碲化物微结构光纤应用于中红外超连续谱的产生

由于强的红外吸收,石英玻璃材料拉制成的光纤或微结构光纤在中红外波段的传输损耗很大.为产生中红外波段的超连续谱,须使用在该波段具有高透过率的非石英材料来拉制光纤或微结构光纤.碲化物材料本身具有高非线性,所以光纤色散设计是实现宽带、平坦超连续谱输出的重要条件.为了实现全光纤结构的超连续光源,选用1.55 μm和2.0 μm...     

两级光纤中的中红外超连续谱产生

利用数值方法求解了广义非线性薛定谔方程,分析了中红外超连续谱在两级光纤中的产生机制。模拟结果表明,自相位调制、受激拉曼散射和色散波放大使频谱在带两个零色散波长的高非线性SF57光子晶体光纤(PCF)中得到了极大的展宽。在较短的SF57-PCF中,获得了3 dB功率谱覆盖范围为1800~3500 nm的高带宽、平坦度好的中红外超连续谱。而且,超连续谱的长波长边沿随着抽运脉冲峰值功率的增大而进一步展宽。     

高功率全光纤中红外超连续谱激光源

报道了一个高功率全光纤结构的中红外超连续谱激光源,该光源由1.55μm纳秒脉冲掺铒光纤激光器、包层抽运掺铥光纤放大器以及单模ZBLAN光纤组成。首先利用单模光纤将1.55μm纳秒脉冲激光频移至2.0μm波段,然后利用掺铥光纤放大器对其进行功率放大,最后利用ZBLAN光纤使掺铥光纤放大器输出的光谱进一步向中红外长波长方向扩展。当掺铥光纤放大器输出功率为3.95W时,ZBLAN光纤产生了2.2W的中红外超连续谱激光输出,相应的光谱范围为1.9~3.75μm,10dB光谱带宽大于1600nm。此外,通过增加掺铥光纤放大器的平均输出功率,中红外超连续谱的输出功率得到了进一步提高,当耦合进单模ZBLAN光纤的平均功率为21W时,中红外超连续谱的平均输出功率达到了16.2W,相应的光谱范围为1.9~3.5μm。     

一种适合低阈值中红外超连续谱产生的新型微结构光纤

提出并设计了一种适合低阈值中红外超连续谱产生的新型微结构光纤.采用多极法对光纤的传输常数和模场分布进行计算.计算结果表明,光纤在中红外波段具有极高的非线性系数、平坦的色散曲线、极低的模式限制损耗以及良好的单模传输特性,在2.2 μm和3.32 μm处分别有一个零色散点.采用分步傅里叶的数值模拟方法,研究了光纤中超连续谱...     

微结构硫化物光纤中中红外超连续谱的产生

采用微结构硫化物光纤,以非线性薛定谔方程(NLSE)为理论模型,利用分步傅里叶计算方法,研究了输入脉冲的中心频率和脉宽对中红外超连续谱(SC)的影响。采用的微结构硫化物光纤具有较高的非线性效应和两个零色散波长(ZDW),且第二个零色散波在中红外波段,有利于中红外超连续谱的产生。通过仿真发现,输入脉冲的中心频率和脉宽对连续谱的产生都有很大影响。数值仿真中,输入具有不同频率和脉宽的脉冲,输入波长接近零色散点时较远离色散点时产生的中红外超连续谱要宽。而且,在保持峰值功率不变的情况下,脉宽对频谱展宽程度没有影响,但是较短脉冲产生的中红外超连续谱更为平坦。     

基于硫系光纤的中红外超连续谱及其相干性研究进展

硫系玻璃具有优良的中远红外透过性能和极高的非线性系数,是目前实现中红外超连续谱的优秀候选材料。近年来,国内外研究人员通过对光纤基质材料的调整、结构参数的优化、泵浦方式的改进等手段不断优化基于硫系玻璃光纤的超连续谱输出特性。本文回顾了硫系光纤生成超连续谱的研究历程,从谱宽、功率和相干性等方面综述了阶跃型光纤、微结构光纤、拉锥光纤三种类型硫系光纤在国内外取得的最新进展,并对研究中存在的问题及发展趋势进行了分析与展望。     

拉锥光纤产生超连续谱的研究进展

随着拉锥理论的发展和拉锥工艺的提高,拉锥光纤中超连续谱的产生成为近年来的研究热点。通过拉锥,可以灵活调整光纤的色散和非线性效应,对超连续谱的产生具有重要意义。首先简要介绍了拉锥技术,然后分别介绍了拉锥普通光纤和拉锥光子晶体光纤中超连续谱产生的研究进展,最后对拉锥光纤产生超连续谱的发展和应用作了展望。     

13W全光纤中红外超连续谱光源

<正>和传统的石英光纤相比,硫系元素光纤、亚碲酸盐光纤、氟化物光纤等软玻璃光纤在中红外波段具有较低的传输损耗,以这些软玻璃光纤为非线性介质产生中红外超连续谱的研究均有报道。然而,在高功率中红外超连续谱的实验研究中,ZBLAN(组分为ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF)氟化物光纤表现出了更为优越的性能。2009年,美国密西根大学以     

Design of nonlinear photonic crystal fibers with ultra‐flattened zero dispersion for supercontinuum generation

The study reports on the design and performance of two air‐filled and two partial ethanol‐filled photonic crystal fiber (PCF) structures with a tetra core for supercontinuum generation. The PCFs are nonlinear with ultra‐flattened zero dispersion. Holes with smaller areas are used to create a tetra‐core PCF structure. Ethanol is filled in the holes of smaller area while the larger holes of cladding region are air‐filled. Optical properties including dispersion, effective mode area, confinement loss, normalized frequency, and nonlinear coefficient of the designed PCF structures are investigated via full vector finite difference time domain (FDTD) method. A PCF structure with lead silicate as wafer exhibits significantly better results than a PCF structure with silica as wafer. However, both structures report dispersion at a telecommunication wavelength corresponding to 1.55 μm. Furthermore, the PCF structure with lead silicate as wafer exhibits a very high nonlinear coefficient corresponding to 1375 W^?1 km^?1 at the same wavelength. This scheme can be used for optical communication systems and in optical devices by exploiting the principle of nonlinearity.     

