1 广西大学 资源环境与材料学院，广西 南宁 530004
2 中国科学院西安光学精密机械研究所 光子功能材料与器件研究室，陕西 西安 710119
3 中国科学院大学，北京 100049
长波红外光纤传像束在**、医疗以及环境监测等领域有着重要应用。当前，长波红外光纤高的光学损耗制约了红外光纤传像束的性能和应用。为了制备低损耗长波红外光纤，选择As-Se-Te硫系玻璃组分，首先对As、Se、Te高纯原料进行了提纯工艺研究，原料表面氧杂质含量分别由1.3 at%、0.46 at%、0.48 at%降至0 at% （未检出）、0.06 at%、0.15 at%，除氧效果显著。以As-Se-Te玻璃为基质组分，对比研究了制备工艺对玻璃红外透过谱段的影响，采用Al作为除氧剂结合蒸馏提纯工艺，制备出热学性能优异、长波红外谱段良好的红外硫系玻璃。采用棒管法拉制出丝径100 μm的光纤，弯曲半径小于5 mm，在长波红外波段损耗基线约为0.2 dB/m。采用叠片法制备出像元2.25万，单丝呈紧密排列的光纤传像束，断丝率小于3‰，传像束有效区域透过均匀，无黑丝、暗丝，对红外目标成像清晰，无明显畸变，综合成像质量良好。
硫系玻璃 长波红外光纤 低损耗 传像束 红外成像 chalcogenide glasses far-infrared fiber low optical attenuation image bundles infrared imaging 红外与激光工程
2023, 52(5): 20230110
红外与激光工程
2022, 51(5): 20220312
1 西湖大学工学院，浙江省3D微纳加工和表征研究重点实验室，杭州 310024
2 浙江西湖高等研究院前沿技术研究所，杭州 310024
3 浙江大学信息与电子工程学院，杭州 310027
硫系玻璃由于具有较高的折射率、宽的红外波段透明窗口、较低的非线性损耗和较快的非线性响应，在光学器件领域具有巨大的应用潜力。随着近年来微纳器件加工技术的进步，基于硫系玻璃制备的新型微纳光子器件，在通信、安全、医疗、环境等领域得到了广泛的应用。本工作从硫系玻璃的物理光学性质出发，就硫系玻璃的薄膜制备工艺、微纳器件加工方法、光学器件应用及发展前景分别展开论述。
硫系玻璃 微纳光子器件 集成光学 中红外传感 相变材料 柔性光子 chalcogenide glasses micro/nano photonic devices integrated photonics mid-infrared sensing phase change materials flexible photonics
1 扬州大学广陵学院, 江苏 扬州 225100
2 宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
硫系玻璃具有超高的非线性极化率和超短的非线性响应时间，良好的热稳定性、化学稳定性以及易成纤成膜的特性使之成为优良的红外光学材料，在红外光子学领域受到了广泛的关注。从玻璃组分、微晶化处理、光辐照三方面综述了硫系玻璃三阶光学非线性方面的最新研究进展，并对现有硫系玻璃的三阶非线性研究现状进行总结与展望。
材料 非线性 硫系玻璃 组分优化 激光与光电子学进展
2018, 55(8): 080003
1 宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室, 浙江 宁波 310027
采用自制的As2Se3玻璃棒,制备了具有不同厚度、背面粗糙度和表面光洁度的样品,借助红外光谱椭偏仪测试了样品折射率,通过光学模型拟合得到了其折射率参数。对比分析了厚度、背面粗糙度和表面光洁度对样品折射率的影响。结果表明:样品厚度、背面粗糙度和表面光洁度都会明显影响椭偏仪的测量精度,其中表面光洁度是关键因素。样品厚度应控制在1~3 mm,同时增大样品背面粗糙度和样品表面光洁度,可显著提高椭偏仪的测试精度。
测量 折射率 准确性 红外椭偏仪 As2Se3硫系玻璃
1 南昌大学 物理系, 南昌 330031
2 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
采用改进型Sagnac干涉光栅写入系统, 利用532 nm准带隙光曝光源和带+1/-1衍射级的相位掩模板, 在两种不同直径的低损耗As2S3硫系玻璃光纤上刻写布喇格光栅, 并研究曝光期间光栅的动态特性.实验表明, As2S3光纤布喇格光栅透射峰值随光纤直径的减小而增强; 在曝光过程中, 布喇格波长先是较快地向短波长方向移动, 随着曝光时间的延长, 布喇格波长缓慢地向长波长方向回复.曝光时间为800~1 000 s时, 在包层直径为140 μm的As2S3光纤上获得质量良好的布喇格光栅光谱, 其透射峰值可达-2.6 dB, 带宽为0.37 nm.对As2S3硫系光纤纤芯的光敏性分析结果表明, 折射率调制幅度和平均折射率变化随曝光时间分别可达到10-4和10-3数量级.
