“功能光纤”专题 前言

 

——邱建荣 周时凤 陶光明

[摘要] 光纤研究具有悠久的历史。但是直到高锟先生在二十世纪六十年代提出实现低损耗光纤的方案,并由美国康宁公司开创性地利用气相沉积法制备预制棒得到超低损耗石英光纤后,光纤才开始得到大规模应用。近年来,随着FTTH、FTTD等技术的发展,光纤已遍布全球,进入寻常百姓家。光纤的发明可以说从根本上改变了人类的生活方式。光纤最初只用来传输光信号,但是当今世界科技发展异常迅速,一日千里,迫切需要具有除传输之外的其他功能的光纤...

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基于Melt-in-Tube法制备的特种光纤及其应用

张晔明 邱建荣

华南理工大学材料科学与工程学院

[摘要]针对化学气相沉积法制备的光纤组分变化范围受限的问题,介绍了近年来发展迅速的光纤拉丝法(MIT),并从预制棒芯原料为玻璃、半导体、晶体角度总结归纳近年来MIT法制备特种光纤的重要进展,分析了所制备特种光纤的性能和应用特点。最后对这种拉制光纤的方法存在的问题和未来发展趋势进行了展望。

掺镱大模场光子晶体光纤的研究进展

于春雷 王孟 冯素雅 王世凯 王璠 楼风光 张磊 陈丹平 胡丽丽

中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室

[摘要]近年来,掺镱大模场光子晶体光纤由于在高峰值功率皮秒超快激光放大器方面的重要应用而受到广泛关注。简要分析了掺镱大模场光子晶体光纤的研制难点,介绍了国内外掺镱大模场光子晶体光纤的研究进展,以及应用于掺镱大模场光子晶体光纤制备的掺镱石英玻璃芯棒制备方法及其光学、光谱性能,重点介绍了中国科学院上海光学精密机械研究所基于溶胶-凝胶工艺制备大直径、低数值孔径掺镱石英玻璃芯棒玻璃,以及大模场掺镱光子晶体光纤的制备及其用于皮秒脉冲激光放大的研究进展。最后对掺镱大模场光子晶体光纤的研发及应用进行了总结及展望。

微结构光纤的研究进展及展望

夏长明 周桂耀

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

[摘要]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。

新型中红外玻璃光纤及相应激光器研究进展

贾志旭 姚传飞 贾世杰 王顺宾 李真睿 赵志鹏 秦伟平 秦冠仕

吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室

[摘要]中红外波段光纤激光光源在基础科学研究、光通信、生物医疗、环境监测以及国防安全领域有着重要应用。超连续谱(SC)激光光源和稀土离子掺杂光纤激光器是目前研究得较多的两类中红外波段激光光源。面向该类光源的应用需求,笔者研究组经过大量实验探索,筛选出一种具有较高稳定性和较高损伤阈值的氟碲酸盐玻璃光纤,并利用其作为非线性介质研制出了光谱范围覆盖0.6~5.4 μm宽带的SC激光光源和平均功率约为20 W、光谱范围覆盖1~4 μm的SC激光光源;制备出具有较强抗潮解能力的Ho 3+离子掺杂AlF3基玻璃光纤,并利用其作为增益介质,获得了波长约为2868 nm的激光输出;研制出具有较低声子能量的Ho 3+离子掺杂InF3基玻璃光纤,并利用其作为增益介质,获得了波长约为2875 nm的激光输出。总结了氟碲酸盐玻璃光纤、AlF3基玻璃光纤和InF3基玻璃光纤的特点及相应激光器的研究进展。

3 μm中红外稀土掺杂光纤激光器研究进展

李维炜 张小金 王航 罗正钱

厦门大学电子工程系

[摘要]介绍了3 μm光纤激光器常用的光纤基质和稀土增益离子,分析了3 μm稀土掺杂光纤激光器的工作原理,并且从不同研究视角回顾了3 μm稀土掺杂光纤激光器的研究进展。其中,锁模中红外光纤激光器、小型化全光纤中红外激光器和3~4 μm更长波长的中红外光纤激光器是目前研究的主要趋势和热点。随着3 μm中红外光纤激光相关技术的迅速发展,结构更紧凑、性能更优异的3 μm光纤激光器不断涌现,必将大大推动其商业化和实用化的进程,更好地满足不同领域的应用需求。

