? 用于高功率激光傳輸的中紅外單模Ge-As-S光纖研究 - 硫系玻璃 | 寧波大學紅外材料及器件實驗室
研究進展
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用于高功率激光傳輸的中紅外單模Ge-As-S光纖研究
作者: irglass 時間: 2022-04-26 瀏覽:213 次

       近日,我室博士研究生梁曉林(第一作者)和王訓四研究員(通訊作者)在期刊Journal of Lightwave Technology(IF=4.142)上發表題為“Mid-Infrared Single-Mode Ge-As-S Fiber for High Power Laser Delivery”的論文(ISSN: 1558-2213, 2022, 40(7), 2151-2156. https://doi.org/10.1109/JLT.2021.3130182)

       硫系光纖在紅外波段具有超寬頻譜透光和超高三階非線性等特性,在光纖傳感和光纖激光器等領域具有非常廣泛的應用潛質。硫系光纖作為目前唯一可以傳輸4 µm以上波長中紅外激光的光纖,其技術水平對中遠紅外光纖激光器的發展至關重要,但當前傳統硫系光纖在4 µm以上僅傳輸毫瓦級激光。本文以高閾值的Ge-As-S玻璃材料為基礎,開創了以擠壓法制備Ge-As-S單模光纖的先例,并詳細研究了激光傳輸性能和光纖損傷情況。該光纖可在3.8–4.7 µm波長下承受6.2 W的中紅外激光,即在大氣環境下功率密度為1.97 MW/cm2,并且光纖表面未造成明顯損壞。另外,通過測量光纖表面溫度和估算光纖傳能時光纖中的溫度分布,研究了光纖傳能的熱動力學,結果表明光纖在3.8–4.7 µm下可以傳輸超過10 W的中紅外激光。此外,通過比較傳統As-S光纖和Ge-As-S光纖的自聚焦效應,發現Ge-As-S光纖的臨界功率遠大于傳統As-S光纖,并且隨著波長的增加,兩者之間的差異逐步增加。

圖1(a)Ge-As-S玻璃的透過圖;(b)Ge-As-S玻璃光纖的損耗圖

圖2(a)3.8–4.7 µm波長激光通過0.5 m長光纖的輸出功率與輸入功率關系(插圖為輸出光斑圖);(b)光纖傳能時光纖端面的表面溫度與輸入功率變化的關系圖

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