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  • 硅芯光纖中2.2 μm拉曼放大器及其在中紅外光源擴(kuò)展中的應(yīng)用前景

    作者:光行天下小萌新譯 來源:物理學(xué)家組織網(wǎng) 時間:2023-09-11 09:03 閱讀:303 [投稿]
    利用高度非線性的硅芯光纖(SCF)平臺,在波長超過2 μm的情況下展示了高水平的拉曼放大。

     中紅外光譜區(qū)域在過去十年中引起了極大的研究興趣,因?yàn)樗鼘υS多生物醫(yī)學(xué)和傳感應(yīng)用非常重要。然而,在波長超過2 μm的情況下,開發(fā)緊湊的可調(diào)諧光纖光源仍然是一個重大挑戰(zhàn)。

     拉曼散射是一種非線性過程,可以用于在傳統(tǒng)光源受限或不可用的波長區(qū)域產(chǎn)生或放大光學(xué)信號。因此,當(dāng)由高功率激光器和具有寬傳輸窗口的波導(dǎo)構(gòu)建時,拉曼系統(tǒng)可以用來將近紅外泵浦源轉(zhuǎn)換為中紅外,以幫助填補(bǔ)該區(qū)域的波長空白。

     在發(fā)表在《光:科學(xué)與應(yīng)用》雜志上的一篇新論文中,由英國南安普頓大學(xué)光電子研究中心的Anna C. Peacock教授領(lǐng)導(dǎo)的一個國際研究團(tuán)隊(duì),利用高度非線性的硅芯光纖(SCF)平臺,在波長超過2 μm的情況下展示了高水平的拉曼放大。


    a. 利用SCFs在新的中紅外波長產(chǎn)生光的概念。b. 用于光纖制造的熔融芯方法,插圖顯示了后處理的錐形設(shè)計(jì)。c. 2 μm脈沖泵浦的受激拉曼增益分布。d 使用優(yōu)化的泵浦源時自發(fā)級聯(lián)拉曼散射的光譜演化。

    該研究團(tuán)隊(duì)使用了一種新型的激光器,該激光器具有高效率的拉曼放大能力,并且具有較低的損耗。

     該研究團(tuán)隊(duì)利用高效率的拉曼放大器,在中紅外光源中實(shí)現(xiàn)了高效率的拉曼放大。與平面硅系統(tǒng)相比,SCF已成為中紅外拉曼放大的令人興奮的平臺,因?yàn)樗鼈兲峁┝藬U(kuò)展的傳播長度、低傳播損耗和與光纖激光器的高效耦合。本研究中使用的SCF是通過熔融芯繪制方法制備的,這允許長纖維的快速生產(chǎn)。

     然后通過錐形過程進(jìn)行后處理,這通過優(yōu)化芯材料和尺寸來增強(qiáng)非線性性能。由此產(chǎn)生的SCF的傳輸損耗僅為0.2 dB/cm,具有一致的微米尺寸的錐形腰直徑,長度為6 cm。

     通過用摻光纖激光器泵浦優(yōu)化的SCF,研究小組在2.2 μm處展示了拉曼發(fā)射和放大。在受激拉曼放大的情況下,由于晶體芯材料的拉曼增益系數(shù)大,泵浦功率僅為10 mW,就實(shí)現(xiàn)了開關(guān)峰增益約30 dB。

     重要的是,SCF的低損耗也開辟了一條通過級聯(lián)過程將拉曼波長擴(kuò)展到4 μm及以上范圍的路線。這項(xiàng)工作首次證明了中紅外拉曼散射在任何硅波導(dǎo)系統(tǒng)中的存在——無論是基于光纖還是基于芯片——因此,為在這個頻段中開發(fā)穩(wěn)健、緊湊和可調(diào)諧系統(tǒng)邁出了關(guān)鍵的一步。

    相關(guān)鏈接:https://phys.org/news/2023-09-raman-amplification-silicon-core-fibers.html

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