西安光机所在中红外空芯反谐振光纤(HC-ARF)研究方面取得重大突破
红外光纤主要用于光能传送。随着中红外波长的激光在军事方面应用的不断完善,高性能的中红外光纤有了更多的需求,OxfordElectronics硫化物玻璃光纤具有出色的传输性能,而且容易处理,可以提供各种用于光纤连接的连接器。
近期,西安光学精密机械研究所基于自研的硫系玻璃材料研制出一款有效模场面积超7000 μm2的“七孔接触式”HC-ARF,理论成功预测并通过实验验证光纤在中红外波段存在多个低损耗传输通带,兼具优异的高阶模抑制特性,且存在进一步降低光纤损耗至0.01 dB/m的空间(比目前实芯阶跃型硫系光纤损耗低1个数量级以上)。
该团队探索了不同工艺参数下光纤结构的演化规律,分析了造成额外光纤损耗的关键因素,并预测了该结构光纤的理论损耗极限,为HC-ARF的结构设计和拉制提供了理论支撑。
硫系玻璃作为红外透镜材料具有独特的优势。硫系玻璃的加工效率高,可以精密模压,比金刚石车削提高10倍以上,原料成本是锗单晶的1/3。在温度适应上,锗单晶比较“娇气”,温度变化一大,图像不稳定。而硫系玻璃可以无压力地面对零下40 摄氏度至零上70摄氏度 这样110 度的温差。
空芯反谐振光纤具有结构简单、空芯导光、传输谱宽的特点,在光与填充物质相互作用、非线性光学、 气体检测、气体激光产生、光流体技术等领域都具有重要的应用。同时空芯导光具有超低的瑞利散射、低非线性系数、 色散可调特性,可以提供更高的激光损伤阈值,使其在高功率激光传输、紫外/ 中红外光传输、脉冲压缩和光孤子传输等方面有潜在的应用。
中红外光谱是物质的在中红外区的吸收光谱。一般将2.5-25μm的红外波段划为中红外区。同时,由于中程红外光谱仪器最为成熟、简单,使用历史久,应用广泛,因而资料积累最多。由于基频振动是红外活性振动中吸收最 强的振动,所以本区最适宜进行红外光谱的定性和定量分析。在环境监测中,中红外光谱主要用于有机污染的监测。通常所说的红外吸收光谱,就是指的中红外光谱,该红外区的测定仪器有红外分光光度计、非分散红外光度计和傅立叶变换红外光谱仪等。
光纤激光器(Fiber Laser)是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器,光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来:在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度,造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”,当适当加入正反馈回路(构成谐振腔)便可形成激光振荡输出。
光纤激光器应用范围非常广泛,包括激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻激光打标激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔/切割/焊接(铜焊、淬水、包层以及深度焊接)、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设,作为其他激光器的泵浦源等等。
激光信号的产生需具备粒子数反转、存在光反馈和达到激光阈值三个基本条件,因此激光器是由工作物质、泵浦源和谐振腔三部分组成。光纤激光器的基本结构如下,增益光纤为产生光子的增益介质;抽运光的作用是作为外部能量使增益介质达到粒子数反转,也就是泵浦源;光学谐振腔由两个反射镜组成,作用是使光子得到反馈并在工作介质中得到放大。抽运光进入增益光纤后被吸收,进而使增益介质中能级粒子数发生反转,当谐振腔内的增益高于损耗时在两个反射镜之间便会形成激光振荡,产生激光信号输出。
标签:中红外空芯反谐振光纤
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