1 输变电装备技术全国重点实验室（重庆大学电气工程学院），重庆 400044
2 中国石化集团重庆川维化工有限公司，重庆 401254
基于空芯反谐振光纤设计搭建了光纤增强拉曼光谱检测平台，实现了95%的激光耦合效率；提出CCD和小孔协同降噪方法，使信噪比提高约6倍；相比于未使用光纤时，信噪比提高约270倍。基于单一标准浓度气体分析，确定了用于气体定性的特征拉曼谱峰及标定模型并建立了过程气体定量分析模型，实现了CH4裂解制备C2H2过程气体现场样本的同时检测分析，主要成分包含H2、CO、CO2、CH4、C2H2、C2H6和C2H4。各气体同时最小检出限分别达到6.3、26.6、1.2、2.2、4.2、3.9、9.1 μL/L?bar，各气体含量分别为560 588.51 μL/L、230 678.21 μL/L、33 107.65 μL/L、56 086.77 μL/L、77 945.56 μL/L、1 307.19 μL/L、1 823.55 μL/L，各气体浓度与色谱仪标定值相符，检测误差低于4.95%。该方法为CH4裂解制备C2H2控制提供了重要的途径。
拉曼光谱 过程气体 空芯反谐振光纤 降噪 Raman spectroscopy Process gases Hollow-core anti-resonance fiber Noise reduction
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 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 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
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
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
