1 宁波大学信息科学与工程学院高等技术研究院红外材料与器件实验室，浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室，浙江 宁波 315211
3 宁波海洋研究院，浙江 宁波 315832
基于有效全向反射原理的布拉格光纤可以通过调谐周期性的包层结构参数来实现特定波长的高功率传输。为了克服传统空心布拉格光纤易于形变的缺点，制备了一种基于补偿叠层挤压技术的硫系玻璃纤芯全固态布拉格光纤，解决了传统叠层挤压引起的光纤层厚不均匀问题。该光纤含有三对厚度相同的包层对，在整根6 m长光纤中包层对的厚度与光纤直径的比例保持恒定的3∶100。该光纤在4~10 μm的波长范围内具有四个明显的低损耗窗口，证明了优化玻璃厚度的补偿叠层技术可以有效改善光纤结构及光传输性能。
光纤光学 全固态 布拉格光纤 硫系玻璃 叠层挤压法
1 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
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室，浙江 宁波 315211
3 浙江省海洋研究院，浙江 宁波 315211
4 吉林大学 集成光电子学国家重点实验室，吉林 长春 130012
基于空分复用技术的多芯光纤通信核心指标之一是信道串扰，该问题的存在极大地影响着传输距离及信号质量，尤其是在宽带光纤放大系统中。本文重点讨论了弱耦合19芯光纤的串扰问题，同时提出了一种利于多组分碲酸盐玻璃挤压制备的沟槽辅助型19芯光纤，并采用耦合功率理论和有限元法对模型进行了相关性能的数值仿真，系统研究了沟槽尺寸、折射率分布及相关光纤参数对芯间串扰的影响。仿真结果表明，优化设计后的光纤在1 550 nm处拥有-156 dB/100 m的低串扰值，可以满足大容量光纤通信用宽带光放大器的应用需求。
低串扰 19芯光纤 沟槽辅助型 多组分碲酸盐玻璃 low crosstalk 19-core fiber trench assisted multicomponent tellurite glass 王敏 1,2,3戴世勋 1,2,3张培晴 1,2,3王训四 1,2,3[ ... ]刘自军 1,2,3
1 宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室, 浙江 宁波 315211
3 先进红外光电材料及器件浙江省工程研究中心, 浙江 宁波 315211
基于倏逝波原理的光纤传感器因其灵敏度高、响应速度快、成本低等优点, 已广泛应用于液体、气体及生物化学传感等诸多领域。与此同时, 以碲酸盐玻璃、氟化物玻璃、硫系玻璃和卤化物晶体等为基质材料的中红外光纤因其具有较宽的红外透过范围, 近年来在中红外波段传感领域得到了广泛关注。本文首先概述了中红外光纤倏逝波传感原理, 介绍了各种中红外光纤基质材料的特点、光纤结构及参数特性, 详细综述了其在中红外波段气体、液体和生物化学等领域的传感进展, 最后对中红外光纤倏逝波传感器的发展趋势进行了展望。
光纤传感 倏逝波传感 中红外光纤 硫系玻璃光纤 fiber sensor evanescent wave sensor mid-infrared fiber chalcogenide glass fiber
1 宁波大学信息科学与工程学院高等技术研究院, 红外材料与器件实验室, 浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室, 浙江 宁波 315211
3 嘉兴学院数据科学学院 , 浙江 嘉兴 314001
