红外与激光工程
2023, 52(5): 20230132
1 北京市激光应用技术工程技术研究中心，北京 100124
2 北京工业大学跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室，北京 100124
3 北京工业大学激光工程研究院，北京 100124
4 山东大学晶体材料国家重点实验室，山东 济南 250100
5 暨南大学光子技术研究院，广东 暨南510632
为了研究空芯反谐振光纤的中红外激光传输能力，使用自制的无节点空芯反谐振光纤进行了2.60~4.35 μm的中红外激光传输实验。该空芯反谐振光纤包层由七根平均壁厚为800 nm的玻璃毛细管组成，光纤外径为365 μm，纤芯直径为115 μm。使用中红外可调谐光参量振荡器作为光源，测试了光纤在2.60，3.27，3.41，3.80，4.08，4.21，4.35 μm七个波段的激光传输及损耗特性。结果显示，该光纤可实现2.6~4.08 μm波段低损耗导光，在3.27 μm传输损耗最低，为0.037 dB/m。光纤在4.08 μm和4.35 μm处的传输损耗分别为3.200 dB/m 和0.788 dB/m，而该波段熔融石英吸收损耗分别高达1000 dB/m 和3000 dB/m。研究结果证明，空芯反谐振光纤在中红外激光柔性传输领域拥有巨大潜力。
光纤光学 空芯反谐振光纤 中红外激光 激光传输 激光与光电子学进展
2022, 59(3): 0306004
Author Affiliations
Abstract
1 Guangdong Provincial Key Laboratory of Optical Fiber Sensing and Communication, Institute of Photonics Technology, Jinan University, Guangzhou 511443, China
2 Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Ministry of Education/Guangdong Province, College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
The pure-silica hollow-core fiber (HCF) has excellent thermostabilities that can benefit a lot of high-temperature sensing applications. The air-core microstructure of the HCF provides an inherent gas container, which can be a good candidate for gas or gas pressure sensing. This paper reviews our continuous efforts to design, fabricate, and characterize the high-temperature and high-pressure sensors with HCFs, aiming at improving the sensing performances such as dynamic range, sensitivity, and linearity. With the breakthrough advances in novel anti-resonant HCFs, sensing of high temperature and high pressure with HCFs will continuously progress and find increasing applications.
hollow-core fiber high-temperature sensing high-pressure sensing Chinese Optics Letters
2021, 19(7): 070601
1 北京工业大学材料与制造学部, 北京 100124
2 北京工业大学国家产学研激光技术中心, 北京 100124
3 北京工业大学跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室, 北京 100124
为实现紫外波段激光的柔性传输,拉制了一款包层有7 根毛细玻璃管的空芯反谐振光纤。光纤的外径为95 μm,纤芯直径为11 μm;包层孔的直径平均为5 μm,壁厚平均为319 nm。经测试发现,该光纤可同时实现266 nm、355 nm两个重要的紫外激光波段的导光,传输损耗分别为0.25 dB/m@266 nm,0.8 dB/m@355 nm。测量光纤两个传输通带内的弯曲损耗,结果表明,当弯曲半径为5 cm时,弯曲损耗分别为0.05 dB/m@266 nm,0.023 dB/m@355 nm。该光纤纤芯直径小,对弯曲不敏感,使设备进一步小型化成为可能。拉制的这款无节点空芯反谐振光纤有望在激光传输和紫外激光光谱学中发挥重要作用。
光纤光学 空芯反谐振光纤 弯曲损耗 紫外激光 柔性传输
1 北京工业大学 激光工程研究院, 北京 100124
2 中国科学院物理研究所, 北京 100190
保偏光纤可以通过人为引入的高双折射，降低外界环境扰动引起的不可控双折射或偏振模色散给光纤传输带来的影响，在精密干涉传感、激光器系统、光通信等领域的应用中具有重要意义.相比传统实芯光纤受制于其纤芯高折射率材料的本征性缺陷，空芯光纤可以通过特定的微结构设计将光场限制在低折射率的空气纤芯中，具有低延迟、低色散、低非线性、高光致损伤阈值、抗干扰和可填充液体或气体的高灵活性等优势，因此保偏空芯光纤不仅能在上述应用领域发挥其性能的优势，还在高功率脉冲激光传输、生物化学分析等领域展现出广阔的应用前景.本文简要回顾了保偏空芯光纤的发展历程，对其中的设计思想和关键技术进行了讨论.
