中红外低散射损耗As-Se玻璃光纤的制备与性能研究 - 硫系玻璃 | 宁波大学红外材料及器件实验室
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中红外低散射损耗As-Se玻璃光纤的制备与性能研究
作者: irglass 时间: 2024-07-07 浏览:79 次

       近日,我室博士研究生王煜泽(第一作者)和王训四研究员(通讯作者)在Journal of Lightwave Technology上发表了题为“Fabrication of mid-IR As-Se chalcogenide glass and fiber with low scattering loss”的研究论文(2024, 42(9): 3338-3345, IF=4.1)。文章链接:http://dx.doi.org/10.1109/JLT.2024.3353275

        在硫系玻璃制备过程中,金属脱氧剂的加入可有效减少含氧杂质。然而,过量的金属会在基质玻璃中引入大量的背景散射颗粒,并增加光纤的传输损耗。在本文中,我们提出了一种有效的玻璃提纯方案,通过在多级动态蒸馏过程中引入微米级过滤器来解决这个问题。实验结果表明,去除这些颗粒后,20 mm厚的As40Se60玻璃表现出60%的透光过率,接近理论值。进一步的研究表明,在 2.94 μm 激光波长下,低羟基含量的As40Se60玻璃的透过率高达 60.6%。此外,通过隔离挤出方法制备了纤芯尺寸为200 μm的AsSe/GeAsSe光纤,该光纤在5.7 μm处的最小损耗为0.37 dB/m,在2.5至3.5 μm的波长范围内保持约0.5 dB/m的传输损耗。该光纤在10.6 μm的激光波长下能够承受7.2 W的入射CO2激光功率并达到2.33±0.02 kW/cm2的输出功率密度,这高于之前工作中在水冷条件下Ge-As-Se光纤的2.1 kW/cm2的记录。

图1.加载过滤装置对AsSe玻璃动态蒸馏提纯示意图

图2.(a),(b),(c)分别为在AsSe玻璃蒸馏过程中不加载过滤装置、加载100 μm级过滤装置、加载10 μm级过滤装置后的近红外照片;(d)为三种玻璃样品的在约20 mm下的透过光谱。

图3.(a)模拟不同颗粒直径在AsSe光纤中所引起的散射损耗行为;(b)虚线为模拟散射损耗,实线为在动态过程中使用不同金属的无包层光纤损耗(红:Mg;蓝:Al)

 

图4.(a)制备大芯AsSe的光纤损耗谱;(b)10.6 μm激光器对长度为1 m的AsSe光纤进行传能实验