1 燕山大学理学院，亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室，河北省微结构材料物理重点实验室，河北 秦皇岛 066004
2 中国科学院西安光学精密机械研究所，瞬态光学与光子技术国家重点实验室，陕西 西安 710119
提出并研究了一种以硫系玻璃为基底材料的红外负曲率反谐振光纤，该光纤在4 μm附近可低损耗、单模单偏振传输光信号。利用有限元法对其性能进行数值仿真，结果表明：该光纤在3.99~4.00 μm波长范围内具有良好的单模单偏振特性，特别是在4 μm波长处，偏振消光比和高阶模式消光比分别达到491和649，表明其保偏性能具有很好的稳定性；该光纤具有低损耗传输特性，在3.92~4.01 μm波长范围内，偏振基模均可维持在平坦且损耗很低的反谐振区域内，尤其在4 μm波长处，偏振基模的损耗仅为1.8×10-4 dB/m；该光纤具有良好的抗弯曲能力，在单模单偏振传输下，弯曲损耗始终小于10-3 dB/m。该红外负曲率反谐振光纤不仅在中红外波段的通信和医疗系领域具有良好的应用前景，也为工作在4 μm波段的量子级联探测器提供了纯净光源。
光纤光学 负曲率空芯光纤 空芯反谐振光纤 单模 单偏振 有限元法 光学学报
2023, 43(19): 1906003
1 西安邮电大学 电子工程学院，陕西 西安 710121
2 西安理工大学 理学院，陕西 西安 710048
本文提出了一种以环烯烃共聚物（Cyclic Olefin Copolymer，COC）为基底的超低损耗高双折射空芯反谐振太赫兹光子晶体光纤，该光纤的包层由两组（共六个）无节点嵌套管组成。采用时域有限差分法（Finite Difference Time Domain method，FDTD）结合完美匹配层（Perfectly Matched Layer，PML）边界条件对其导波特性进行分析。仿真结果表明，在0.8~1.35 THz范围内，总传输损耗小于0.1 dB/m，双折射大于2.12×10-5，色散为±0.027 ps/THz/cm。在1.12 THz处，最低总传输损耗仅为0.543×10-2 dB/m，双折射值为2.06×10-4。同时，分析了该光纤的弯曲性能，表明在y方向，当弯曲半径超过19 cm时，弯曲损耗小于0.1 dB/m，具有良好的弯曲性能。
空芯反谐振光纤 太赫兹 高双折射 低损耗 Hollow-core anti-resonant fiber terahertz high birefringence low loss
北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院，北京 100124
为了进一步降低空芯反谐振光纤在通信波段的传输损耗，利用改良的堆积-拉制法成功制备出在通信C＋L波段具有超低损耗的嵌套管式空芯反谐振光纤(Nested HC-ARF)。光纤制备长度为720 m，在1545～1660 nm光谱范围内实现了0.38 dB/km的平均传输损耗，同时光纤LP11模式损耗高达2.96 dB/m，光纤高阶模抑制比为38.9 dB。测量结果表明，制备的Nested HC-ARF具有与实芯单模光纤同一量级的超低传输损耗以及极高的光纤模式纯度，有望作为新一代传输光缆应用于光纤通信系统。
光纤光学 光纤元件 空芯反谐振光纤 超低传输损耗 单模 中国激光
2022, 49(11): 1115002
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
1 The key laboratory for special fiber and fiber sensor of Hebei Province, Institute of information science and technology, Yanshan University, Qinhuangdao066004, China
2 School of Physics and Technology, University of Jinan, Jinan500, China
提出一种红外波段低损耗的空芯反谐振光纤，石英包层管为半圆半椭圆拼接结构，采用全矢量有限元法进行设计与研究。半椭圆管的半短长轴与半圆管的半径相等，将半圆管与半椭圆管进行拼接，改变半圆的半径以及半椭圆管的半长轴来改变靠近纤芯处的负曲率以及远离纤芯的正曲率，进而研究包层管的正负曲率对空芯反谐振光纤的损耗特性的影响，设计应用于1.5~3.0 μm波段的低损耗空芯反谐振光纤。结果显示负曲率较小正曲率较大时限制损耗效果更好。当靠近纤芯处为圆形半管远离纤芯处为椭圆半管，圆形半径ry=25 μm，椭圆的半长轴rx=65 μm，半短长轴ry=25 μm时，光纤最低限制损耗在波长2.1 μm处为8.22×10-2 dB/km。
红外波段 空芯反谐振光纤 负曲率 限制损耗 infrared band hollow-core anti-resonant fiber negative curvature confinement loss
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
华南师范大学广州市特种光纤光子器件与应用重点实验室, 广东 广州 510006
微结构光纤(MOF)在结构和性能上的优越性引起了国内外光纤研究人员的广泛兴趣,成为光电子学领域的前沿热点,并得到了快速发展。MOF根据结构可分为实芯MOF和空芯MOF,根据传输机理可分为全内反射型MOF、光子带隙型MOF和反谐振MOF等多种类型,在激光技术、光传感技术、光通信技术、光电子集成和光纤器件等领域具有重要应用。本文综述了MOF的发展历程,并对MOF的种类、传输机理、结构设计和拉制进行了全面分析和归纳,为未来MOF的研究及应用提供借鉴。
光纤光学 微结构光纤 带隙微结构光纤 空芯反谐振光纤 稀土掺杂微结构光纤 激光与光电子学进展
2019, 56(17): 170603
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
