1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 中国科学院强激光材料重点实验室, 上海 201800
2 江苏师范大学物理与电子工程学院, 江苏 徐州 221116
3 光电信息控制和安全技术重点实验室, 天津 300308
4 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471023
以高纯单质为原料, 通过原料提纯和玻璃熔体蒸馏的方法制备了高光学质量的As-S硫化物玻璃, 采用棒管法拉制了阶跃折射率多模光纤。表征了光纤的传输损耗和高功率中红外激光传输性能, 分析了光纤的激光损伤机理。结果表明: 制备的纤芯直径~200 μm、数值孔径~0.35的As-S玻璃光纤在2 μm和4.6 μm的传输损耗分别为~0.25 dB/m和~0.35 dB/m。在有效的制冷条件下, 该光纤能够承受120 W的2 μm连续激光输入, 输出功率可达63 W。理论分析表明, 该光纤在高激光功率下的损伤与纤芯玻璃中纳米异相包裹体的分布有关, 在纳米异相包裹体浓度较高的区域易产生热积累, 导致光纤产生热损伤。
硫系玻璃 光纤 中红外激光 激光损伤 chalcogenide glass optical fiber mid-infrared laser laser damage
福州大学机械工程及自动化学院, 福建 福州 350108
旋转双棱镜系统具有扩大视场的特点,在大视场、高精度目标跟踪领域具有广泛的应用前景。通过增大棱镜顶角可以提高视场放大倍率,但同时增大了系统装配误差对目标指向精度的影响。针对大顶角旋转双棱镜系统指向精度不高的问题,提出一种基于粒子群算法的旋转双棱镜指向误差校正方法,搭建了棱镜顶角为14.85°、棱镜折射率为1.515的旋转双棱镜成像系统;基于理想模型的指向测试结果,建立了基于装配误差分析的实验样机数学模型,实现对反向求解算法中棱镜顶角设定值和折射率设定值的参数辨识,最后在实验样机中进行指向测试。实验结果表明该方法可以有效提高大顶角棱镜的旋转双棱镜系统的指向精度,校正前后的最大指向误差减小了52.4%,平均指向误差减小了43.3%,均方根误差减小了44.0%,最小二乘法拟合圆半径减小了44.7%。
测量 棱镜 旋转双棱镜 大顶角棱镜 粒子群算法 指向误差校正 光学学报
2021, 41(24): 2412004
江苏师范大学物理与电子工程学院江苏省先进激光材料与器件重点实验室，江苏 徐州 221116
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2.9~5.5 μm波长的典型损耗约为4 dB/m，偏振消光比为19.4 dB ~19.6 dB。采用中心波长为3.7 μm、脉冲宽度为170 fs、重复频率为100 kHz、平均功率为40 mW的激光抽运长度为12 cm的光纤，获得了光谱范围为2~9.5 μm、平均功率约为4 mW的超连续谱，偏振消光比约为19.2 dB。研究结果表明，脊形芯Ge-As-Se/Ge-As-S硫系玻璃光纤是一种有潜力产生线偏振中红外宽带超连续谱的非线性介质。
激光与光电子学进展
2021, 58(21): 2106001
江苏省先进激光材料与器件重点实验室, 江苏师范大学物理与电子工程学院, 江苏 徐州 221116
制备了一系列Dy3+掺杂新型Ga-Sb-S 硫系玻璃，研究了玻璃的热稳定性(玻璃态稳定性)、光学性能、结构和中红外发光性能，通过组分微调改善了玻璃的抗析晶性能，拉制了高光学质量的光纤。结果表明，Dy3+掺杂Ga-Sb-S玻璃具有良好的热稳定性、优异的红外透光性和较低的声子能量，在2.95、3.59、4.17、4.40 μm 附近表现出较强的发光；少量As替代Sb可显著减弱光纤拉制过程中玻璃的析晶倾向，同时未对玻璃的发光产生显著影响。光谱分析结果显示，Dy3+在Ga-Sb-S 玻璃中的2.95 μm 和4.17 μm 荧光量子效率分别为88.1% 和75.9%，对应的受激发射截面分别为1.1×10-20 cm2和0.38×10-20 cm2。较高的量子效率和较大的受激发射截面使得Dy3+掺杂Ga-Sb-S玻璃成为极具潜力的中红外激光增益材料。
材料 中红外发光 硫系玻璃 稀土离子
1 江苏师范大学物理与电子工程学院， 江苏 徐州 221116
2 CREOL, The College of Optics and Photonics, University of Central Florida, Orlando, Florida32816
3 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室， 陕西 西安 710119
4 上海大学材料科学与工程学院， 上海 200072
5 宁波大学高等技术研究院红外材料与器件实验室， 浙江 宁波 315211
碲基硫系光纤在2 ～ 16 m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 红外光纤 碲化物 光纤预制棒 chalcogenide glass infrared fiber telluride fiber preform
