精彩论文 | 基于硫系玻璃光纤的中红外超连续谱输出综述

研究背景

      2-16μm中远红外波段覆盖了众多生物分子指纹区，该波段的超连续谱（简称SC谱）光源在生物医学、疾病诊断、气体检测、光谱成像以及红外对抗等民用和军事领域具有广泛的应用前景。硫系光纤不仅能透中红外和远红外波段，而且其非线性系数高出石英光纤2-3个数量级，是目前唯一可产生覆盖中红外到远红外波段（>10μm）的高非线性玻璃光纤。

技术突破

      采用OPA 或OPO 泵浦阶跃型硫系光纤可获得超宽带SC谱输出，但整个系统体积庞大，难以实现系统小型化和集成化。近年来研究者采用多级主振荡功率放大器(MOPA)作为泵浦源，级联泵浦氟化物光纤、As₂S₃光纤及As₂Se₃光纤，三种光纤级联，孤子可在硫系光纤中继续红移传输，从而将SC谱带宽拓展至10μm以上，并同时解决了异质光纤低损耗熔接关键技术难题。目前已经能够实现全光纤化、瓦量级的覆盖中远红外波段的宽带超连续谱输出。在光源整机方面，也已经实现了稳定且紧凑便携的封装结构。

综述要点

      本文首先介绍了硫系玻璃的光谱透过范围、折射率以及光学非线性等特性，并对阶跃型、拉锥以及微结构三种结构硫系光纤的色散和非线性系数做了概括。然后从泵浦方案包括光纤激光器泵浦、固体激光器泵浦以及级联泵浦三个方面介绍了基于硫系光纤的中红外超连续谱输出特性的研究进展，并对三种泵浦方案的优缺点进行了对比分析。随后综述了几种新型硫系玻璃光纤（无砷、碲基以及硫卤光纤）超连续谱产生的研究进展。最后对基于硫系光纤的中红外超连续谱光源的应用进行了讨论和展望。

主要作者

      戴世勋，研究员，博士生导师。现为宁波大学红外材料及器件实验室（浙江省光电探测材料及器件重点实验室、先进红外光电材料及器件浙江省工程中心）主任，研究生院执行院长。入选国家高层次人才特殊支持计划领军人才、国家百千万有突出贡献中青年专家、国务院政府特贴、全国先进工作者等人才荣誉称号。主要从事特种光学玻璃、特种玻璃光纤及器件研究，目前主要研究领域包括：新型硫系玻璃制备、硫系光纤制备及非线性特性研究，先后主持承担国家重点研发计划、国家自然科学基金重大项目课题、重点和面上项目等项目。在Prog. Mater. Sci.、Laser Photon. Rev.、Opt.Lett.等知名刊物上发表SCI论文250余篇，授权发明专利53件，出版专著3部，制定国家标准3项，获2014年国家技术发明二等奖。担任《光子学报》、《激光与光电子学进展》、《硅酸盐通报》等期刊编委。

      王莹莹，1992年出生于山东枣庄。2018年获得宁波大学通信与系统专业硕士学位，现于宁波大学红外材料及器件实验室继续攻读博士学位，曾获2018届浙江省优秀硕士学位论文。目前主要研究方向为硫系玻璃光纤的非线性。

• PhotoniX是中国光学工程学会新办会刊，由中国光学工程学会、上海理工大学和西湖大学共同主办，由Springer Nature集团出版。上海理工大学顾敏院士和西湖大学仇旻教授担任期刊主编，庄松林院士担任期刊名誉主编，拥有强大的国际编委和编辑团队。属同行评议、开放获取（OA）高影响力国际期刊。PhotoniX主要报道国内外光学与光子学技术与信息、能源、材料、生命、精密制造、纳米、光电子器件、微纳米电子等学科交叉融合发展带来的颠覆性科研成果和最新的工程应用进展。以展现具有前沿性、多学科交叉和衍生性特点的技术为核心，成为推动国际前沿“使能技术”的平台。

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