干性退化的主要原因。圖1 3 As-S拉錐光纖色散特性和SC譜輸出[41]。（a）不同纖芯直徑的As-S光纖的色散特性；（b）不同纖芯直徑As-S光纖SC譜輸出相干性曲線
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]硫系光纖紅外超連續(xù)譜輸出研究進(jìn)展[J]. 王瑩瑩,戴世勛,羅寶華,張培晴,王訓(xùn)四,劉自軍. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2016(09)
[2]硫系A(chǔ)s2S3懸吊芯光纖制備及其光譜性能研究[J]. 祝清德,王訓(xùn)四,張培晴,彭濤,陳瑋,聶秋華,孫禮紅,程辭,劉碩,潘章豪,廖方興,張培全,劉自軍,戴世勛,Guangming Tao. 光學(xué)學(xué)報(bào). 2015(12)
[3]基于硫系玻璃光纖的紅外超連續(xù)譜的研究進(jìn)展[J]. 汪翠,戴世勛,張培晴,張斌,王訓(xùn)四,沈祥,侯靜,王榮平,陶光明. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2015(03)
[4]高非線性色散平坦光子晶體光纖的數(shù)值模擬與分析[J]. 李緒友,許振龍,凌衛(wèi)偉,郭慧,王歲兒. 中國(guó)激光. 2014(05)
[5]紅外硫系玻璃光纖在傳感領(lǐng)域的研究進(jìn)展[J]. 尹冬梅,戴世勛,王訓(xùn)四,許銀生,張培晴,林常規(guī),沈祥. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2013(02)
[6]硫系玻璃光子晶體光纖研究進(jìn)展[J]. 戴世勛,於杏燕,張巍,林常規(guī),宋寶安,王訓(xùn)四,劉永興,徐鐵峰,聶秋華. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2011(09)
[7]微結(jié)構(gòu)硫化物光纖中中紅外超連續(xù)譜的產(chǎn)生[J]. 夏蘭葉,文建國(guó),趙楚軍,謝棟. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2011(04)
博士論文
[1]光譜可控的可見(jiàn)光超連續(xù)譜與中紅外超連續(xù)譜產(chǎn)生研究[D]. 張斌.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
本文編號(hào)：2912089
【文章來(lái)源】：激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2020年07期 第41-55頁(yè) 北大核心
【文章頁(yè)數(shù)】：15 頁(yè)
【部分圖文】：
8 基于MOPA和級(jí)聯(lián)泵浦的全光纖化SC光源[53]。（a）基于MOPA和級(jí)聯(lián)泵浦的全光纖SC光源裝置圖；（b)ZBLAN（黑線）、AS2S3（紅線）和As2Se3（藍(lán)線）光纖中的SC譜輸出
大模場(chǎng)面積微結(jié)構(gòu)硫系拉錐光纖的耦合效率高，可產(chǎn)生寬帶的SC譜輸出，還可以獲得較高的輸出功率。2017年，丹麥科技大學(xué)Petersen等[35]將大模場(chǎng)面積的Ge-As-Se微結(jié)構(gòu)光纖從纖芯直徑15.1μm拉錐到5.9μm,ZDW從9.8μm藍(lán)移到3.6μm，在此基礎(chǔ)上研究了未拉錐輸入和輸出端光纖在長(zhǎng)度上的非對(duì)稱性對(duì)SC譜輸出特性的影響。當(dāng)采用工作波長(zhǎng)為4μm、脈寬為250fs、重復(fù)頻率為21MHz的OPA對(duì)非對(duì)稱的拉錐光纖進(jìn)行泵浦時(shí)得到了如圖9所示的SC輸出。結(jié)果表明：1）當(dāng)未拉錐的輸入端光纖長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，泵浦光波長(zhǎng)先位于光纖的正常色散區(qū)，難以越過(guò)零色散波長(zhǎng)進(jìn)入反常色散區(qū)，孤子相關(guān)的非線性效應(yīng)難以發(fā)揮作用，即使在錐腰部分，也因?yàn)槲挥诜闯Ｉ^(qū)的光功率相對(duì)較小而使得非線性效應(yīng)強(qiáng)度受限，因此SC譜展寬有限；2）當(dāng)未拉錐的輸出端光纖長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，泵浦光已在錐腰部分通過(guò)孤子效應(yīng)得到了充分的展寬，具有正常色散的未拉錐輸出端光纖不僅不能夠使得SC譜得到進(jìn)一步展寬，反而會(huì)消耗其光功率，優(yōu)化拉錐光纖的未拉錐部分長(zhǎng)度，可以得到較寬的SC譜輸出。2.4 三種結(jié)構(gòu)硫系光纖SC譜輸出匯總對(duì)比
