硫系玻璃空芯微结构光纤

引用

Shiryaev VS (2015) 硫系玻璃空芯微结构光纤。Front. Mater. 2:24。doi: 10.3389/fmats.2015.00024

关键词

• 硫系玻璃
• 空芯微结构光纤 (HC-MOF)
• 中红外 (IR)
• 光损耗
• 负曲率
• 光子晶体光纤 (PCF)
• 制造
• 传输

简介

本文回顾了用于中红外应用的硫系玻璃空芯微结构光纤的最新发展、制造技术和挑战。

摘要

本文概述了用于中红外应用的硫系玻璃空芯微结构光纤 (HC-MOF) 的最新发展。

消息来源强调了HC-MOF的优势，包括：

• 低理论损耗：消息来源解释说，由于光在空气中传播，与玻璃相比，空气中的材料吸收和瑞利散射非常小，因此HC-MOF具有实现极低传输损耗的潜力。
• 宽传输范围：与传统的阶跃折射率光纤相比，HC-MOF可以在更宽的波长范围内传输光。
• 强光-气体相互作用：空芯中的气体使光与气体之间能够发生强相互作用，这有利于拉曼放大等应用。

消息来源强调，硫系玻璃因其独特的性能而特别适合中红外HC-MOF。这些性能包括：

• 宽透射范围：硫系玻璃可以透射1至12微米范围内的光。
• 低固有损耗：它们在中红外区域固有的低损耗。
• 高折射率：硫系玻璃的高折射率（2.4-3.0）使其非常适合制造紧凑型非线性器件。
• 高非线性折射率：其非线性折射率（n²）明显高于石英玻璃，使其成为基于光纤的光子器件的理想选择。

然而，消息人士承认，制造硫系玻璃HC-MOF面临多项技术挑战，包括：

• 优化设计和几何形状：研究人员正在积极研究确定这些光纤的理想结构参数。
• 提高玻璃纯度：硫系玻璃的高化学纯度和相纯度对于最大限度地降低损耗至关重要。
• 改进拉丝技术：改进光纤拉丝技术对于防止精细的光子晶体结构变形至关重要。

消息人士称，“堆叠和拉丝”技术是制造硫系玻璃HC-MOF预制棒的主要方法，该技术涉及在基底管内组装毛细管。消息来源还提到了在预制棒制造过程中硫系玻璃与石英玻璃粘附相关的挑战。他们指出，在硫系玻璃的玻璃化转变温度附近，粘附性最强，并且可能导致预制棒在冷却过程中开裂。

尽管面临这些挑战，研究人员仍然成功制造出能够传输中红外辐射（包括二氧化碳激光）的硫系HC-MOF。然而，目前这些光纤中的光损耗高于理论预测。为了使损耗更接近理论极限，需要进一步研究以优化光纤设计、拉丝条件和玻璃纯度。消息来源还强调了解决硫系HC-MOF因暴露于大气湿气而导致的光学老化问题的重要性。由于光纤气孔内羟基和水分子的形成，这种老化过程会导致光损耗增加。为了缓解这一问题，研究人员正在探索保护光纤免受湿气影响的方法，例如使用聚合物涂层。

来源：https://www.semanticscholar.org/paper/Chalcogenide-Glass-Hollow-Core-Microstructured-Shiryaev/b3b3c4bffdbeca46fba87269bbecfd339f228d51