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
东北大学，信息科学与工程学院流程工业综合自动化国家重点实验室，沈阳 110819
碲酸盐玻璃具有较宽传输窗口、低转变温度、高非线性折射率及良好的稀土溶解能力，与其他玻璃体系相比在光纤激光器、放大器、非线性效应以及生化传感等领域表现出明显的优势。首先介绍了碲酸盐玻璃组分和制造工艺；其次分析了玻璃的热稳定性、传输限制、温黏特性及机械性能；然后总结了阶跃型和微结构型光纤预制棒的制备方法，以及碲酸盐光纤的拉制工艺；最后按照温度、磁场、应变、溶液折射率以及气体浓度等待测量分类，综述了碲酸盐玻璃及光纤在生物化学、医疗设备和电力系统等领域的传感应用，并对其应用前景进行了展望。
碲酸盐玻璃 光纤 传感 tellurite glass optical fiber sensor
1 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, 西安 710119
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
3 电子科技大学材料与能源学院, 成都 611731
近/中红外激光和超连续光源在红外光电对抗、生物医疗、遥测感知和激光探测及测距(LIDAR)等领域具有十分重要的应用价值。近年来, 基于软玻璃光纤来产生和传输高亮度近/中红外(特别是2~5 μm)激光方面的研究取得了显著进展。在中红外软玻璃基质中, 具有相对较低声子能的碲酸盐玻璃对于设计近红外和中红外激光器和放大器、高功率中红外激光传输和传感应用无源光纤具有特别的吸引力。本文重点总结了低损耗碲酸盐玻璃的关键制备技术, 并综述了碲酸盐玻璃及光纤在稀土掺杂中红外发光方面的研究进展, 最后对碲酸盐玻璃及光纤应用存在的问题和发展趋势进行了总结和展望。
光学玻璃 碲酸盐玻璃与光纤 低羟基制备技术 散射抑制技术 稀土掺杂 中红外激光 optical glass tellurite glass and optical fiber low hydroxyl preparation technology scattering suppression technology rare earth doping mid-infrared laser
东北大学信息科学与工程学院流程工业综合自动化国家重点实验室，辽宁 沈阳 110819
稀土离子掺杂碲酸盐玻璃及光纤具有荧光特性、良好的抗结晶热稳定性、低转变温度、高非线性、高折射率以及强穿透性等显著优势。随着人们对碲酸盐玻璃研究的不断深入，基于稀土离子掺杂碲酸盐玻璃及光纤制成的荧光传感器因响应速度快、抗电磁干扰能力强、分辨率高和稳定性好等特性在传感领域备受关注。综述了稀土离子掺杂碲酸盐玻璃及光纤的制备方法、特性、工作原理及其在传感领域的应用，从温度传感、压力传感、浓度传感三个方面展开介绍并对其传感应用前景进行了展望。
材料 稀土离子掺杂碲酸盐玻璃 光纤 荧光特性 低转变温度 温度传感 激光与光电子学进展
2022, 59(15): 1516017
1 华东理工大学 材料科学与工程学院, 上海 200237
2 浙江大学 材料科学与工程学院, 浙江 杭州 310027
通过高温熔融法制备了一系列(90-x)TeO2-10Bi2O3-xTa2O5(x=0%, 2%, 4%, 6%, 8%)TBT玻璃样品。拉曼光谱和X射线光电子能谱测试结果显示,随着Ta2O5的加入, 玻璃网络中的［TeO3］与［TeO3+1］向［TeO4］转变, 玻璃网络结构更加致密。这解释了差示扫描量热法测试中TBT玻璃的玻璃化转变温度Tg随Ta2O5的含量增加而增加的变化原因。当Ta2O5从0升高到8%, 吸收光谱以及光学带隙方程计算表明, 玻璃样品的光学带隙和乌尔巴赫能(Urbach)不断降低。使用Z扫描方法测试了各个TeO2-Bi2O3-Ta2O5玻璃样品的三阶非线性光学特性, 结果表明, TBT玻璃的三阶非线性与Ta2O5的加入量呈正相关。当Ta2O5的加入量为8%时, 其三阶非线性极化率为3.30×10-20 m2·V-2(2.36×10-12 esu), 这表明该组成的碲铋酸盐玻璃在非线性光学领域具备潜在的应用价值。
碲酸盐玻璃 氧化钽 非线性光学 tellurite glass tantalum oxide nonlinear optics
Author Affiliations
Abstract
1 College of Opto-Electronic Science and Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
2 Academy of Ocean Science and Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
The power scaling on mid-infrared Raman fibre lasers (RFLs) is in demand for applications in health, environment and security. In this paper, we present the simulated laser behaviours of the tellurite glass RFLs pumped by 300-W Tm-doped fibre lasers (TDFLs) at $2~\unicode[STIX]｛x03BC｝\text｛m｝$ for the first time. By combining the advantages of the TDFLs and tellurite fibre, the output power at $2.35~\unicode[STIX]｛x03BC｝\text｛m｝$ has reached over hundreds of watts by first-order Raman shift. Moreover, the cascaded RFLs have been demonstrated with a wavelength extension greater than $3~\unicode[STIX]｛x03BC｝\text｛m｝$ and output power of tens of watts. To maximize the output power and the slope efficiency of the RFLs, we further analyse the interaction between the Raman gain and cavity loss, which are determined by fibre length and output reflectance of the laser cavity.
