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高性能反谐振空芯光纤导光机理与实验制作研究进展 被引量:11
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作者 丁伟 +2 位作者 高寿飞 洪奕峰 王璞 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期45-62,共18页
传统实芯光纤无法克服材料本身固有的非线性、色散、瑞利散射、光照损伤等缺陷,微结构空芯光纤有望解决这些本征性问题,可以为高功率激光、非线性光学、生物光子学、量子光学、光纤传感、光通信等应用提供一个理想而方便的媒介.在技术... 传统实芯光纤无法克服材料本身固有的非线性、色散、瑞利散射、光照损伤等缺陷,微结构空芯光纤有望解决这些本征性问题,可以为高功率激光、非线性光学、生物光子学、量子光学、光纤传感、光通信等应用提供一个理想而方便的媒介.在技术实现的道路上存在着光子禁带空芯光纤和反谐振空芯光纤两种选项.后者具有宽带导光和高激光损伤阈值等优点,但是一直受困于较高的传输损耗.这一情况随着最近几年人们对反谐振导光机理和光纤制作技术研究的快速推进正在逐渐发生转变.本文回顾了我们团队五年来开展的系统性的理论和实验工作,介绍了一套直观的可定量计算的反谐振导光机制理论,展示了最新研制的高性能光纤.通过合理利用光纤结构中的局域性和全局性特征,突破了半解析计算反谐振空芯光纤限制损耗的难题;通过对光纤拉制条件的精密控制,制作出了紫外到中红外波段的各型光纤;并对进一步提高光纤性能和在此基础上的更丰富的光学应用研究进行了展望. 展开更多
关键词 光纤光学 传输损耗 光纤制备 双折射
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反谐振空芯光纤及气体拉曼激光技术的研究进展 被引量:11
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作者 高寿飞 王璞 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期175-192,共18页
反谐振空芯光纤(HC-ARF)具有宽传输通带、低传输损耗、高损伤阈值和高模式纯度等优势,在高功率脉冲激光传输及压缩、超快非线性频率变换、短距离高速高容量光通信、生物化学分析和量子存储等领域展现出广阔的应用前景。简要回顾了空芯... 反谐振空芯光纤(HC-ARF)具有宽传输通带、低传输损耗、高损伤阈值和高模式纯度等优势,在高功率脉冲激光传输及压缩、超快非线性频率变换、短距离高速高容量光通信、生物化学分析和量子存储等领域展现出广阔的应用前景。简要回顾了空芯光子晶体光纤(HC-PCF)的发展历程,重点介绍了近年来出现的几种新型HC-ARF。对气体填充HC-ARF在新型拉曼激光频率变换应用领域中的关键技术及最新进展进行了讨论。 展开更多
关键词 非线性光学 空芯光子晶体光纤 反谐振空芯光纤 非线性频率变换 拉曼激光
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空芯反谐振光纤及其高功率超短脉冲传输 被引量:6
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作者 高寿飞 +4 位作者 刘小璐 顾帅 彭志刚 王璞 杜可明 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期151-156,共6页
拉制了两种低损耗、单模、近红外宽带传输的空芯反谐振光纤,并用于高功率超短皮秒脉冲传输。利用无节点结构的空芯反谐振光纤实现了平均功率为74 W、单脉冲能量为185μJ、峰值功率为10.8 MW的超短脉冲传输,且输出激光在频域和时域上均... 拉制了两种低损耗、单模、近红外宽带传输的空芯反谐振光纤,并用于高功率超短皮秒脉冲传输。利用无节点结构的空芯反谐振光纤实现了平均功率为74 W、单脉冲能量为185μJ、峰值功率为10.8 MW的超短脉冲传输,且输出激光在频域和时域上均没有发生明显变化。 展开更多
关键词 激光光学 空芯反谐振光纤 超短脉冲传输 单脉冲能量 峰值功率
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保偏空芯光纤的研究进展 被引量:4
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作者 洪奕峰 +1 位作者 丁伟 王璞 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期110-125,共16页
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,... 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. 展开更多
关键词 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
