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红外团队在Laser & Photonics Reviews发表最新科研成果
发布日期:2017-04-11     作者:    阅读次数:[]

近日,我院红外材料及器件团队研究人员在光学领域顶尖期刊之一Laser & Photonics Reviews(双月刊,年均发文数67篇,影响因子7.486,中科院SCI分区为光学类一区)发表了“Te基硫系光纤2-16um超宽红外超连续谱输出”成果,并被作为当期的内封面章。

超连续谱(SC谱)是指当窄带脉冲在非线性光学介质中,经过一系列非线性效应与色散的共同作用,使得脉冲频谱得到极大展宽的一种光谱。与此同时,2-16um波段中红外波段覆盖了很多生物分子的指纹区(如图2),因此该波段SC 谱相干光源在航天、生物医学、中红外传感、物种识别、污染物监测等诸多前沿的技术领域具有重要的应用前景。常见的石英玻璃材料在中红外区域较强的多声子吸收效应限制了其SC谱向中红外波段的扩展。目前中红外乃至远红外(8-14um)SC谱的研究主要以非石英的多组分玻璃光纤为主,包括氟化物、碲酸盐和硫系玻璃光纤。其中,硫系光纤不仅能透中红外和远红外波段,而且非线性系数极高,是目前唯一可产生覆盖中红外到远红外波段的高非线性光纤。硫系玻璃光纤中以Te基玻璃的红外透过范围最宽,但Te基硫系玻璃国际上普遍存在机械强度差、易析晶,软化温度低等缺点,尤其是Te基硫系光纤制备难度更高。

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图2.3-16um中远红外波段覆盖的典型有毒气体和危险品分子指纹以及大气温室气体荧光光谱

红外材料及器件团队王训四研究员(第一通信作者)、戴世勋研究员(共通讯作者)联合澳大利亚国立大学王荣平研究员(共通讯作者)在远红外Te基硫系玻璃长期研究工作基础上,以组成为(Ge10Te43)90-AgI10、(Ge10Te43)90-AgI10、Ge10Sb10Se80 (mol%)分别作为纤芯、内包层和外包层玻璃成分,通过多次提纯工艺制备了采用改进的挤压方法首次制备出纤芯直径为20um新型双包层Te基硫系光纤,纤芯基质材料透过光谱范围为2-21um,在11um处损耗约为 6 dB/m,采用工作波长为7um 、脉宽150fs,频率100kHz的 OPA激光泵浦获得了强度动态范围±40dB、覆盖2-16um中远红外SC谱输出,该光谱输出范围居国际领先水平。

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图3.(a)光纤的损耗图(内插图为纤芯玻璃的透过光谱图);(b)光纤的截面图

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图4 7.0um OPA激光泵浦下产生的2-16um的SC谱输出图

上述研究工作得到了国家重大科研仪器研制项目《中远红外超连续谱光源研制》、国家自然科学基金重点项目(61435009)和面上基金(61377099)的共同资助。

(红外团队 王训四研究员)

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