mid-infrared fibre lasers Raman fibre lasers stimulated Raman scattering tellurite glass fibre. High Power Laser Science and Engineering
2018, 6(2): 02000e24
燕山大学 信息科学与工程学院 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
提出一种液晶填充碲酸盐玻璃的柚子型光子晶体光纤偏振旋转器, 利用全矢量有限元法, 对液晶填充碲酸盐玻璃的柚子型光子晶体光纤的偏振旋转特性进行数值模拟, 并分析了光纤结构参数、环境温度、工作波长等对光纤偏振旋转特性的影响.研究结果表明: 此种偏振旋转器具有较高的旋转效率、较低的工作串扰和较短的旋转长度, 在工作波长为1.55 μm、偏振角度为45°时, 其值分别达到99.947%、－32.84 dB和197 μm; 另外, 随着光纤薄壁厚度的增加, 旋转长度随之升高, 随着工作波长的变大, 旋转长度随之降低, 随着温度的增加, 旋转长度随之升高.这种新型的光子晶体光纤为偏振旋转器的研发提供了参考.
光纤光学 光子晶体光纤 偏振旋转器 液晶 碲酸盐玻璃 Fiber optics Photonic crystal fiber Polarization rotator Liquid crystal Tellurite glass 光子学报
2016, 45(11): 1106003
1 燕山大学 信息科学与工程学院 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室，河北 秦皇岛 066004
2 燕山大学 电气工程学院，河北 秦皇岛 066004
设计分析了一种基于碲酸盐玻璃的全固态三芯光子晶体光纤偏振分束器.利用三芯光纤中存在的谐振耦合现象，调整光纤结构参量，使某一偏振光无限接近谐振耦合条件产生强耦合，而另一偏振光因远离谐振耦合而耦合程度较弱，实现不同偏振光的分离.该偏振分束器长度短、超宽带、消光比高.在波长1 550 nm处，偏振分束器长度仅为1.14 mm，消光比高达－101.27 dB；消光比小于－20 dB的带宽达到100 nm；消光比小于－10 dB的带宽覆盖了E+S+C+L+U波段，高达350 nm.此全固光子晶体光纤偏振分束器不仅性能优越，结构简单，且全固态的设计结构可有效避免光纤拉制过程中的空气孔坍塌，为设计更优性能的偏振分束器提供了思路.
光纤光学 三芯光子晶体光纤 全固偏振分束器 全固光纤 碲酸盐玻璃 Fiber optics Three-core photonic crystal fibers All-solid polarization splitter All-solid fibers Tellurite glass 光子学报
2016, 45(10): 1023002
1 同济大学 材料科学与工程学院, 上海 201804
2 同济大学 先进土木工程材料教育部重点实验室, 上海 201804
采用熔融冷却法制备了Er3+/Yb3+共掺TeO2-WO3-La2O3-AgNO3玻璃,通过热处理获得了透明含银纳米晶的碲酸盐系统玻璃.测试了不同热处理条件后所得玻璃样品的透过率及受激发射光谱,并使用高分辨透射电镜表征玻璃中的银纳米晶,分析了荧光增强机理.经过390 ℃热处理15 min后,玻璃中析出了银纳米晶.玻璃在银纳米晶引入前后的上转换绿、红光均为双光子吸收.银纳米晶产生的局域电场增强使得含银纳米晶玻璃的上转换发光和近红外发光都有增强,其中上转换绿光强度是不掺AgNO3玻璃的5倍.
碲酸盐玻璃 铒镱共掺 银纳米晶 局域场增强 tellurite glass Er3+/Yb3+ co-doped Ag nanocrystallites local field enhancement
宁波大学 信息学院 光电子功能材料实验室, 浙江 宁波 315211
实验采用高温熔融法制备了一系列Dy3+离子、Tb3+离子单掺或共掺氟氧碲酸盐玻璃样品.测试了不同摩尔含量的Dy3+离子和Tb3+离子的氟氧碲酸盐玻璃样品的密度, 分析了紫外-可见透射光谱、激发光谱、发射光谱、发光衰减曲线, 研究了不同摩尔含量的Dy3+离子和Tb3+离子的氟氧碲酸盐玻璃样品光谱性能及Dy3+离子到Tb3+离子能量传递机理.结果表明: Dy3+离子、Tb3+离子单掺或共掺氟氧碲酸盐玻璃样品的密度均大于5 g·cm－3, 最大可达6.09 g·cm－3;Dy3+离子可以敏化Tb3+离子, 促进其发光, 但当Dy3+离子超过一定浓度后, 会发生离子间浓度猝灭效应, Tb3+离子的发光反而降低.试验测得, Dy3+离子的最佳掺杂浓度为1.0 mol%, 此时, Tb3+离子掺杂浓度为6.0 mol%, Tb3+离子发光效果最强.依据Dexter能量传输理论, 并对Dy3+离子和Tb3+离子的能级图及能级间的跃迁进行分析, 可知Dy3+离子和Tb3+离子间的能量传递方式为非辐射共振传递.
碲酸盐玻璃 稀土掺杂 激发与发射 发光 光谱分析 能量传递 Dexter理论 Tellurite glass Doping Excitation and emission Luminescence Spectral analysis Energy transfer Dexter theory