集成光学 光纤布拉格光栅 硫系玻璃 光敏性 折射率 Integrated optics Fiber Bragg gratings Chalcogenide glasses Photosensitivity Refractive index
宁波大学高等技术研究院, 红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
用熔融淬冷技术制备了两组Ge-Sb-S三元体系的硫系玻璃, 获得了在不同Ge和Sb元素含量下制备所得玻璃的一系列物化及光谱学特性, 并结合拉曼光谱从玻璃微观结构层面对光学特性的变化进行了系统的分析。 利用基于平均配位数(Z)的玻璃网络限制理论直观地描述了网络结构的变化趋势, 发现当玻璃的Z值超过2.6时, 其相应的拉曼谱上会有明显的新峰出现, 说明玻璃的网络结构产生了阈值行为且结构组成发生了明显变化, 具体表现为非金属化合键的减少和金属化合键的增加。 玻璃网络中新功能团的形成改变了玻璃整体键能的大小, 进而影响了玻璃的能带结构, 从而玻璃的光学带隙(Eopg)值也随着Z值的变化表征出相应的阈值行为。
硫系玻璃 阈值行为 平均配位数 拉曼光谱 光学带隙 Chalcogenide glasses Threshold behavior Mean coordination number Raman spectra Optical band gap 光谱学与光谱分析
2016, 36(10): 3163
漯河职业技术学院电气电子工程系, 河南 漯河 462002
基于As2Se3和As2S5两种硫系玻璃，设计了一种结构简单、易于拉制，且在中红外具有双零色散波长的全固微结构光纤。利用有限时域差分法对该光纤的有效折射率、有效模面积、非线性系数、色散系数及群速度进行了数值分析，结果表明，随着As2S5棒直径和棒间距的变化，中红外区域的2个零色散波长位置在很大范围内可调，尤其是第2个零色散波长最大可达7388 nm,零色散波长间距可以从2706 nm连续调节至3773 nm，为中红外非线性光纤光学及其应用提供了一定的理论指导。
光纤光学 微结构光纤 硫系玻璃 中红外 激光与光电子学进展
2016, 53(6): 060605
宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
早在20 世纪50 年代开始，硫系玻璃由于具有宽红外透明波段和高折射率的特殊性质而引起了研究者们的浓厚兴趣，尤其是含Te 元素硫系玻璃的红外透过截止波长可达到18 μm 的远红外区域，开发出的硫系玻璃材料在远红外传感、CO2激光能量的传输、生物传感、外太空生命探测等方面有了广泛应用。除了在传统红外能量传输及成像等方面的应用，近年来硫系玻璃由于其超高的非线性、超短的响应时间而成为光开关、超连续光源、拉曼增益等非线性光学应用的最佳候选材料。总结了当前主流硫系玻璃的非线性特性及其应用，并在分析玻璃组分与其三阶非线性高低关系基础上比较了当前主流的三个系列硫系玻璃非线性的理论分析和预测模型，介绍了一种最广泛的Z 扫描非线性测试方法。对更高非线性硫系材料开发存在的问题及下一步的研究方向进行了展望。
材料 非线性 硫系玻璃 Z 扫描方法 理论分析模型 激光与光电子学进展
2016, 53(2): 020001
采用热蒸镀法，在石英基底上制备了不同化学组分的GexAsySe1-x-y 硫系玻璃薄膜，并对其拉曼光谱进行测量，旨在分析化学组分对薄膜内部结构的影响。分析了波数位于100~350 cm-1范围内薄膜拉曼光谱的演变，用高斯曲线对拉曼光谱进行分峰拟合。结果表明，样品在190 cm-1 处Ge-Se 振动模式随着Ge 和As 含量的增加而变强；随着平均配位数(MCN)的增加，As-Se 振动模式减弱，位于225 cm-1和250 cm-1处的两个拉曼峰逐渐合并，并向高波数区域延伸；在Ge 含量高的样品中，170~180 cm-1处的拉曼峰是由薄膜内部键缺陷造成的。
薄膜 Ge-As-Se 硫系玻璃 分峰拟合 拉曼光谱 化学结构 激光与光电子学进展
2016, 53(2): 023101
