一种远红外超连续谱的产生方法技术

本发明专利技术公开了一种远红外超连续谱的产生方法，利用脉冲式CO2气体激光器发出的波长10.6 um的激光作为激励源，经过耦合器输入位于冷却装置内的碲基硫系玻璃光子晶体光纤，产生波长8~14 um的远红外超连续谱；碲基硫系玻璃光子晶体光纤为碲基硫系玻璃悬吊芯光纤，碲基硫系玻璃悬吊芯光纤包括悬吊芯和套设在悬吊芯上的套管，套管由硒基硫系玻璃制成，悬吊芯由碲基硫系玻璃制成，悬吊芯包括一体设置的外管和多片隔离层，多片隔离层位于外管的内部并沿外管的长度方向设置，多片隔离层交汇于外管的中心；本发明专利技术方法利用具有超高非线性参数的低损耗碲基硫系玻璃光子晶体光纤作为纤芯材料，用脉冲式CO2气体激光器作为泵浦光，实现8~14 um远红外超连续谱的输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光光电子
，具体是。
技术介绍
通常把太阳光透过大气层时透过率较高的光谱段称为大气窗口。大气窗口的光谱段主要有:近紫外、可见光和近红外波段(0.3?1.3 uma.5-1.8 um)，中红外波段(3.5?5.5um)，远红外波段(8?14 um)，微波波段(0.8?2.5 cm)0目前利用固体激光器、半导体激光器、气体激光器等类型的激光器能够很容易地实现可见光和近红外波段的激光输出，可以应用于国防、工业、医疗等众多领域。位于大气窗口波长3.5-5.5 um的中红外波段和8?14 um的远红外波段的激光可用于红外追踪、干扰、搜索靶标导航以及光学遥感探测，对国家安全具有至关重要的意义。由于窄带半导体材料的匮乏等原因，目前在中远红外波长的高效率发射光源和激光器严重短缺。目前利用光学参量振荡法、差频振荡、量子级联激光器以及气体激光器能够实现小功率的3?5 um激光输出，而实现远红外波段(8?14 um)大气窗口激光的方法鲜有报道，较成熟且能广泛应用的只有单一波长(10.6 um)的C02气体激光器，无法覆盖整个远红外大气窗口。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:针对现有技术的不足，提供，利用具有超高非线性参数的低损耗碲基硫系玻璃光子晶体光纤作为纤芯材料，用脉冲式CO2气体激光器作为栗浦光，实现8?14 um远红外超连续谱的输出。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为:，利用脉冲式⑶2气体激光器发出的波长10.6 um的激光作为激励源，经过耦合器输入位于冷却装置内的碲基硫系玻璃光子晶体光纤，产生波长8?14 um的远红外超连续谱;所述的碲基硫系玻璃光子晶体光纤为碲基硫系玻璃悬吊芯光纤，所述的碲基硫系玻璃悬吊芯光纤包括悬吊芯和套设在所述的悬吊芯上的套管，所述的套管由砸基硫系玻璃制成，所述的悬吊芯由碲基硫系玻璃制成，所述的悬吊芯包括一体设置的外管和多片隔离层，所述的多片隔离层位于所述的外管的内部并沿所述的外管的长度方向设置，所述的多片隔离层交汇于所述的外管的中心。所述的脉冲式C02气体激光器为风冷式小功率脉冲式C02气体激光器，其脉冲宽度小于150 ns，重复频率为20 Hz，单脉冲能量为60 mj以上;所述的碲基硫系玻璃悬吊芯光纤的长度为20?50 cm，所述的碲基硫系玻璃悬吊芯光纤的直径为500?600 um，所述的悬吊芯的直径为8~10 um。进一步地，所述的碲基硫系玻璃为Ge-As-Se-Te系硫系玻璃。Ge-As-Se-Te系硫系玻璃组分成玻范围较大，玻璃的转变温度较高(200°C以上)，热稳定性好，抗析晶能力强，是制备悬吊芯的首选组分。以As2S3悬吊芯光纤为例，虽然As2S3悬吊芯光纤的非线性系数高达46000W—1KM.1，但由于碲、砸和硫的原子质量满足关系式:碲〉砸〉硫，因此砸基硫系玻璃或碲基硫系玻璃的非线性系数远高于硫基硫系玻璃，尤其是碲基硫系玻璃悬吊芯光纤的非线性系数可达As2S3悬吊芯光纤的十倍以上。