低损耗硫系红外光纤制备及其应用研究进展

郭海涛 崔健 许彦涛 肖旭升

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

[摘要]硫系玻璃具有红外透过范围宽、非线性系数高、易光纤化等特点,在中红外光子集成、光纤光源、传感等光学领域极具应用前景。随着红外光学的发展,硫系玻璃及其光纤研究取得了许多进展。为此,综述低损耗硫系玻璃光纤制备及其在光纤器件(耦合器、合束器、传像束和光纤光栅)和光纤光源、光纤传感等方面的研究进展,分析存在的问题,并展望未来发展方向。

高功率铒镱共掺光纤激光器研究进展

程永师 陈瑰 李进延

华中科技大学武汉光电国家研究中心

[摘要]高功率铒镱共掺光纤激光器因具有“人眼安全”和在光纤及大气中的低损耗特性,广泛用于光纤通信、激光雷达、卫星遥感和精密测量中。简要介绍了铒镱共掺光纤及其激光系统的发展历程,着重阐述了其在高功率窄线宽方面的最新研究进展,分析了制约铒镱共掺光纤激光器功率攀升的因素。针对镱波段放大的自发辐射和光纤热效应,分别从光纤材料与结构和激光系统结构两个方面进行优化,以实现更高输出功率的铒镱共掺光纤激光器。

面向2~3 μm光纤激光应用的稀土掺杂氟磷酸盐玻璃光纤的研究进展

田颖 徐时清 黄飞飞 张军杰

中国计量大学光电材料与器件研究院

[摘要]2~3 μm光纤激光在军事、传感、通信、生物医疗和环境监测等领域具有非常广阔的应用前景。利用稀土掺杂氟磷酸盐玻璃制备光纤是直接获得2~3 μm光纤激光的有效途径。本研究综述了国内外面向2~3 μm光纤激光应用的稀土掺杂氟磷酸盐玻璃光纤的研究概况,指出了研究中存在的问题,并对其发展前景进行了展望。

微晶玻璃光纤的研究进展

方再金 郑书培 关柏鸥 邱建荣

暨南大学光子技术研究院

[摘要]光纤激光器在工业、医疗和国防等领域应用广泛,而增益光纤的研究对光纤激光器的发展起着重要的推动作用。微晶玻璃光纤将强晶体场环境引入光纤中,在高效率、可调谐光纤激光器领域具有独特而重要的应用前景。此外,微晶玻璃光纤中可控制地析出非线性晶体,实现激光频率转换,进一步拓宽光纤的应用领域。介绍了微晶玻璃光纤的概念与光学特性;重点讲述稀土离子掺杂、过渡金属离子掺杂、量子点掺杂及倍频微晶玻璃光纤的研究进展;对微晶玻璃光纤的制备技术进行深入分析与讨论;最后对微晶玻璃光纤的未来发展前景进行展望。

金属纳米晶复合光纤的制造和应用

马志军 江博凡 许琦 邱建荣

华南理工大学材料科学与工程学院发光材料与器件国家重点实验室

[摘要]金属纳米晶复合光纤结合了金属纳米晶独特的局域表面等离子体共振(LSPR)和光纤器件尺寸小、结构简单、性能稳定、抗干扰能力强等优点。其中,金属纳米晶LSPR引起的高非线性效应、金属增强发光、表面增强拉曼散射等效应能够赋予光纤新功能、高性能,而光纤表面倏逝波传输的特性可以极大地提升金属纳米晶的LSPR激发效率。因此,金属纳米晶复合光纤在非线性光学调制、光纤激光器、物理和生化传感与检测方面都有重要的应用,受到了研究者的广泛关注。从金属纳米晶LSPR机理、制造方法、应用等方面对金属纳米晶复合光纤进行介绍,并就其未来发展作展望。