Photonic crystal fibers for supercontinuum generation

Photonic crystal fibers (PCFs) present a wavelength-scale periodic microstructure along their length.Their core and two-dimensional photonic crystal might be based on varied geometries and materials,al...     

基于色散调制硒化锌脊形波导产生超连续谱

研究了基于色散调制硒化锌脊形波导中红外超连续谱的产生,仿真表明通过调整波导中波导芯层和包层之间的折射率差距和结构参数,零色散波长可以转移到更短的波长。用2 μm厚的Ge₅As₁₀S₈₅玻璃作为包层,可以将光场限制在4和8 μm宽的波导中。为了解泵浦波长和结构参数对超连续谱产生的影响,模拟5 cm长波导在不同条件下产生的超连续谱。我们的结果表明,泵浦波长和功率以及波导参数是影响超连续谱展宽的主要原因。研究发现,4 μm宽硒化锌波导在4.5 μm波长20千瓦峰值功率下可以产生3.0～12.2 μm（大于2倍频程）超连续谱,这有利于片上超连续光源应用在生物医学成像、中红外环境和工业传感上。     

利用单模光纤中调制不稳定性产生超连续激光光谱的研究

根据皮秒光脉冲在光纤中传输时所满足的非线性薛定谔方程,利用数值模拟方法,研究了利用准连续波作为初始输入脉冲、利用单模光纤中的调制不稳定性和光子晶体光纤的高非线性效应产生超连续激光光谱（SC）的新方法。探讨了SC的形成机理,研究了不同条件下SC的形成过程,研究结果表明：准连续波光脉冲峰值功率越高、初始脉宽越宽,越有利于SC的产生;超连续谱向长波长方向的展宽要受到光子晶体光纤长度的影响,要想获得平坦的宽带SC,必须采用合适的光子晶体光纤长度。     

用于产生中红外超连续谱的硫系玻璃色散研究

硫系材料由于具有较长波长的红外透光截止波段,且具有较高的线性折射率和高非线性系数,是产生中红外超连续谱激光的理想非线性介质材料。由于泵浦非线性介质一般多采用波长2 m以下的激光源,所以研究材料的色散很有意义。利用4种不同形式的方程拟合了3种硫系玻璃材料As2S3、As2Se3、Ge33As12Se55的折射率随波长的变化曲线,并计算了材料色散曲线,得到了较为理想的结果,3种材料的零色散波长分别为4.8 m、7.2 m、6.1 m。同时证明了对于硫系玻璃材料,不能只利用短波长下的折射率值拟合计算长波长下的折射率。     

基于超连续谱产生的波长转换实验研究

本文对基于超连续谱产生的波长转换进行了实验研究。实验中首先搭建了主动锁模掺铒光纤激光器,然后将其产生的脉冲放大后注入色散位移光纤,利用双通结构获得了超连续光谱,最后用光纤光栅滤波实现了波长转换。实验得到了宽度为80nm的超连续谱,用光纤光栅滤波得到了峰值功率为-37.27dBm,信噪比是26.83dB,脉冲宽度为3ns的转换脉冲。     

Flatly broadened mid-infrared supercontinuum generation in a cascade of thulium-doped silica fiber amplifiers

Single-mode, flatly broadened supercontinuum (SC) generated in a thulium two-stage fiber amplifier spanning nearly the mid-infrared band is reported. The output average power and 10 dB bandwidth of the obtained SC are over 2.3 W and 570 nm (from 1.95 μm to 2.52 μm), respectively. For wavelengths beyond 2.4 μm the output power was 495 mW constituting almost 21% of the total output power. Applying Tm-doped single-mode silica fibers as nonlinear and amplification media it was possible to extend the long wavelength cut-off to 2.7 μm.     

中红外可调谐量子级联激光器研究进展

量子级联激光器(QCL)是中红外波段重要的激光光源,其中,可调谐中红外量子级联激光器具有单纵模、频率可调谐的优点,成为目前研究的热点。可调谐中红外量子级联激光器主要通过分布反馈(DFB)光栅、分布布拉格反射(DBR)光栅、外腔衍射光栅等方法实现。本文介绍了中红外量子级联激光器的基本原理,分别归纳、总结了近年来DFB、DBR可调谐量子级联激光器以及外腔可调谐量子级联激光器的研究进展,讨论了各种可调谐方法的优缺点。最后,对可调谐量子级联激光器的发展趋势进行了展望。     

基于夹层氮化硅波导的可见-中红外超连续谱特性研究

提出一种低厚度氮化硅-蓝宝石-氮化硅夹层波导结构。利用其色散波辐射现象和中红外相位匹配条件,结合波导脉冲传输模型,讨论了夹层波导不同物理尺寸对相位匹配点和光谱展宽的影响,数值模拟获得了0.5~4 μm的超连续谱展宽,并且在-40 dB水平下具有更远中红外色散波产生。通过该模型,详细解释了非线性波导脉冲传输的潜在机制。理论模型分析表明,通过优化氮化硅及蓝宝石夹层的物理尺寸,进而改变相位匹配条件,可以在较宽的波长范围内控制色散波的位置。