中红外光纤合束器可将多个低功率的中红外激光器进行合束，从而实现较高的功率输出。本工作研制了一种7×1硫系玻璃光纤合束器（未熔接输出光纤），评估了其中红外传输特性。该光纤合束器由As₄₀S₆₀/As₃₈S₆₂光纤组束熔融拉锥而成，初始光纤的纤芯直径和包层直径分别为200 μm和250 μm，数值孔径为0.38~0.35（@2~6 μm），拉锥比例R为3和4，锥形过渡区长度为2 cm。测试结果表明：当R=3时，制备的光纤合束器在3 μm和4.6 μm波长的端口传输效率分别为>90%和>87%；当R=4时，制备的光纤合束器在3 μm和4.6 μm波长的端口传输效率分别为>88%和>85%；光纤合束器输出端的光纤单丝之间未发生明显串扰。

为进一步提高硫系光纤的光敏性，基于光纤法布里-珀罗标准具原理研究了As₂S₃硫系光纤在轴向张力作用下的光敏性，结果表明施加轴向张力能显著提高其光敏性。与未施加轴向压力相比，在第一快过程中，光致折射率负变化幅度减小，经历的时间可缩短至数十秒；在第二慢过程中，光致折射率变化Δn加快朝正方向恢复，在一定张力作用下光致折射率变化Δn出现正增长，Δn增长幅度可达到5.41×10^-3。基于这一显著光敏性刻写了As₂S₃硫系光纤Bragg光栅，在70~110 s的短曝光时间内，光栅透射深度平均值达到了9.46 dB，且光栅光谱质量良好。本研究为制备高反射率硫系光纤光栅提供了新思路和新途径。

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。

中红外光源在**安全、食品安全、光谱分析等**或国民经济的重要行业有着重要的应用。近年来, 稀土离子掺杂硫系玻璃和光纤的研究主要集中在提高稀土离子溶解度、降低稀土离子局域声子能量和敏化离子共掺等方面。在玻璃和光纤中获得了Dy3+、Pr3+、Dy3+、Tb3+、Sm3+等稀土离子的中红外荧光, 这种宽带中红外荧光在传感领域得到了应用, 实现了CO2、CH4等气体的传感。本文综合评述了稀土掺杂中红外硫系玻璃和光纤的研究进展, 讨论了影响硫系玻璃光纤中红外发光的各种因素, 包括稀土离子溶解度、稀土离子周围声子能量、敏化离子间能量传递和杂质损耗等, 重点总结了宽带中红外荧光在气体传感领域的研究进展, 指出对于稀土离子掺杂硫系光纤气体传感器的研究有5个方面存在不足。如何在稀土掺杂玻璃光纤中获得中红外激光仍是一个急需研究的方向, 除了从有源光纤制备(基质选择、稀土离子共掺、局域结构调控、预制棒玻璃提纯等)的角度来寻求解决方案, 还需要从光纤光栅刻写技术、泵浦激光器功率和波长调谐方面进行研究。稀土掺杂中红外硫系光纤凭借其小巧、紧凑以及经济性等优点展现出巨大的应用潜力, 未来在多个领域的物质检测方面将实现广泛应用, 具有巨大的应用前景。

硫系玻璃具有超宽的红外光谱透过范围、极高的线性和非线性折射率,已成为目前唯一能产生中远红外超连续(SC)谱输出的光纤基质材料, 近三年来国际上在此领域取得了系列重要进展。从硫系阶跃型光纤、微结构光纤和拉锥光纤中的红外超连续谱输出以及光谱相干性、全光纤化SC光源等几个方面综述了硫系玻璃光纤的最新研究进展。

硫系玻璃具有较宽的红外透过范围及极高的线性和非线性折射率。综述了基于受激布里渊散射效应的硫系玻璃光器件研究进展,以及硫系光纤和波导器件在布里渊激光器、慢光产生和微波光子滤波器等领域的应用现状,指出了研究中存在的问题,并展望了其发展前景。

实验研究了低损耗硫系玻璃As₂S₃光纤的纤芯在532 nm近带隙光照射下的光敏性。实验结果表明,光开始照射时其纤芯的光致折射率变化朝负方向快速减小,然后随着光照时间延长,折射率变化朝正方向缓慢恢复增加。这两个过程经历的时间和折射率变化的大小均取决于光照功率。光照功率增大到一定阈值时,在恢复过程中,光致折射率变化出现正增加,且随光照功率继续增大和曝光时间延长,折射率变化可增加到约3×10 ^-3。另外,实验初步制备了As₂S₃光纤的布拉格光栅,曝光期间其中心波长先蓝移,后恢复并红移。同时,实验还发现,在近带隙光照下As₂S₃光纤出现光阻断效应现象, 其截止效率约为55%。

采用熔融淬冷法制备了Ge₁₅Sb₂₀S e65硫系玻璃,并拉制成直径为500 μm的裸玻璃光纤,损耗测量结果显示光纤在6 μm波长处的最低损耗为1.68 dB/m。利用自行搭建的自动光纤拉锥平台拉制了腰锥直径分别为20,100,250 μm的拉锥光纤,并对不同浓度的乙醇溶液进行了光谱分析检测实验,最后基于光纤倏逝波理论用COMSOL Multi physics软件仿真了三种不同腰锥直径的锥形光纤对乙醇溶液的传感灵敏特性,与实验结果进行了对比。

讨论了红外光纤传像束的学术意义和制备工艺，制备了一种硫系玻璃红外光纤传像束并进行了专门的性能测试。选用As40S58Se2、As40S60作为芯棒和皮管玻璃组分，采用管棒法拉制成纤，利用人机结合的排丝工艺制备出了单丝直径为50 μm，纤芯直径为40 μm，576元正方形排列的红外光纤传像束。搭建了相应的实验测试平台， 对光纤束排列规则度、断丝率、光学效率及传像束引起系统调制传递函数（MTF）下降量等指标进行了测试。测试表明，传像束断丝率为2.7%，衰减损耗低于0.5 dB/m，光学效率约为31%，在红外光纤传像系统中光纤传像束引起的MTF下降量小于10%。最后，利用研制的红外传像束完成了红外成像实验，结果表明，红外光纤传像束能够实现良好的红外成像。

中红外激光覆盖了许多分子吸收特征谱线, 在**遥感测距、环境监测、大气通信、生物工程、医疗、加工等领域有着重要的应用价值和广阔的发展前景。利用稀土掺杂硫系玻璃光纤制备光纤激光器是直接获得3~5 μm波段中红外激光的有效途径。综述了国内外稀土掺杂硫系光纤的最新研究进展以及硫系光纤掺杂的主要问题, 讨论了中红外硫系玻璃光纤发展中存在的难点, 对中红外稀土掺杂硫系玻璃光纤的研究方向和发展前景进行了展望。