[01588522]新型硫系玻璃光纤制备及其非线性应用

本项目开展新型硫系玻璃光纤制备及非线性应用研究,属于光电信息材料及信息技术领域。本项目2010年启动时,国内在硫系光纤超连续谱研究和开发领域与国外水平相差巨大,仅停留在硫系光纤的结构设计和传输特性理论方面,在硫系光纤的中红外SC谱输出实验验证方面处于空白状态。国内亟需在新型红外硫系玻璃光纤的材料组成设计与性能调控、光纤制备技术、SC谱特性等方面取得原创性的突破,快速缩短与国外研究的本领域差距,为今后发展自主知识产权的新型中红外SC谱光源、红外光子器件产业的发展奠定基础。 本项目围绕新型硫系玻璃光纤及其SC谱特性关键科学问题和制备技术方面开展了深入研究,取得的主要成果如下： （1）阐明了硫系玻璃三阶非线性光学特性与结构基团、析晶特性之间的内在变化规律,提出了通过调控玻璃中的同极键、配位数、杂质吸收特性设计高非线性硫系光纤基质材料的方法,发明了Ge-Se-Sb、Ge-Se-Sn、Ge-As-Se-Te、Ge-Te-AgI等系列新型高非线性硫系玻璃。 （2）发明了从硫系玻璃提纯、阶跃型及微结构硫系光纤预制棒挤压制备、PES塑料包覆预制棒光纤拉制、硫系光纤端面抛光及FC跳线加工、硫系光纤拉锥后处理一整套完整流程的硫系玻璃光纤制备技术。 （3）研制出多种新型高非线性硫系玻璃光纤,获得了国际领先水平的超宽中远红外SC谱输出。研制出损耗最低的碲基Ge-As-Se-Te硫系玻璃光纤,获得了1.5-14μm SC谱输出;研制出Ge-Te-AgI双包层Te基单模光纤,获得了2-16μm中远红外SC谱输出,该SC谱宽范围是目前国际上公认最宽的SC谱;研制出环境友好型高非线性、高激光损伤损伤Ge-Sb-Se硫系玻璃光纤,获得了1.5-14 μm SC谱输出。 （4）搭建出全光纤化中红外超连续谱激光工程样机。以自制高功率2 μm光纤激光作为泵浦源,依次级联泵浦ZBLAN光纤和自主开发的As2S3光纤,并解决了氟化物与硫系光纤耦合端面损伤,异质玻璃光纤低损耗熔接等诸多难题,在级联光纤的非线性激光传输系统中,获得了平均功率大于1W,光谱覆盖2-6.5 μm的SC输出。 本项目工作成果在Prog. Mater. Sci.（IF=23.75）、Laser Photon. Rev. （IF=8.53）、Opt. Lett.、Opt. Express等国内外知名学术期刊发表论文SCI论文100篇,其中2区及以上SCI论文40篇,出版学术专著1部,8篇代表性论作被SCI论文他引236次;研究成果在国内外学术会议上做邀请报告35次;授权发明专利32件;主持制定国家标准3项（公示中）,参与制定国家标准2项;本项目开发的高质量特种光纤制备技术在受到华为公司的认可,获批华为公司横向技术开发合同,开展碲酸盐特种光纤研发,合同金额264万元。 此外,项目成果被美国光学学会会士、中弗罗里达大学光学中心Abouraddy. Ayman F教授、加拿大拉瓦尔大学Younes Messaddeq 教授、澳大利亚工程院和科学院院士、澳洲国立大学Barry Luther-Davies等国际知名学者的正面引用及评价。项目研制的各种高非线性光纤已在国防科技大学、浙江大学、兵器部209所等单位承担的关键国防预研设备上得到应用。本项目成果为今后开发自主知识产权的新型中红外SC谱光源提供了理论、技术和关键光纤材料支撑,有利于提高我国在红外光子器件产业的创新力和技术水平,具有重要的社会效益和经济效益。