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空芯光子晶体光纤熔接技术研究 被引量:3
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作者 李晓倩 高寿飞 +1 位作者 王璞 《导航定位与授时》 2017年第6期102-106,共5页
空芯光子晶体光纤(HC-PCF)因其利用纤芯的空气导光而具有高损伤阈值、低损耗、低色散、低非线性等优点。此外,HC-PCF纤芯中空气的折射率温度系数、Verdet系数、Kerr系数远小于石英,在光纤陀螺中有独特的优势。但是在向实际应用迈进的过... 空芯光子晶体光纤(HC-PCF)因其利用纤芯的空气导光而具有高损伤阈值、低损耗、低色散、低非线性等优点。此外,HC-PCF纤芯中空气的折射率温度系数、Verdet系数、Kerr系数远小于石英,在光纤陀螺中有独特的优势。但是在向实际应用迈进的过程中,必须要解决HC-PCF与普通单模光纤以及自身简便、低损耗的熔接问题。基于热致扩芯技术和过渡光纤两种模场匹配方法,研究了HC-PCF和普通单模光纤之间的熔接问题,将两者的熔接损耗由直接熔接的1.4dB降至0.73dB。此外,研究了HC-PCF与其自身的熔接,通过两步放电熔接法,得到高强度低损耗的熔点,熔接损耗为0.52dB。 展开更多
关键词 光子晶体光纤 空芯光纤 光纤陀螺 熔接损耗 模场匹配
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中红外空芯光纤技术现状与发展趋势(特邀)
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作者 张一凡 洪奕峰 +1 位作者 盛钰霖 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期43-53,共11页
中红外光纤作为中红外领域的重要器件,在中红外激光产生与传输、生物医学检测、环境检测等领域有着重要应用。然而中红外光纤长期存在制备困难、制备材料化学稳定性差等问题,限制了其发展。与实芯光纤相比,空芯光纤通过构建包层微结构... 中红外光纤作为中红外领域的重要器件,在中红外激光产生与传输、生物医学检测、环境检测等领域有着重要应用。然而中红外光纤长期存在制备困难、制备材料化学稳定性差等问题,限制了其发展。与实芯光纤相比,空芯光纤通过构建包层微结构将光波限制在空气中传输,可以大幅降低光纤光学性能对制备材料的依赖,从而为光波传输提供一个低损耗、低色散、低延迟、低非线性、高损伤阈值的理想传输通道,这为中红外光纤的发展拓宽了道路。文中从光纤结构、拉制方式、材料吸收、传输性能等方面分析了石英基和软玻璃基中红外空芯光纤的发展历程、研究现状和应用前景。并通过理论仿真分析了石英基单圈结构和嵌套管结构反谐振空芯光纤吸收损耗、限制损耗与纤芯、壁厚、波长之间的关系,为低损耗中红外反谐振空芯光纤的制备和应用提供了理论指引。 展开更多
关键词 中红外 石英基空芯光纤 软玻璃基空芯光纤 导光窗口 光纤损耗
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基于液芯光纤的中红外拉曼激光光源 被引量:2
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作者 田翠萍 +2 位作者 师红星 程昭晨 王璞 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2017年第5期268-272,共5页
搭建了一种集成结构的液芯光纤中红外拉曼激光光源,利用全光纤结构液芯耦合装置进行抽运注入。将中心波长为1064nm、重复频率为5kHz、最大输出功率为55mW的亚纳秒激光器作为抽运源,将不同比例的四氯化碳和二硫化碳混合溶液充入中空光纤... 搭建了一种集成结构的液芯光纤中红外拉曼激光光源,利用全光纤结构液芯耦合装置进行抽运注入。将中心波长为1064nm、重复频率为5kHz、最大输出功率为55mW的亚纳秒激光器作为抽运源,将不同比例的四氯化碳和二硫化碳混合溶液充入中空光纤中,获得了至少7阶的拉曼信号输出。目前可测得的最长波长为2.08μm,拉曼阈值最低为0.3mW。通过搭建全光纤结构的液芯光纤耦合装置,获得了90%以上的光纤耦合效率。实验发现利用石英光纤产生的拉曼信号可以对液芯受激拉曼散射的产生起到促进作用。 展开更多
关键词 激光光学 受激拉曼散射 中红外激光 非线性光学 液芯光纤
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空芯光子晶体光纤的纤芯设计及特性研究 被引量:2
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作者 刘小璐 田翠萍 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第12期1861-1866,共6页
