Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory of Infrared Materials and Devices, Research Institute of Advanced Technologies, Ningbo University, Ningbo 315211, China
2 Zhejiang Key Laboratory of Photoelectric Materials and Devices, Ningbo University, Ningbo 315211, China
3 Ningbo Institute of Oceanography, Ningbo 315832, China
4 Department of Quantum Science and Technology, Research School of Physics, Australian National University, Canberra, ACT 2601, Australia
The design of nonlinear photonic Vogel’s spiral based on quasi-crystal theory was demonstrated. Two main parameters of Vogel’s spiral were arranged to obtain multi-reciprocal circles. Typical structure was fabricated by the near-infrared femtosecond laser poling technique, forming a nonlinear photonic structure, and multiple ring-like nonlinear Raman–Nath second-harmonic generation processes were realized and analyzed in detail. The structure for the cascaded third-harmonic generation process was predicted. The results could help deepen the understanding of Vogel’s spiral and quasi-crystal and pave the way for the combination of quasi-crystal theory with more aperiodic structures.
nonlinear photonic quasi-crystal second-harmonic generation Vogel’s spiral nonlinear Raman–Nath diffraction femtosecond laser poling Chinese Optics Letters
2024, 22(3): 031902
1 宁波大学信息科学与工程学院，高等技术研究院，红外材料与器件实验室，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 315211
3 嘉兴南湖学院，浙江 嘉兴 314001
4 光电信息控制和安全技术重点实验室，天津 300308
高双折射光纤对线偏振光具有强的偏振保持能力，因此，开发中红外高双折射光纤对于高效使用高偏振中红外激光意义重大。本研究团队对具有最大双折射值的一字型悬吊芯结构进行了参数优化，结果表明：当矩形芯的长宽比a/b＝3.6时，在波长1.55 μm处，双折射能达到4.7×10－4，高于传统的石英保偏光纤；当空气孔半径r＝28 μm且两空气孔间距d＝5.1 μm时，双折射值在波长5 μm处高达7.1×10－3；在工作波长范围内，两极化模的限制损耗均低于10－3 dB/m量级。通过实验制备了结构最优的一字型硫系悬吊芯光纤，其在波长5 μm处的双折射高达4.6×10－3，接近石英光子晶体光纤的双折射水平。
1 宁波大学信息科学与工程学院, 高等技术研究院, 红外材料与器件实验室, 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 315211
3 嘉兴学院南湖学院, 浙江 嘉兴 314001
基于挤压技术制备新型七芯光纤。首先通过蒸馏纯化工艺和传统熔融淬冷法制备了As2Se3和As2S3两种玻璃,采用改进的分离式挤压法制备了光纤预制棒,并结合聚合物层的高温涂覆保护获得了结构完整的新型七芯硫系玻璃光纤,该光纤的数值孔径分布范围高达1.20~1.45。采用截断法测试了该光纤的损耗,最低损耗约为1.9 dB/m@4.4 μm,最后将飞秒激光结合光参量放大器(OPA)作为泵浦源测试了该光纤的非线性性能,在14 cm长的七芯光纤中获得了谱宽范围为1.5~12 μm的超连续谱输出。结果表明,该七芯硫系光纤具有良好的非线性性能,在中红外光学领域具有重要的应用价值和研究意义。
光纤光学 七芯光纤 硫系玻璃 挤压法 中红外超连续谱 光学学报
2021, 41(10): 1006003
1 宁波大学材料科学与化学工程学院，宁波 315211
2 中国科学院福建物质结构研究所，光电材料化学与物理重点实验室，福州 350002
3 福建光电信息科学与技术创新实验室，福州 350108
4 浙江省光电探测材料及器件重点实验室，宁波 315211
