红外硫系光纤的研制(2)
1.2 As-Se玻璃光纤的研究进展
与As-Se玻璃光纤相比，As-S玻璃光纤具有更好的机械性能和较大的损伤阈值，因此As-S玻璃光纤多用于激光传输方面的研究；Te基硫系玻璃光纤具有较宽的红外透光范围（2-20μm），多用于化学和生物传感，及太空探测方面的研究。与S基、Te基硫系玻璃光纤相比，As-Se玻璃光纤的非线性系数大于As-S玻璃光纤，更利于光学非线性方面的研究；Te基玻璃成玻区小，玻璃稳定性较差，拉制光纤过程中较易析晶，相比之下，As-Se玻璃光纤更容易拉制。
As-Se玻璃光纤在2—8μm具有良好的透过性且具有极高的非线性系数，据报道，As2Se3玻璃的非线性系数是石英玻璃的500倍[2]。基于As2Se3玻璃及光纤良好的中红外透光性、极高的非线性系数，其在布里渊散射、拉曼增益、全光开关、超连续谱产生等方面的研究备受关注。
2005年，Kazi S. Abedin等人首次通过As2Se3单模光纤在1.55μm处发现了布里渊散射[3]，采用85mw的连续激光泵浦5m长的光纤，实现了7.95GHz的布里渊频移，在13.2MHz有3dB的频移，布里渊增益系数为6.2×10-9m/W,是石英光纤的134倍。
2003年，P. A. ThielenP[4].等人利用小芯径的As-Se光纤研究了拉曼增益。采用1.50μm,平均强度为10.8W的纳秒脉冲激光泵浦1.1m长的光纤，在240 cm-1波数附近实现了超过20dB的拉曼增益。拉曼增益系数为2.3×10-11 m /W，约是石英光纤的300倍。
全光开关器的一个工作原理是利用材料的三阶非线性性质, 使其在超快飞秒激光脉冲诱导下产生折射率变化来实现光的开关操作[5]。2005年，L. B. Fu等人利用2.8m长的As2Se3单模光纤，在该光学元件中检测到了5.8ps的持续脉冲，脉冲峰值低于10W，该光学元件能够对高比特率信号做出反应，证实了As-Se光纤作为全光开关元件的可行性[6]。
2014年，Petersen等研究人员[7]用中心波长分别为4.5μm和6.3μm、重复频率为1KHz的100fs脉冲抽运长8.5cm 、芯径16μm的As-Se/Ge-As-Se阶跃折射率光纤，当输入纤的峰值功率分别为1.25MW和2.29MW时,分别获得了覆盖1.5~11.7 μm和1.4~13.3μm的超连续谱，这是目前报道的最宽的中红外超连续光谱，几乎达到了硒化物光纤的光谱范围极限。
1.3.课题提出
综上所述，As-Se玻璃光纤在2-8μm具有良好的透光性、极高的非线性系数，使得该光纤在布里渊散射、拉曼增益、全光开关、超连续谱产生方面有很好的应用前景。然而As-Se玻璃光纤在制备和使用过程中仍存在如下问题:
一、高质量的光纤预制棒较难制备。As-Se玻璃光纤多采用棒管法制备，预制棒的获得分为纤芯玻璃和包层玻璃管两个制备过程。
纤芯玻璃一般由熔融-淬冷法直接获得，对于直径小于5mm的纤芯玻璃，通常采用高温拉棒法获得。
包层玻璃管的制备通常采用旋转法或打孔法，不同方法获得的玻璃管质量不一：
（1）旋转法，旋转法是利用高速旋转物体的离心力制备包层玻璃管。在高温下，将处于熔融态的玻璃倒入石英管中，将石英管安装在旋转装置上高速旋转，在离心力作用下，熔融态的玻璃逐渐附在石英管内壁上，在石英管降温过程中，玻璃自然淬冷，形成中空的玻璃管。其难点在于高速旋转轴承和石英管的同心度要高，否则形成的玻璃管壁厚不一；另外该方法过程复杂，成功率不高；最后该方法很难制备内外径比小于0.3的玻璃管。
（2）打孔法，打孔法是采用机械钻孔的方式，用钻头在玻璃棒上打孔，获得包层玻璃管。该方法的缺点是，所得到的玻璃管长度有限，一般小于5cm，玻璃管的长度直接决定了光纤预制棒的长度，限制了拉丝的产量；另外，该方法获得的玻璃管内表面粗糙，抛光难度较大，内表面的粗糙度影响了光纤质量；最后该方法很难制备内外径比大于0.6的玻璃管。
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