为了研究纤芯形状和大小对光纤特性的影响,设计了2种纤芯形状的7芯空芯光子晶体光纤(HC-PCFs),并与传统的十二边形纤芯的HC-PCFs进行了对比.运用有限元法进行仿真计算,结果表明:内凹圆化型纤芯的HCPCF比普通十二边形的HC-PCF具有更低的... 为了研究纤芯形状和大小对光纤特性的影响,设计了2种纤芯形状的7芯空芯光子晶体光纤(HC-PCFs),并与传统的十二边形纤芯的HC-PCFs进行了对比.运用有限元法进行仿真计算,结果表明:内凹圆化型纤芯的HCPCF比普通十二边形的HC-PCF具有更低的泄漏损耗和波导色散,而内凹直线型纤芯的HC-PCF具有特别的波导色散特性,新设计的纤芯结构未来可用于大容量光通信、光孤子传输以及色散补偿中. 展开更多
关键词 空芯光子晶体光纤 有限元法 损耗 色散 纤芯设计
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空芯反谐振光纤与单模光纤的低损耗熔接研究 被引量:2
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作者 李晓倩 高寿飞 +1 位作者 王璞 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期65-69,共5页
光子晶体光纤因具有设计自由、导光机制新颖等优势而被人们广泛关注。相比于带隙型光子晶体光纤和Kagome光纤,空芯反谐振光纤(HC-ARF)由于具有结构简单、单模导光、传输谱宽且损耗低的特点,在紫外/中红外光传输、高功率激光产生、非线... 光子晶体光纤因具有设计自由、导光机制新颖等优势而被人们广泛关注。相比于带隙型光子晶体光纤和Kagome光纤,空芯反谐振光纤(HC-ARF)由于具有结构简单、单模导光、传输谱宽且损耗低的特点,在紫外/中红外光传输、高功率激光产生、非线性光学及传感等领域都具有很好的应用。但是HC-ARF要真正得到广泛应用,其与普通单模光纤的熔接必须简便且损耗低,然而,HC-ARF包层特殊的毛细管孔结构在熔接过程中容易坍塌,且其模场直径不同于普通单模光纤,故直接熔接时损耗很大。为此,引入一段纤芯直径为20μm的实芯大模场光纤作为模场过渡,实现了HC-ARF和普通单模光纤之间的熔接,熔接损耗由直接熔接的3dB降至0.844dB。 展开更多
关键词 光纤光学 光子晶体光纤 熔接损耗 过渡光纤 空芯反谐振光纤 模场匹配
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Recent advance in hollow-core fiber high-temperature and high-pressure sensing technology [Invited] 被引量:1
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作者 Zhe Zhang Yingying Wang +3 位作者 Min Zhou jun He Changrui Liao Yiping Wang 《Chinese Optics Letters》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第7期7-21,共15页
The pure-silica hollow-core fiber(HCF) has excellent thermostabilities that can benefit a lot of high-temperature sensing applications.The air-core microstructure of the HCF provides an inherent gas container, which c... The pure-silica hollow-core fiber(HCF) has excellent thermostabilities that can benefit a lot of high-temperature sensing applications.The air-core microstructure of the HCF provides an inherent gas container, which can be a good candidate for gas or gas pressure sensing.This paper reviews our continuous efforts to design, fabricate, and characterize the hightemperature and high-pressure sensors with HCFs, aiming at improving the sensing performances such as dynamic range,sensitivity, and linearity.With the breakthrough advances in novel anti-resonant HCFs, sensing of high temperature and high pressure with HCFs will continuously progress and find increasing applications. 展开更多
关键词 hollow-core fiber high-temperature sensing high-pressure sensing