进一步地，所述的碲基硫系玻璃为Ge2QAs2()Se15Te45硫系玻璃。Ge2QAs2()Se15Te45硫系玻璃热稳定性好，不会析晶，玻璃的转变温度为203°C，碲含量接近50%，能实现远红外波长的高透过率，满足⑶2激光(10.6um)的低传输损耗。Ge2QAS2QSei5Te45硫系玻璃的零色散波长为10.45 um,由662(^2(^1仏45硫系玻璃制成的悬吊芯对于波长10.6 um的激光的传输损耗为1.5?2 dB/m。进一步地，所述的耦合器为红外物镜，所述的冷却装置为水冷冷却装置或液氮冷却装置。上述远红外超连续谱的产生方法中，所述的碲基硫系玻璃悬吊芯光纤的制备过程包括以下步骤: (1)准备直径20?22mm的套管和挤压法制成的悬吊芯预制棒； (2)将悬吊芯预制棒在拉丝机上拉制成外径3mm的悬吊芯细管； (3)将悬吊芯细管插入预先钻好孔的套管内，形成碲基硫系玻璃悬吊芯光纤预制棒； (4)将碲基硫系玻璃悬吊芯光纤预制棒在拉丝机上拉制成碲基硫系玻璃悬吊芯光纤，并用光纤切割刀切割成所需长度，即得到碲基硫系玻璃悬吊芯光纤。与现有技术相比，本专利技术的优点在于:本专利技术提供的远红外超连续谱的产生方法，以脉冲式CO2气体激光器作为栗浦光，以非线性系数最高的碲基硫系玻璃光子晶体光纤作为纤芯材料，保证了光纤在10.6 um处的低损耗和低色散;采用的碲基硫系玻璃悬吊芯光纤包括悬吊芯和套设在悬吊芯上的套管，该套管由砸基硫系玻璃制成，悬吊芯由碲基硫系玻璃制成，保证了碲基硫系玻璃悬吊芯光纤的最高非线性系数，最终实现了8?14 um远红外波段的超连续谱的光谱输出。【附图说明】图1为本专利技术方法产生远红外超连续谱的过程示意图； 图2为实施例中所用Ge2QAS2QSei5Te45碲基硫系玻璃材料的色散图； 图3为实施例中所用悬吊芯的截面示意图。【具体实施方式】以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例1的远红外超连续谱的产生方法，利用风冷式小功率脉冲式CO2气体激光器发出的波长10.6 um的激光作为激励源，经过耦合器输入位于冷却装置内的碲基硫系玻璃光子晶体光纤，产生波长8?14 um的远红外超连续谱;碲基硫系玻璃光子晶体光纤为碲基硫系玻璃悬吊芯光纤，碲基硫系玻璃悬吊芯光纤包括悬吊芯和套设在悬吊芯上的套管，套管由Ge-Sb-Se砸基硫系玻璃制成，悬吊芯由Ge2QAs2()Se15Te45硫系玻璃制成，如图3所示，悬吊芯包括一体设置的外管I和多片隔离层2，多片隔离层2位于外管I的内部并沿外管I的长度方向设置，多片隔离层2交汇于外管I的中心。实施例1中所用风冷式小功率脉冲式CO2气体激光器的输出参数如下:波长10.6um，脉冲宽度小于150 ns，重复频率20 Hz，单脉冲能量150 mj;所用碲基硫系玻璃悬吊芯光纤的结构参数为:光纤直径600 um，光纤长度L=50 cm，悬吊芯直径当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种远红外超连续谱的产生方法，其特征在于利用脉冲式CO2气体激光器发出的波长10.6 um的激光作为激励源，经过耦合器输入位于冷却装置内的碲基硫系玻璃光子晶体光纤，产生波长8~14 um的远红外超连续谱；所述的碲基硫系玻璃光子晶体光纤为碲基硫系玻璃悬吊芯光纤，所述的碲基硫系玻璃悬吊芯光纤包括悬吊芯和套设在所述的悬吊芯上的套管，所述的套管由硒基硫系玻璃制成，所述的悬吊芯由碲基硫系玻璃制成，所述的悬吊芯包括一体设置的外管和多片隔离层，所述的多片隔离层位于所述的外管的内部并沿所述的外管的长度方向设置，所述的多片隔离层交汇于所述的外管的中心。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵浙明，王训四，戴世勋，聂秋华，刘自军，吴波，江岭，密楠，刘硕，潘章豪，孙礼红，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33