论文摘要
硫系玻璃具有高折射率和非线性折射率、优异的红外透过性能、低声子能量以及独特的光敏性和各种光致效应等特点,在医疗检测、空间消零干涉仪、中红外传感等诸多领域具有重要的应用价值。硫系玻璃本身的高非线性以及中远红外透过性能,使得硫系光纤成为目前产生中远红外超连续（supercontinuum,SC）谱的最佳介质。一直以来,光纤损耗都是制约硫系光纤进一步发展的最大因素,因此如何通过改进提纯工艺减少杂质含量,以达到降低光纤损耗的目的一直是硫系玻璃及光纤研究的重点之一。本文根据现有的硫系玻璃制备与提纯工艺,选取稳定性良好、制备工艺成熟的As2S3玻璃和中红外透过范围广、抗析晶能力强的As40Se40Te20玻璃作为主要的研究对象,针对玻璃组分研究并开发了2种低损耗硫系光纤的制备工艺,并通过光参量放大器（optical parametric amplifier,OPA）进行泵浦,研究了泵浦波长和泵浦功率对SC谱输出特性的影响。具体的研究内容和获得的结果如下:（1）研究了玻璃熔制温度、熔体静置时间、退火温度等参数对于硫系玻璃成型的影响。研究了原料多次动态蒸馏、整体蒸馏、添加除氧剂、添加除氢剂等提纯工艺,最终探索出了多种提纯工艺相结合的高纯硫系玻璃制备技术。（2）研究了用于制备As-S和As-Se-Te阶跃光纤的隔离挤压技术和光纤拉制技术,并制备出了芯包比分别为1:25和1:5的As2S3光纤以及As40Se40Te20光纤。As2S3光纤最小损耗为1.76 d B/m,As40Se40Te20无包层光纤和阶跃光纤的最小损耗分别为1.70 d B/m和5.65 d B/m。（3）在反常色散区使用不同泵浦功率和波长对As2S3光纤进行泵浦,获得了覆盖1.48.5μm的SC谱输出。分析发现:低功率时,SC谱的展宽程度会随着泵浦功率的提高而增加,但存在一个最佳泵浦功率;泵浦波长位于反常色散区且靠近零色散波长（zero dispersion wavelength,ZDW）时更容易获得较宽的SC谱输出。（4）在正常色散区使用不同泵浦功率和波长对As40Se40Te20光纤进行泵浦,获得了最宽覆盖1.813μm的超连续谱输出。实验结果表明:在远离ZDW（9.4μm）的正常色散区,较短泵浦波长也可以产生更宽的SC光谱。本文通过研究As2S3和As40Se40Te20光纤制备技术,建立了低损耗硫系光纤的制备工艺,为制备低损耗的硫系光纤提供了详细的试验参数。并进一步研究了2种光纤的超连续谱输出,分别获得了1.48.5μm和1.813μm的宽带超连续光谱。硫系光纤的中红外超连续再生光谱,特别是覆盖213μm的超宽带输出光谱,有望开发成新一代中红外宽带光源,在中红外气体传感、激光医疗、飞秒光子显微成像、激光加工等领域有着重要的应用。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 杨磊
导师: 聂秋华,许银生
关键词: 硫系玻璃光纤,玻璃提纯,超连续谱
来源: 宁波大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技
专业: 物理学,无机化工,无线电电子学
单位: 宁波大学
分类号: TN253;TQ171.1
DOI: 10.27256/d.cnki.gnbou.2019.000490
总页数: 77
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