以碳酸氢铵(AHC)为沉淀剂，采用液相沉淀法结合高温热分解获得了TbO1.81和Tb2O3超细粉体。研究表明，沉淀前驱体呈现出一维纳米线形貌特征，纳米线的平均宽度随碳酸氢铵含量的增加而增长。前驱体在空气中直接加热煅烧经过脱水、脱碳和颗粒生长等过程得到了平均粒径约为140 nm的类球状TbO1.81纳米粉体; 而前驱体在流动氢气气氛下加热则获得了颗粒尺寸更小的Tb2O3粉体(平均粒度约为85 nm)。碳酸氢铵与Tb3+的摩尔比对氧化物粉体的分散有显著影响，最佳摩尔比为1∶1。TbO1.81和Tb2O3的禁带宽度分别约为1.67 eV和5.20 eV。
超细粉末 共沉淀法 磁光效应 形貌 ultrafine powder Tb2O3 Tb2O3 TbO1.81 TbO1.81 co-precipitation method magneto-optical effect morphology
1 宁波大学信息科学与工程学院,高等技术研究院,红外材料与器件实验室, 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 315211
3 嘉兴学院南湖学院, 浙江 嘉兴 314001
为了制备无砷红外硫系光纤,采用熔融-淬冷法和蒸馏提纯工艺熔制了高纯度的Ge20Se79Te1和Ge20Se80两种玻璃,基于优化的掏心挤压法制备出具有理想芯包结构的Ge-Se光纤预制棒。拉丝后的Ge-Se光纤在7.5~8.7 μm波段的平均损耗为4.8 dB/m,其中在7.7 μm处达到3.2 dB/m的最低损耗。利用中红外光参量放大器作为抽运源,抽运17 cm长的Ge-Se光纤探究谱宽和抽运波长、抽运功率的关系,获得了光谱宽度为1.5~11.2 μm的平坦超连续谱。
光纤光学 硫系玻璃 红外光纤 绿色环保 光纤损耗 超连续谱 激光与光电子学进展
2019, 56(17): 170618
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 东莞长益光电有限公司, 广东 东莞 518000
硫系玻璃镜片是新型温度自适应红外光学系统的重要组件之一。随着红外热成像民用市场的日益成熟, 对硫系玻璃镜片的产业化技术需求越来越迫切。文中进行了As2Se3硫系玻璃非球面镜片的精密模压实验, 研究并优化出口径Φ21 mm硫系镜片的模压工艺参数。通过模具的补偿修正, 获得了完全满足镜片设计要求(PV值小于 0.7 μm)的模压镜片。此外, 研究了模压处理对As2Se3玻璃物理性质的影响, 发现模压后As2Se3玻璃的密度、硬度和玻璃转变温度T■降低, 最大透过率提高。通过拉曼光谱测试, 分析并讨论了造成这种反常现象的微观结构原因。为今后较大口径非球面硫系镜片的批量制造提供了科学数据和参考。
硫系玻璃 精密模压 非球面 拉曼光谱 面型精度 chalcogenide glass precision molding aspheric lens Raman spectra surface precision 红外与激光工程
2019, 48(7): 0742002
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
宁波大学信息科学与工程学院红外材料与器件实验室, 浙江 宁波 315211
硫系玻璃光子晶体光纤在中远红外激光传输领域具有广阔的应用前景。制备了红外波段具有优良透过特性的Ge30Sb8Se62硫系玻璃，并以此为基质材料设计了一种适合于高功率中红外激光传输的带隙型光子晶体光纤。利用平面波展开法和有限元法分析了不同结构下该光纤的光子带隙、模场面积和限制损耗特性。通过优化光纤的结构参数，获得了在10.6 μm处限制损耗小于0.1 dB/m的大模场(模场面积大于100 μm2)光子晶体光纤。
光纤光学 硫系玻璃 光子晶体光纤 红外激光传输 低损耗 光学学报
2012, 32(10): 1016004
宁波大学信息科学与工程学院, 浙江 宁波 315211
实验制备了Er3+掺杂质量分数为1%的Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃，测试了其折射率、吸收光谱和荧光光谱，利用Judd-Ofelt和Futchbauer-Ladenburg理论计算了Er3+离子的自发辐射几率、吸收截面和受激发射截面等光谱参数。在综合考虑Er3+离子的交叉弛豫、能量上转换和激发态吸收效应的基础上，应用四能级粒子数速率光功率传输方程模型，模拟计算了Er3+掺杂Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃光纤的中红外2.74 μm波段的增益特性。结果显示，Er3+掺杂硫系玻璃光纤在2.74 μm中红外波段具有较高的信号增益和较宽的增益谱，最大增益值和20 dB增益带宽分别超过了40 dB和200 nm，表明其是可用于中红外2.74 μm波段宽带放大的理想增益介质。
材料 掺铒硫系玻璃 中红外增益 速率传输方程
宁波大学信息科学与工程学院， 浙江 宁波 315211
硫系玻璃与石英玻璃相比具有折射率高（2.0～3.5）、声子能量低(小于350 cm-1)、优良的中远红外透过性能、较宽的组分可调等特性。近年来，硫系玻璃光子晶体光纤作为一种新型中红外光子晶体光纤备受关注。回顾了硫系玻璃光子晶体光纤研究历程，从玻璃组成选择、光纤制备与损耗的降低、传输特性和结构设计、色散特性及应用等方面总结了硫系光子晶体光纤的研究现况，并对其发展前景进行了展望。
光纤光学 红外 光纤设计和制备 光子晶体光纤 微结构光纤 硫系玻璃 激光与光电子学进展
2011, 48(9): 090602