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紫外空芯反谐振光纤的研制 被引量:3
11
作者 王梦玲 高寿飞 +1 位作者 王璞 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期213-219,共7页
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95μm,纤芯直径为11μm;包层孔的直径平均为5μm,壁厚平均为319nm。经测试发现,该光纤可同时实现266nm、355nm两个重要的紫外激光波段的导光... 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95μm,纤芯直径为11μm;包层孔的直径平均为5μm,壁厚平均为319nm。经测试发现,该光纤可同时实现266nm、355nm两个重要的紫外激光波段的导光,传输损耗分别为0.25dB/m@266nm,0.8dB/m@355nm。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5cm时,弯曲损耗分别为0.05dB/m@266nm,0.023dB/m@355nm。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。 展开更多
关键词 光纤光学 空芯反谐振光纤 弯曲损耗 紫外激光 柔性传输
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空芯反谐振光纤2.60~4.35μm中红外激光传输及损耗表征 被引量:1
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作者 朱宽 张鑫 +5 位作者 鲁文举 王菲菲 张百涛 何京良 王璞 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2022年第3期103-108,共6页
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2.60~4.35μm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365μm,纤芯直径为115μm。使用中红... 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2.60~4.35μm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365μm,纤芯直径为115μm。使用中红外可调谐光参量振荡器作为光源,测试了光纤在2.60,3.27,3.41,3.80,4.08,4.21,4.35μm七个波段的激光传输及损耗特性。结果显示,该光纤可实现2.6~4.08μm波段低损耗导光,在3.27μm传输损耗最低,为0.037 dB/m。光纤在4.08μm和4.35μm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。 展开更多
关键词 光纤光学 空芯反谐振光纤 中红外激光 激光传输
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基于液体纤芯光子晶体光纤的低阈值受激拉曼散射 被引量:1
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作者 田翠萍 +2 位作者 高寿飞 谭方舟 王璞 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第12期1856-1860,共5页
为了研究微结构光纤在光流体技术中的应用,在空芯光子晶体光纤(hollow-core photonic crystal fiber,HCPCF)纤芯中充入四氯化碳(CCl4)制成液芯光学微池,用1 064 nm的光源泵浦,测量CCl4的受激拉曼散射特性.利用包层孔塌缩技术将纤芯... 为了研究微结构光纤在光流体技术中的应用,在空芯光子晶体光纤(hollow-core photonic crystal fiber,HCPCF)纤芯中充入四氯化碳(CCl4)制成液芯光学微池,用1 064 nm的光源泵浦,测量CCl4的受激拉曼散射特性.利用包层孔塌缩技术将纤芯直径10μm,长1.8 m的HC-PCF两端包层孔堵住,CCl4在毛细作用力及外部压力下充满纤芯,其后将两端切去,由于包层空气孔的有效折射率(约1.1)低于CCl4(约1.45),保证了全反射原理导光.用中心波长1064 nm,重复频率200 kHz,脉宽186ps,可调谐输出功率为01 W的光纤激光器作为泵浦源,泵浦CCl4液芯光纤产生了两级拉曼斯托克斯谱线输出,分别在1118、1172.3 nm处.通过调节泵浦功率测得一阶拉曼阈值对应的峰值功率为0.94 kW.结果表明:微结构光纤是光流体技术的良好载体. 展开更多
关键词 光子晶体光纤 液体拉曼效应 非线性光学 光流体
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