单晶光纤制备及单晶光纤激光器研究进展

王涛 张健 张娜 武柏屹 王思媛 贾志泰 陶绪堂

山东大学晶体材料国家重点实验室,山东大学功能晶体材料及器件教育部重点实验室

[摘要]单晶光纤(SCF)是体块晶体与常规光纤的结合体,拥有优异的物理和化学性能以及良好的热管理能力,已经逐渐成为固体激光领域的研究热点。详细介绍两种主要的单晶光纤生长方法:激光加热基座(LHPG)法和微下拉(μ-PD)法,以单晶光纤制备及单晶光纤激光器研究为主线,对国内外的研究现状进行综述。最后,结合目前研究基础,分析单晶光纤的研究前景及发展趋势。

多芯光纤特性及其传感应用

苑立波

桂林电子科技大学电子工程与自动化学院光子学研究中心

[摘要]作为空分复用的多芯光纤成为进一步增大光纤通信容量的最后一块处女地,近几年来格外引人注目,已经有了大量的关于解决扩容增速的报道。本研究围绕多芯光纤的基本性能,特别是在非光纤通信及其传感应用方面,给出了较为全面的综述。讨论了多芯光纤有关的问题,包括芯间耦合与串扰问题、多芯光纤的传输特性与弯曲特性、多芯光纤的分束与连接技术,以及多芯光纤的锥体耦合技术等多芯光纤在光通信技术领域涉猎的核心问题,同时也讨论了新型中空椭圆形多芯保偏光纤,并给出多芯光纤在大功率光纤激光器、光纤干涉方面的若干应用实例,重点介绍了多芯光纤在传感领域的若干应用。

基于石墨烯的光纤功能化传感器件和激光器件

谭腾 袁中野 陈远富 姚佰承 金

电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室

[摘要]石墨烯材料的发展将光电子学、微纳米技术和材料物理学紧密联系在一起。作为一种柔性薄膜,石墨烯材料在光纤光波导平台上的组装更加方便。近年来,基于石墨烯的光纤功能器件以其丰富的功能推动着光电子学科的发展。重点关注当前广泛应用的传感、激光和非线性器件,介绍了石墨烯及其相关材料的制备工艺和与光纤结合的方法。通过对国内外相关研究成果的综述,充分展现了石墨烯光纤器件的性能和应用优势。

光流控微纳光纤传感器

许悦 张磊 童利民

浙江大学光电科学与工程学院

[摘要]微纳光纤(MNF)是直径接近或小于光波长的一种新型光纤。近年来,微纳光纤因在光流控传感器方面的重要应用受到了广泛关注。首先简要介绍了微纳光纤的制备方法和导波特性,然后重点介绍了强度调制型和相位调制型光流控微纳光纤传感器在高灵敏、快响应、小尺寸生化传感中的研究进展,最后对光流控微纳光纤传感器的研究及应用进行了总结及展望。

微结构和集成式功能光纤的制备和潜在应用

廉正刚 陈翔 王鑫 娄淑琴 郭臻 皮亚斌

武汉长盈通光电技术有限公司

[摘要]光纤作为光信息和光能量的传输元器件已成为基础建设不可或缺的组成部分。针对功能光纤进行概括性介绍。着重介绍了微结构光纤的导光机理以及制备方案。微结构光纤由于其实现了灵活的预制棒制备方式、空芯传输以及理论上的超低衰耗,广泛地应用于光电传感和激光器应用。未来光纤发展的趋势将是光、电功能集成于一根光纤中,详细介绍了纳米机械光纤的制备和潜在应用,为全光器件和光集成技术发展提供重要的研究方向。

基于玻璃材料的微球激光器的研究进展

李昂震 王鹏飞

哈尔滨工程大学理学院纤维集成光学教育部重点实验室

[摘要]基于各种光学玻璃材料的微球激光器是一种回音壁模式的微纳激光器件。近年来,因其具有激光阈值低、线宽窄以及利于集成化等特点而得到广泛关注。石英玻璃以及各种类型的多组分玻璃微球激光器相继被报道。本文简要介绍玻璃微球腔的制备方法以及石英玻璃和各种多组分玻璃微球激光器的最新研究进展。

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