另外，拉錐硫系光纖結(jié)構(gòu)特性也會(huì)影響SC譜的相干性。2016年，日本豐田工業(yè)大學(xué)Liu等[43]通過(guò)數(shù)值模擬研究了AsSe2-As2S5拉錐光纖的非對(duì)稱錐區(qū)長(zhǎng)度對(duì)SC譜相干性的影響，如圖14所示。以脈寬為500fs、重復(fù)頻率為1kHz、峰值功率為1kW的4μm激光為泵浦源進(jìn)行研究，結(jié)果表明，在不同的錐區(qū)直徑變化過(guò)程中，當(dāng)泵浦波長(zhǎng)位于正常色散區(qū)時(shí)，自相位調(diào)制是SC譜展寬的主要機(jī)制，產(chǎn)生的光譜可以保持非常好的相干性。一旦泵浦波長(zhǎng)超越光纖的ZDW進(jìn)入反常色散區(qū)，孤子效應(yīng)在SC展寬過(guò)程中會(huì)占據(jù)主導(dǎo)作用，SC譜的相干性就會(huì)降低。這也說(shuō)明孤子效應(yīng)和調(diào)制不穩(wěn)定性帶來(lái)的噪聲放大是SC譜相干性退化的主要原因。圖1 3 As-S拉錐光纖色散特性和SC譜輸出[41]。（a）不同纖芯直徑的As-S光纖的色散特性；（b）不同纖芯直徑As-S光纖SC譜輸出相干性曲線
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]硫系光纖紅外超連續(xù)譜輸出研究進(jìn)展[J]. 王瑩瑩,戴世勛,羅寶華,張培晴,王訓(xùn)四,劉自軍. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2016(09)
[2]硫系A(chǔ)s2S3懸吊芯光纖制備及其光譜性能研究[J]. 祝清德,王訓(xùn)四,張培晴,彭濤,陳瑋,聶秋華,孫禮紅,程辭,劉碩,潘章豪,廖方興,張培全,劉自軍,戴世勛,Guangming Tao. 光學(xué)學(xué)報(bào). 2015(12)
[3]基于硫系玻璃光纖的紅外超連續(xù)譜的研究進(jìn)展[J]. 汪翠,戴世勛,張培晴,張斌,王訓(xùn)四,沈祥,侯靜,王榮平,陶光明. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2015(03)
[4]高非線性色散平坦光子晶體光纖的數(shù)值模擬與分析[J]. 李緒友,許振龍,凌衛(wèi)偉,郭慧,王歲兒. 中國(guó)激光. 2014(05)
[5]紅外硫系玻璃光纖在傳感領(lǐng)域的研究進(jìn)展[J]. 尹冬梅,戴世勛,王訓(xùn)四,許銀生,張培晴,林常規(guī),沈祥. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2013(02)
[6]硫系玻璃光子晶體光纖研究進(jìn)展[J]. 戴世勛,於杏燕,張巍,林常規(guī),宋寶安,王訓(xùn)四,劉永興,徐鐵峰,聶秋華. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2011(09)
[7]微結(jié)構(gòu)硫化物光纖中中紅外超連續(xù)譜的產(chǎn)生[J]. 夏蘭葉,文建國(guó),趙楚軍,謝棟. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2011(04)
博士論文
[1]光譜可控的可見(jiàn)光超連續(xù)譜與中紅外超連續(xù)譜產(chǎn)生研究[D]. 張斌.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
本文編號(hào)：2912089
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