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用于高功率激光传输的中红外单模Ge-As-S光纤研究
作者: irglass 时间: 2022-04-26 浏览:364 次

       近日,我室博士研究生梁晓林(第一作者)和王训四研究员(通讯作者)在期刊Journal of Lightwave Technology(IF=4.142)上发表题为“Mid-Infrared Single-Mode Ge-As-S Fiber for High Power Laser Delivery”的论文(ISSN: 1558-2213, 2022, 40(7), 2151-2156. https://doi.org/10.1109/JLT.2021.3130182)

       硫系光纤在红外波段具有超宽频谱透光和超高三阶非线性等特性,在光纤传感和光纤激光器等领域具有非常广泛的应用潜质。硫系光纤作为目前唯一可以传输4 µm以上波长中红外激光的光纤,其技术水平对中远红外光纤激光器的发展至关重要,但当前传统硫系光纤在4 µm以上仅传输毫瓦级激光。本文以高阈值的Ge-As-S玻璃材料为基础,开创了以挤压法制备Ge-As-S单模光纤的先例,并详细研究了激光传输性能和光纤损伤情况。该光纤可在3.8–4.7 µm波长下承受6.2 W的中红外激光,即在大气环境下功率密度为1.97 MW/cm2,并且光纤表面未造成明显损坏。另外,通过测量光纤表面温度和估算光纤传能时光纤中的温度分布,研究了光纤传能的热动力学,结果表明光纤在3.8–4.7 µm下可以传输超过10 W的中红外激光。此外,通过比较传统As-S光纤和Ge-As-S光纤的自聚焦效应,发现Ge-As-S光纤的临界功率远大于传统As-S光纤,并且随着波长的增加,两者之间的差异逐步增加。

图1(a)Ge-As-S玻璃的透过图;(b)Ge-As-S玻璃光纤的损耗图

图2(a)3.8–4.7 µm波长激光通过0.5 m长光纤的输出功率与输入功率关系(插图为输出光斑图);(b)光纤传能时光纤端面的表面温度与输入功率变化的关系图

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