分享到:

基于碲酸盐微结构光纤的超连续光源

1引言当一束窄带激光在非线性介质中传输时,在多种非线性效应的协同作用下,光谱会大大展宽,最后输出具有超宽谱带的光,这类光源习惯上被称为超连续光源[1-3]。与其他类型超连续光源不同,基于光纤的超连续光源具有效率高、光束质量好、结构紧凑以及便于携带与集成等特性。尤其在微结构光纤出现之后,全光纤超连续相干光源器件成为宽带光源研究的主要方向[4]。全光纤超连续光源在前沿科学研究、环境监测、医疗、国防安全等领域中有着重要的应用[5-7]。实现宽波段超连续光源是世界上各主要发达国家学术界和工业界努力追求的目标。目前,基于石英光纤的0.3~2μm波段超连续光源已经商业化。与0.3~2μm波段光源相比,波长大于2μm的中红外波段光源[8]有着特点鲜明的不同应用。例如:由于这个波段包含了许多重要分子的特征谱线——“分子指纹谱”,这使得该波段激光成为分子生物学、分子痕迹探测等的理想光源;又由于这个波段覆盖“水与氨基化合物的吸收峰”,可被所有含羟基...  (本文共6页) 阅读全文>>

吉林大学
吉林大学

色散调控的氟碲酸盐微结构光纤及其在超连续谱产生中的应用

碲酸盐玻璃光纤具有非线性折射率高、热稳定性和化学稳定性好等特点,被广泛应用于宽带光放大、光纤激光、光信息处理、超连续光源等器件研制中。为了进一步拓宽该类光纤材料的光透过窗口,最近我们研究组探索出了一种组分为TeO2-BaF2-Y2O3的氟碲酸盐玻璃体系,其透过窗口覆盖0.4~6μm。进一步通过优化光纤制备工艺,克服了氟碲酸盐玻璃光纤拉制过程中容易析晶的问题,拉制出了Ho3+掺杂的氟碲酸盐玻璃光纤,并且获得了高效率的2μm激光输出。另外,我们的前期研究结果表明,该类氟碲酸盐玻璃光纤还有望被用于研制宽波段超连续光源。在攻读博士期间,作者围绕色散调控的氟碲酸盐微结构光纤的设计、制备以及如何实现宽波段超连续光源等方面进行了系统的研究,取得了以下研究结果:(1)设计和制备出了空气包层的氟碲酸盐微结构光纤,通过调节空气孔与纤芯的相对大小实现了对氟碲酸盐光纤色散的大范围调控;进一步设计和制备出色散渐变的氟碲酸盐微结构光纤,其零色散波长从173...  (本文共116页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
吉林大学

基于碲酸盐微结构光纤的超连续光源研究

宽波段全光纤超连续光源在前沿科学研究、光通信、环境监测、医疗、国防安全等领域有着重要的应用。尤其在国防安全领域,由于超连续光源不仅具有宽度可达数千纳米的光谱,而且具有高的亮度和相干性,因此可对各类光电探测器进行全谱覆盖和干扰,实现超宽波段范围内的光电对抗。实现宽波段的超连续光源是国际学术界和工业界努力追求的目标。目前,基于石英微结构光纤的0.32m波段超连续光源研究已经趋于成熟。进一步将超连续光源波长拓展到中红外波段,研制波长大于2m的中红外波段超连续相干光源具有非常重要的意义。由于石英光纤的透过窗口相对较窄(仅覆盖0.32.5m波段),这限制了它在中红外波段超连续光源研制中的应用。为了产生中红外波段超连续相干光源,国内外研究者们已经把目光转向了新型的碲酸盐、氟化物和硫化物微结构光纤,这些光纤的光学透过窗口可覆盖中红外波段。其中,由于碲酸盐微结构光纤具有高的非线性系数、较好的热稳定性和化学稳定性、相对较宽的中红外透过窗口,因此它...  (本文共74页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
吉林大学