光纤光学 空芯反谐振光纤 空芯光子带隙光纤 保偏光纤 双折射 Fiber optics Hollow core antiresonant fiber Hollow core photonic band gap fiber Polarization maintaining fiber Birefringence 光子学报
2019, 48(11): 1148010
北京工业大学激光工程研究院国家产学研激光技术中心, 北京 100124
反谐振空芯光纤(HC-ARF)具有宽传输通带、低传输损耗、高损伤阈值和高模式纯度等优势,在高功率脉冲激光传输及压缩、超快非线性频率变换、短距离高速高容量光通信、生物化学分析和量子存储等领域展现出广阔的应用前景。简要回顾了空芯光子晶体光纤(HC-PCF)的发展历程,重点介绍了近年来出现的几种新型HC-ARF。对气体填充HC-ARF在新型拉曼激光频率变换应用领域中的关键技术及最新进展进行了讨论。
非线性光学 空芯光子晶体光纤 反谐振空芯光纤 非线性频率变换 拉曼激光
光子晶体光纤因具有设计自由、导光机制新颖等优势而被人们广泛关注。相比于带隙型光子晶体光纤和Kagome光纤,空芯反谐振光纤(HC-ARF)由于具有结构简单、单模导光、传输谱宽且损耗低的特点,在紫外/中红外光传输、高功率激光产生、非线性光学及传感等领域都具有很好的应用。但是HC-ARF要真正得到广泛应用,其与普通单模光纤的熔接必须简便且损耗低,然而,HC-ARF包层特殊的毛细管孔结构在熔接过程中容易坍塌,且其模场直径不同于普通单模光纤,故直接熔接时损耗很大。为此,引入一段纤芯直径为20 μm的实芯大模场光纤作为模场过渡,实现了HC-ARF和普通单模光纤之间的熔接,熔接损耗由直接熔接的3 dB降至0.844 dB。
光纤光学 光子晶体光纤 熔接损耗 过渡光纤 空芯反谐振光纤 模场匹配 光学学报
2018, 38(10): 1006002
搭建了一种集成结构的液芯光纤中红外拉曼激光光源, 利用全光纤结构液芯耦合装置进行抽运注入。将中心波长为1064 nm、重复频率为5 kHz、最大输出功率为55 mW的亚纳秒激光器作为抽运源, 将不同比例的四氯化碳和二硫化碳混合溶液充入中空光纤中, 获得了至少7阶的拉曼信号输出。目前可测得的最长波长为2.08 μm, 拉曼阈值最低为0.3 mW。通过搭建全光纤结构的液芯光纤耦合装置, 获得了90%以上的光纤耦合效率。实验发现利用石英光纤产生的拉曼信号可以对液芯受激拉曼散射的产生起到促进作用。
激光光学 受激拉曼散射 中红外激光 非线性光学 液芯光纤 激光与光电子学进展
2017, 54(5): 051405
1 北京工业大学激光工程研究院国家产学研激光技术中心, 北京 100124
2 Edgewave公司, Würselen 52146, 德国
拉制了两种低损耗、单模、近红外宽带传输的空芯反谐振光纤，并用于高功率超短皮秒脉冲传输。利用无节点结构的空芯反谐振光纤实现了平均功率为74 W、单脉冲能量为185 μJ、峰值功率为10.8 MW的超短脉冲传输，且输出激光在频域和时域上均没有发生明显变化。
激光光学 空芯反谐振光纤 超短脉冲传输 单脉冲能量 峰值功率