传统硫系玻璃必须在完全隔氧的环境下进行熔制, 但是微量氧化物对硫系玻璃的具体性能影响仍是一个问题。为了探究微量氧化物对As-Se玻璃中Se-H杂质的影响, 使用SeO2药品对Se原料进行提纯, 通过主动蒸馏法制备了多组玻璃样品, 对比研究其在Ge引入后形成的弱还原条件对SeO2发挥作用的效率变化情况。光谱特性和相关数据表明: 2×10-3的SeO2可以使As2Se3玻璃样品中的Se-H杂质含量在红外透过光谱中没有明显的吸收, 虽然会产生少量的As-O、Se-O等氧杂质; 当SeO2的添加量增加到10-2时, As-O、Se-O等氧杂质的吸收增加。当在主动蒸馏过程中引入Ge单质之后, 需要适当增加SeO2的添加量才能最终降低Se-H杂质的浓度, 相比制备的As2Se3样品, 该Ge-As-Se玻璃样品中的As-O、Se-O氧杂质含量有所减少, Ge-O杂质明显增多。总之, Ge金属的引入会使SeO2的作用效率减弱, 要想玻璃样品的Se-H杂质在红外透过光谱中没有明显的吸收, 则需要更高含量的SeO2进行补偿, 该研究为进一步了解硫系玻璃中的杂质来源和低羟基硫系玻璃光纤的制备提供了一种新的思路。
硫系玻璃提纯 杂质 氧化铈 光学透过谱 chalcogenide glass impurity selenium dioxide optical transmission spectrum
刘婷 1,3,4李耀威 1,3,4戴世勋 1,3,4王训四 1,3,4[ ... ]张培晴 1,3,4,*
1 宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室，浙江 宁波 315211
2 哈尔滨工程大学理学院，黑龙江 哈尔滨 150006
3 浙江省光电探测材料及器件重点实验室，浙江 宁波 315211
4 先进红外光电材料及器件浙江省工程研究中心，浙江 宁波 315211
中红外波段包含了极其重要的大气红外窗口和众多重要分子的指纹区，该波段的光源和光器件在光电对抗、环境监测、生物传感和医疗诊断等领域具有重要应用。作为全光纤化中红外激光的关键元件，中红外玻璃光纤光栅成为人们的研究热点。氟化物光纤光栅、硫系光纤光栅和碲酸盐光纤光栅是目前应用最广泛的中红外玻璃光纤光栅，本文分门别类地对这3种光纤光栅的性能特点、制备工艺、研究现状和应用领域等进行了全面系统的概述，并分析了目前中红外玻璃光纤光栅的优势和局限性，为进一步提升中红外光纤激光器的性能，拓展中红外光纤光栅的应用领域提供参考和借鉴。
材料 中红外波段 光纤光栅 光纤光栅制备 光纤激光器 传感应用 激光与光电子学进展
2022, 59(15): 1516015
1 宁波大学信息科学与工程学院，高等技术研究院，红外材料与器件实验室，浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室，浙江 宁波 315211
3 嘉兴南湖学院，浙江 嘉兴 314001
4 光电信息控制和安全技术重点实验室，天津 300308
高双折射光纤对线偏振光具有强的偏振保持能力，因此，开发中红外高双折射光纤对于高效使用高偏振中红外激光意义重大。本研究团队对具有最大双折射值的一字型悬吊芯结构进行了参数优化，结果表明：当矩形芯的长宽比a/b＝3.6时，在波长1.55 μm处，双折射能达到4.7×10－4，高于传统的石英保偏光纤；当空气孔半径r＝28 μm且两空气孔间距d＝5.1 μm时，双折射值在波长5 μm处高达7.1×10－3；在工作波长范围内，两极化模的限制损耗均低于10－3 dB/m量级。通过实验制备了结构最优的一字型硫系悬吊芯光纤，其在波长5 μm处的双折射高达4.6×10－3，接近石英光子晶体光纤的双折射水平。
王莹莹 1张楠 2张培晴 1,3,4,5王训四 1,3,4,5戴世勋 1,3,4,5,*
1 宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室，浙江 宁波 315211
2 南京大学电子科学与工程学院，江苏 南京 210093
3 浙江省光电探测材料及器件重点实验室，浙江 宁波 315211
4 先进红外光电材料及器件浙江省工程研究中心，浙江 宁波 315211
5 红外材料及器件研究浙江国际科技合作基地，浙江 宁波 315211
