CO_(2)激光退火不同外径锗芯光纤的扫描速度研究

对内径为41~43μm,外径约为188μm、251μm和270μm的锗芯光纤进行激光退火实验,研究CO_(2)激光沿光纤轴向扫描速度对锗芯拉曼峰频率和光传输损耗特性的影响。研究发现,激光扫描速度是决定退火后光纤特性的重要参数。对不同外径的光纤,达到最优退火效果的激光扫描速度不同,188μm、251μm和270μm外径的锗芯光纤分别为10 mm·s^(-1)、14 mm·s^(-1)和16 mm·s^(-1),光传输损耗分别为3.435 dB·cm^(-1)、2.147 dB·cm^(-1)和3.578 dB·cm^(-1)。使用COMSOL软件对退火过程中纤芯表面固定点的温度变化进行了模拟仿真研究,仿真结果显示激光退火过程中温度呈脉冲形变化。相同外径条件下,激光扫描速度提高,温度脉冲的峰值升高、谷值降低、单脉冲持续时间缩短;相同扫描速度条件下,光纤外径减小,温度脉冲峰值提高,谷值降低。

半导体锗芯光纤拉丝过程中的芯-包层流速差异研究

半导体芯光纤因其特殊的光电特性而受到广泛关注。由于纤芯和包层材料之间的性质差异,制备高质量的半导体芯光纤比传统掺杂石英玻璃光纤更为困难。以锗芯光纤为研究对象,通过有限元法,模拟仿真了激光拉制锗芯光纤的动态过程,研究了拉制过程中芯层锗和包层石英玻璃材料的流速差异,以及不同拉丝速度对其流速差异的影响。仿真结果表明:在预制棒颈缩区,芯层锗和包层石英玻璃材料的流速差异最大,且不同拉丝速度对预制棒芯层锗和包层石英玻璃材料的流速影响不同。

基于光纤熔接与抛磨技术的硅锗芯光纤F-P腔温度传感器

光纤法布里-珀罗(F-P)腔传感器作为温度传感器,应用广泛。提高光纤制作材料及成分的光电特性有利于提高温度传感器的灵敏性。基于光纤熔接与抛磨技术制备了一种基于硅锗芯光纤的F-P腔温度传感器,其制备过程为:先用优化的熔接参数将普通单模光纤与硅锗芯光纤熔接,再通过光纤抛光的方式抛磨硅锗芯光纤,其长度可通过观察抛磨过程中反射光谱的自由光谱范围精确控制。实验结果表明:熔接端面光滑平整,其反射光谱的强度比单模光纤平端高7. 7 dB;硅锗芯光纤F-P腔传感器具有较高的温度灵敏度,可达116. 1 pm/℃。

锗芯光纤的CO_2激光退火温场分布仿真

用有限元软件COMSOL Multiphysics对锗芯光纤的CO_2激光退火温场分布进行仿真,比较了不同的光纤轴向移动速度和激光功率对锗芯光纤加热区温场分布的影响,初步得出了在不同光纤轴向移动速度条件下对应的较合适的激光功率.对于内径和外径分别为80μm和300μm的锗芯光纤,当轴向移动速度为4 mm/s、8 mm/s、12 mm/s、16 mm/s、20 mm/s时,对应较合适激光功率分别为1.5 W、2.0 W、2.5 W、3.5 W、4.0 W.该仿真工作为CO_2激光退火优化锗芯光纤性能实验提供了理论依据.

基于侧面抛磨锗芯光纤的折射率传感器

通过抛磨单模-多模-单模(Single mode-Multimode-Single mode,SMS)光纤结构,设计制作一种光纤折射率传感器。多模光纤选用的是纤芯直径为16μm的锗芯光纤,纤芯直径较小,使制作的传感器尺寸较小,从而在传感应用中具有较高的样品利用率。单模光纤纤芯直径为8.4μm,可确保抛磨至多模光纤纤芯附近时单模光纤的纤芯不被破坏。SMS被AB胶固定在玻璃槽内,使得侧面抛磨光纤具有很好的鲁棒性,可重复使用性。制备并侧面抛磨了锗芯光纤长度分别为0μm、23μm、70μm、690μm、2 mm的SMS光纤结构。对产生的传输光谱进行测量,发现前4个样品随着周围环境折射率的增加,谐振波长向长波长处偏移;而前3个样品的折射率测量灵敏度随着锗芯光纤长度的增加而提高。当锗芯光纤长度为70μm时,在1.333~1.367折射率区间内,灵敏度可以达到623.5 nm/RIU。然而,过长的锗芯光纤导致折射率测量灵敏度降低。当锗芯光纤长度为2 mm时,抛磨过程中激发产生了包层模,导致传输光谱复杂、不稳定,而且长波处产生了较大的插入损耗。

CO_(2)激光退火锗芯光纤COMSOL仿真研究

采用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件模拟不同功率、不同扫描速度的CO_(2)激光退火锗芯光纤过程中的温度场分布。通过分析激光退火过程中光纤温度场的分布和变化,得到较为适合的激光退火条件。结合退火后锗芯光纤的拉曼光谱测试,发现对于外径和内径分别为190μm和28μm的锗芯光纤而言,在所有退火条件中,2.153 W激光功率、6 mm/s扫描速度能明显改善光纤性能。本仿真研究为优化锗芯光纤特性的实验提供了参考。

激光热处理对硅锗芯石英包层光纤成分分布的影响

硅锗合金在非平衡条件下凝固时容易出现成分偏析,光纤制备过程带来的成分分布不均匀问题会导致很高的光纤损耗。利用CO_(2)激光对半圆柱硅棒和锗棒拼接法制备的硅锗芯石英包层光纤进行热处理,研究不同处理条件对纤芯成分分布的影响。实验结果表明,在激光扫描方向上的边缘区域可形成连续的富硅硅锗合金,并且越靠近该边缘区域,纤芯的成分分布越均匀。本研究为制备和优化硅锗芯光纤,实现纤芯均匀的成分分布提供了方法。

准单模掺锗硅芯光纤的受激喇曼散射中的模竞争

本文报道了准单模掺锗硅芯光纤的受激喇曼散射中的模竞争实验研究。观察到了喇曼竞争现象和喇曼跳级现象。较详细分析了受激喇曼模的竞争。

30 W monolithic 2-3 μm supercontinuum laser

A high-power all-fiber supercontinuum(SC) laser source based on germania-core fiber(GCF) was presented. The lesser absorption loss of GCF than silica fiber beyond 2.0 μm makes GCF more suitable for extending the SC spectrum to the long wavelength side. In this work, the GCF-based SC laser had a maximum power of 30.1 W, together with a 10 dB spectral bandwidth of >1000 nm spanning from 1.95 to 3.0 μm. To the best of our knowledge, this is the highest output power level ever reported for a GCF-based SC laser as well as a 2–3 μm SC laser.