《新型硫系玻璃光纖製備及其非線性套用》是依託寧波大學，由戴世勛擔任負責人的國家自然科學基金資助重點項目。
基本介紹
- 中文名：新型硫系玻璃光纖製備及其非線性套用
- 依託單位：寧波大學
- 項目負責人：戴世勛
- 項目類別：重點項目
項目簡介,結題摘要,
項目簡介
由於硫系玻璃具有優良的透紅外和極高的光學非線性特性，硫系玻璃光纖在中紅外超連續譜（SC）譜和拉曼光纖雷射器等非線性光學、生物感測、全光網路器件等領域呈現出重要的科學研究價值和巨大的市場套用前景，但目前，硫系光纖的中紅外SC譜光源主流研究在高非線性光纖基質材料組成、光纖結構設計、泵浦技術、原型器件封裝等方面存在嚴重不足。本項目擬通過對新型高光學非線性硫系玻璃組成的調控機理、硫系微結構光纖色散調控方法、硫系光纖2-8微米SC譜產生條件等基礎科學問題進行深入研究，獲得系列新型高三階非線性硫系玻璃材料，設計出新結構的硫系微結構光纖，解決硫系光纖低損耗製備關鍵技術，研製出2-8微米中紅外SC譜輸出的新型硫系光纖及光纖耦合模組原型器件，從而完整實現從底層材料設計到器件研製的技術鏈，為今後大力推動自主智慧財產權的新型中紅外SC譜光源、紅外光子器件、全光網路光器件及生物感測晶片等產業的發展奠定堅實的基礎。
結題摘要
中遠紅外波段SC譜光源在生物醫學、氣體檢測、食品質量檢測及紅外雷射對抗等領域具有重要的套用前景。硫系玻璃光纖是目前唯一能實現中遠紅外波段（＞10um）SC譜輸出的高非線性光纖。國際上許多知名光電子研究機構從2009年起相繼開展了硫系光纖中紅外SC譜理論和實驗研究，並取得了系列研究成果。本項目啟動時國內在此領域基本處於空白狀態。 本項目系統深入地開展了新型高非線性硫系玻璃組成的調控機理、硫系光纖結構設計和非線性特性數值模擬、硫系光纖SC譜輸出特性的基礎研究，以及硫系光纖拉制及光纖耦合模組封裝關鍵技術研發。通過對Ge-Sb-Se、Ge-Sn-Se、Ge-Sn-S等新型硫系玻璃組分與非線性折射率n2和非線性係數值β之間的變化規律、以及玻璃結構與帶隙寬頻對其三階光學非線性的影響，發現三光子諧振效應、平均配位數、玻璃中同極性鍵對其光學非線性影響最大，在此基礎上拉制出多種新型高非線性硫系光纖，獲得了超寬（＞10um）中紅外SC譜輸出。在製備的Ge-Te-AgI雙包層單模硫系光纖中，採用工作波長為7um 、脈寬150fs，頻率1kHz的 OPA雷射泵浦獲得了強度動態範圍±40dB、覆蓋2-16um中遠紅外SC譜輸出，該SC譜寬範圍是目前國際上報導的最寬SC譜。在拉制的7cm長Ge-As-Se-Te拉錐硫系光纖中獲得了1.7-12.7 μm 中遠紅外SC譜輸出，該結果是國際上在階躍型拉錐硫系光纖中獲得最寬的SC譜輸出報導。此外掌握了具有自主智慧財產權的從硫系玻璃提純-階躍型及微結構硫系光纖預製棒擠壓製備-PES塑膠包覆預製棒光纖拉制-硫系光纖端面拋光及跳線加工的一整套完整流程的硫系光纖製備技術，製備的As-Se、Ge-As-Se-Te等光纖最低損耗小於1dB/m。 項目在Laser Photon. Rev.、Prog. Mater. Sci.、Opt. Lett.、Opt. Express等期刊共發表72篇學術論文，其中SCI論文60篇，2篇ESI高引論文；申請國家標準5項（已批准2項），申請發明專利23項（已授權14項），出版學術專著1部；培養國家級人才1名，研究生12名。承辦2次學術研討會，30餘人次參加國內外學術會議並作報告。本項目相關成果引起國際同行關注，為今後推動自主智慧財產權的全光纖化中遠紅外SC譜光源、紅外光子器件及生物感測晶片等產業的發展奠定了基礎。
