红外与激光工程
2023, 52(5): 20230132
1 武汉理工大学机械工程学院，湖北 武汉 430070
2 武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室，湖北 武汉 430070
研究了弯曲损耗对分布式光纤拉曼测温解调的影响，从理论上分析了单路解调算法和双路解调算法的解调原理，并通过实验验证了两种解调算法对存在多处弯曲损耗光纤的温度解调可行性。实验结果表明，两种解调算法均可适用于已发生弯曲损耗光纤的温度解调，但对于发生弯曲损耗位置附近的光纤，单路解调算法的准确度和波动性优于双路解调算法。
光纤光学 分布式光纤测温系统 温度解调算法 光纤损耗 激光与光电子学进展
2023, 60(5): 0506004
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
管棒法加工的氟锆酸盐玻璃光纤预制棒表面和亚表面存在缺陷,这会增加氟锆酸盐玻璃光纤的界面损耗并降低光纤强度。研究了一种非水有机溶液体系的表面处理剂,其中溶剂是乙醇和戊醇的混合物,酸是盐酸和草酸的混合物,添加剂是二氯氧化锆和乙二胺四乙酸的混合物。相比于常规的水溶液体系的表面处理剂,该处理剂能更有效去除光纤预制棒的表面和亚表面缺陷,并且不存在水侵蚀表面引起的水化层和沉积杂质,降低了光纤拉制过程中的析晶和失透风险,可大幅增大光纤强度并降低光纤的损耗。光电子能谱(XPS)显示,利用该处理剂处理过的氟锆酸盐玻璃表面和本体的组分含量更接近。原子力显微镜(AFM)观测结果显示,利用该处理剂处理过的氟锆酸盐玻璃的表面粗糙度更低。实验结果表明,由该表面处理剂处理过的光纤预制棒拉制的光纤损耗更低且抗拉强度更强。说明对于氟锆酸盐玻璃光纤预制棒而言,非水有机溶液体系的表面处理剂比传统的水溶液体系表面处理剂更为合适。
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
许昌许继软件技术有限公司, 河南 许昌 461000
为了提高基于拉曼散射分布式光纤温度传感器的测量准确度和稳定性,提出了一种自动补偿光纤损耗、光纤色散和系统波动的温度解调方法,并进行实验验证。通过采样值对Stokes和Anti-Stokes散射光的损耗系数进行实时计算,并对二者的差异进行动态补偿,弥补了温度测温准确度随光纤长度增加而下降的缺点。采用linear插值算法对因光纤色散效应导致Stokes和Anti-Stokes背向散射光信号的错位进行修正,消除了升温处两侧因色散导致的温度异常点,提高了温度测量准确度。最后根据采样值和环境温度值对系统的波动性进行修正,减小了温度解调值波动范围。实验结果表明:经过修正后的系统在8 km处温度的测量误差范围从-2.72%~7.24%缩小为-0.34%~1.04%,整条光纤的温度波动性从-0.0128~1.6181 ℃下降为-0.8991~ 0.6476 ℃。
光纤光学 分布式光纤温度传感器 光纤损耗 光纤色散 系统波动 linear插值算法 激光与光电子学进展
2020, 57(17): 170602
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
利用熔融淬冷法制取了 (Ge10Te43)90-AgI10和Ge10Sb10Se80玻璃，并采用挤压法制成了一种对环境无害的双材料类芯包结构的悬吊芯光纤.制成的光纤具备3~11 μm的宽谱透光性，其最低损耗仅为0.5 dB/m.讨论了GeTe-AgI悬吊芯光纤的光场模式和红外激光光斑，并利用中红外光参量放大器进行激光泵浦，获得了光谱宽度为1.6~8.9 μm的超连续谱输出.
