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国防科大:级联光纤可拓宽超连续谱光源

导读: 近几年,超连续谱光源发展成为了一个越来越令人关注的研究领域。在光学中,当一系列非线性效应作用在抽运光上,使抽运光光谱极大地拓宽,例如利用微结构光纤,就得到了超连续谱。而原始的抽运光就称为超连续谱光源。

近几年,超连续谱光源发展成为了一个越来越令人关注的研究领域。在光学中,当一系列非线性效应作用在抽运光上,使抽运光光谱极大地拓宽,例如利用微结构光纤,就得到了超连续谱。而原始的抽运光就称为超连续谱光源。

国防科大:级联光纤可拓宽超连续谱光源

目前,利用硫系玻璃光纤或波导可获得长波长的超连续谱光源。但同时存在超连续谱光源体积大、价格昂贵、稳定性差、不易维护等缺点,不利于实际应用。

2016年9月,侯静课题组采用级联氟化物光纤和硫化物光纤产生超连续谱激光,获得了平均输出功率大于60mW、波长范围为2.0~5.5μm的光谱平坦型超连续谱激光光源。该成果报道在《中国激光》2016年第12期上。

国防科大:级联光纤可拓宽超连续谱光源

光纤抽运2.0~5.5μm超连续谱激光光源的(a)系统结构图和(b)光谱。(a)TDFA与氟化物光纤采用直接熔融连接的方式,氟化物光纤的输出通过透镜组(L1和L2)耦合进入硫系玻璃光纤。

实验中采用掺铥光纤放大器(TDFA)作为抽运源,放大器输出的2.0~5.5μm超连续谱激光先后在一段氟化物光纤和一段硫系玻璃光纤(材料为As2S3,长度为2.5m)中实现了光谱拓展。由图(b)可以看出,受氟化物光纤材料的吸收限制,输出超连续谱的长波仅达到4200nm;通过硫系玻璃光纤后,超连续谱光源的光谱进一步向长波拓展了1000nm 左右,最终输出超连续谱激光的长波达到5500nm。

研究发现,硫系玻璃光纤中的光谱展宽主要是由自相位调制和受激拉曼散射的非线性效应引起的。该超连续谱激光采用光纤激光作为抽运源,结构紧凑且稳定性好,成为一种面向实际应用的高亮度2.0~5.5μm 宽谱光源。

红外超连续谱光源可应用于多个领域,例如,包括爆炸物在内的多种固体材料在中红外波段有特定光谱,可以利用超连续谱光源进行光谱特征识别;借助宽带光谱可以测量表面粗糙的性能,可以使用近红外超连续谱光源对汽车传动系统中曲面部件进行粗糙度测量等。其在生物医学、光谱学、光电对抗和环境科学等领域均具有广阔的应用前景。

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