制备了具有全正色散特性的Ge-As-Se-Te双包层拉锥光纤，并研究了其中的红外超连续谱输出特性。所采用的拉锥光纤的纤芯直径为12 μm，外包层直径为108 μm，锥区长度为9.8 mm。利用6 μm的飞秒激光泵浦10 cm长的拉锥光纤，获得了1.5～14.3 μm的超连续谱输出。与同样纤芯直径的单包层拉锥光纤相比，双包层结构不仅增强了光纤的机械强度，还减少了泵浦能量在锥区的损耗，进一步拓宽了超连续谱的宽度。模拟计算结果表明，该超连续谱具有高的相干性。
1 宁波大学高等技术研究院 红外材料及器件实验室， 浙江 宁波 315211
2 宁波大学 信息科学与工程学院， 浙江 宁波 315211
现有的微球谐振腔大多利用微纳光纤锥的倏逝波场为微球提供泵浦能量，这是因为其具有较高的模式耦合效率，但在实际应用中这种耦合方法欠缺一定的灵活性，且需要配备精密的耦合装置。本文探究了使用未拉锥的截断光纤从不接触微球的自由空间直接向微球导入泵浦光的可行性。在典型的Nd3+掺杂碲酸盐玻璃微球/光纤锥耦合系统的基础上，用一根连接泵浦光源的截断光纤从自由空间直接照射微球的中心或边缘部位，可测出微球/光纤锥耦合系统的激光输出功率相对于原耦合系统明显提升；在关闭连接光纤锥的泵浦源而仅使用自由空间泵浦源的条件下，仍可获得明显的单纵模激光现象。本文利用时域有限差分法和几何光束追迹法的仿真模型还原了上述自由空间耦合法的全过程。仿真与实验结果表明，这种自由空间耦合法有潜力成为常规光纤锥耦合法的一种辅助泵浦方法，为需要更高泵浦功率或更多泵浦波长选择的实验场合提供解决方案。
自由空间泵浦 微球激光器 稀土掺杂 回廊模 free-space coupling microsphere laser rare earth ions doping whispering gallery mode
1 宁波大学信息科学与工程学院, 高等技术研究院, 红外材料与器件实验室, 浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室, 浙江 宁波 315211
3 嘉兴学院南湖学院, 浙江 嘉兴 314001
基于挤压技术制备新型七芯光纤。首先通过蒸馏纯化工艺和传统熔融淬冷法制备了As2Se3和As2S3两种玻璃,采用改进的分离式挤压法制备了光纤预制棒,并结合聚合物层的高温涂覆保护获得了结构完整的新型七芯硫系玻璃光纤,该光纤的数值孔径分布范围高达1.20~1.45。采用截断法测试了该光纤的损耗,最低损耗约为1.9 dB/m@4.4 μm,最后将飞秒激光结合光参量放大器(OPA)作为泵浦源测试了该光纤的非线性性能,在14 cm长的七芯光纤中获得了谱宽范围为1.5~12 μm的超连续谱输出。结果表明,该七芯硫系光纤具有良好的非线性性能,在中红外光学领域具有重要的应用价值和研究意义。
光纤光学 七芯光纤 硫系玻璃 挤压法 中红外超连续谱 光学学报
2021, 41(10): 1006003
1 宁波大学信息科学与工程学院 高等技术研究院 红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室, 浙江 宁波 315211
3 嘉兴学院 南湖学院, 浙江 嘉兴 314001
采用熔融淬冷法制备了两种浓度的Pr3+掺杂GeSe2-Ga2Se3-CsI(GGC)硫卤玻璃。在2.0 μm激光激励下,比较了玻璃片(2 mm)和玻璃柱(6 mm)的荧光发射光谱。用Judd-Ofelt理论计算分析了Pr3+掺杂Ge-Ga-Se-CsI硫卤玻璃的强度参数Ωi(i=2,4,6)和辐射寿命τrad等光谱参数。通过拟合衰变曲线,测得了玻璃的荧光寿命值(0.5% Pr3+: 3.08 ms)。所制备的光纤具备双包层结构,通过截断法得到光纤在7.6 μm处的最低损耗为2.27 dB/cm。
硫卤玻璃 Judd-Ofelt理论 辐射寿命 光纤损耗 chalcohalide glass Judd-Ofelt theory radiative lifetime fiber loss