硫系玻璃 中远红外 悬吊芯光纤 光纤损耗 超连续谱 Chalcogenide glass Mid far-infrared Suspended-core fiber Fiber loss Supercontinuum 光子学报
2019, 48(11): 1148020
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
为了制备无砷红外硫系光纤,采用熔融-淬冷法和蒸馏提纯工艺熔制了高纯度的Ge20Se79Te1和Ge20Se80两种玻璃,基于优化的掏心挤压法制备出具有理想芯包结构的Ge-Se光纤预制棒。拉丝后的Ge-Se光纤在7.5~8.7 μm波段的平均损耗为4.8 dB/m,其中在7.7 μm处达到3.2 dB/m的最低损耗。利用中红外光参量放大器作为抽运源,抽运17 cm长的Ge-Se光纤探究谱宽和抽运波长、抽运功率的关系,获得了光谱宽度为1.5~11.2 μm的平坦超连续谱。
光纤光学 硫系玻璃 红外光纤 绿色环保 光纤损耗 超连续谱 激光与光电子学进展
2019, 56(17): 170618
1 暨南大学光子技术研究院, 广东 广州 511443
2 浙江大学光电科学与工程学院, 浙江 杭州 310027
光纤激光器在工业、医疗和**等领域应用广泛,而增益光纤的研究对光纤激光器的发展起着重要的推动作用。微晶玻璃光纤将强晶体场环境引入光纤中,在高效率、可调谐光纤激光器领域具有独特而重要的应用前景。此外,微晶玻璃光纤中可控制地析出非线性晶体,实现激光频率转换,进一步拓宽光纤的应用领域。介绍了微晶玻璃光纤的概念与光学特性;重点讲述稀土离子掺杂、过渡金属离子掺杂、量子点掺杂及倍频微晶玻璃光纤的研究进展;对微晶玻璃光纤的制备技术进行深入分析与讨论;最后对微晶玻璃光纤的未来发展前景进行展望。
光纤光学 微晶玻璃光纤 管中-熔体共拉法 光纤损耗 激光与光电子学进展
2019, 56(17): 170609
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
在超低色散零点的红外硫系玻璃光纤的需求背景下,选择两组Ge-Se基的硫系玻璃组分进行对比实验研究。通过对比各组分的特性参数,优化出合适的玻璃组分,并进行光纤拉制。研究结果表明:随着碘的摩尔分数从5%增至40%,玻璃的红外透过性得到显著提高,近红外吸收的截止波长出现明显蓝移,光学带隙逐渐增大,折射率减小,色散零点波长蓝移,玻璃转变温度降低,热膨胀系数逐渐增大;通过截断法得到了2.5~11.5 μm光谱范围内的光纤损耗图谱,在5.9 μm处的最小光学损耗约为16.9 dB/m。
光纤光学 直接光学带隙 截断法 硫系玻璃 材料色散 零色散点波长 光纤损耗
1 宁波大学 信息学院 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
为了探究碘元素对贫S基(GeS1.5)100-xIx和(GeS2)100-xIx(x=5,10,20,30,40)两个系列玻璃性质的影响, 用快速真空和高温熔融淬冷技术制备了这两个系列的玻璃样品, 对比测试了两组样品的密度、近红外吸收光谱、红外透过光谱、折射率、光学带隙和热膨胀, 并在折射率数据的基础上计算了材料零色散波长.研究表明: 随着碘含量的增高, 近红外吸收截止波长发生明显的蓝移现象, 玻璃转变温度和软化温度明显下降, 玻璃的转变温度范围分别为222~330℃和236~332℃, 软化温度范围分别为267~375℃和282~364℃, 膨胀系数增大, 红外透过性明显提高, 光学带隙逐渐增大.通过扫描电子显微镜测定了玻璃组分的归一化质量比, 并对比了抽真空时有无液氮冷却情况下玻璃原料中碘的含量损失差异, 结果表明使用液氮冷却方法会增强玻璃中的杂质吸收峰.优化了玻璃制备工艺, 采用高温聚合物做保护层对(GeS1.5)60I40玻璃进行了拉丝实验, 测得其最低损耗为2.8 dB/m.
硫卤玻璃 光学带隙 材料色散 中远红外 光纤损耗 Chalcohalide glass Optical band gap Material dispersion Mid and far-infrared Loss of fiber