基于布里渊激光腔的梳齿间隔大范围可调光学频率梳研究

光学频率梳(简称“光频梳”)在频域为具有等频率间隔的梳齿,在时域为具有固定重复频率的脉冲光。光频梳的应用已经从初期的频率测量,拓展到基本物理常数的精确测定、新一代的全球定位系统、超高精度分子动力学、地外生命的探测、宇宙膨胀的验证、超长距离的超高精度测量、超宽带光通信、光信息处理和激光雷达等方面。目前,光频梳的种类主要包括:基于锁模激光器的飞秒光频梳、基于腔内级联四波混频效应的微腔光频梳、基于电光调制器的光频梳、基于光纤中行波四波混频效应的光频梳等。对于前两种光频梳,由于器件腔长固定的原因,其梳齿间隔的调谐范围非常有限。对于基于电光调制器的光频梳,其梳齿间隔的调谐范围受限于所用调制器的带宽。而梳齿间隔大范围可调的光频梳在光通信、天文、精密测量等领域有着潜在应用。因此,为了进一步拓展光频梳的应用范围,研制梳齿间隔大范围可调的光频梳是很有必要的。在攻读博士期间,作者围绕着如何获得梳齿间隔大范围可调的光频梳以及如何进一步拓宽光频梳的光谱...  (本文共163页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
吉林大学

氟碲酸盐玻璃光纤的设计、制备及其在中红外超连续光源方面的应用

2-5?m波段全光纤超连续光源在红外制导、光电对抗、大气通信、医疗、污染监测、化学气体及危险品监测等领域有着重要应用。目前实现高平均功率(10 W)2-5?m波段超连续光源所用的非线性介质是一种重金属氟化物玻璃光纤——氟化锆基玻璃光纤,其组分为53Zr F_4-20BaF_2-4La F_3-3AlF_3-20NaF(简称ZBLAN)。然而,ZBLAN玻璃光纤的化学稳定性和热稳定性都较差,在空气中使用时容易发生潮解,且其玻璃转变温度仅为265℃,这在一定程度上影响了ZBLAN玻璃光纤在实用化高功率中红外光源研制中的应用。因此,为了进一步提高中红外超连续光源的性能和研制实用化高功率中红外超连续光源,探索具有高化学和热稳定性的新型中红外玻璃光纤是很有必要的。在攻读博士期间,作者围绕着新型中红外玻璃材料、中红外玻璃光纤设计与制备、高功率中红外超连续光源研制等方面进行了系统的研究,取得了以下研究结果:(1)通过优化玻璃组分探索出了具有高...  (本文共154页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
吉林大学

稀土离子掺杂碲酸盐微结构光纤的制备及其光学性能研究

红外光纤激光在光通信、生物医疗、环境污染监测、工业加工、军事以及基础研究等众多领域都有着重要的应用。增益光纤作为红外光纤激光的重要组成部分,其基质材料的选择以及光纤的设计与制备对激光的性能有着重要的影响。传统石英光纤的红外透光窗口相对较窄(300~2500nm)、非线性系数较低且声子能量较高,这在一定程度上限制了其应用范围,尤其是其在中红外波段器件方面的应用。因此,探索新的光纤材料与光纤结构、研究新型光纤的光学性质对推动红外光纤激光的发展具有非常重要的意义。碲酸盐光纤是一类典型的特种玻璃光纤。它具有宽的增益带宽、较低的声子能量、高的非线性系数、较好的热稳定性和化学稳定性。理论上预计,利用碲酸盐光纤作为增益介质,我们可以制得超宽带光纤放大器和中红外波段光纤激光器等。然而,要想研制上述器件,在碲酸盐光纤的制备以及相关器件的研究方面还存在一些亟待解决的问题:(1)带宽问题:Er3+离子掺杂的碲酸盐光纤是目前公认的研制宽带掺铒光纤放大器...  (本文共108页) 本文目录 | 阅读全文>>