陕西师范大学：用于超高速光子学的高性能γ-氧化锰双核、对孔光纤
发布时间：2023-03-13 08:00:00 阅读数： 86
近日，陕西师范大学李晓辉教授的研究团队通过将γ-MnO2与特种光纤--双芯对孔光纤相结合，制作了一段γ-MnO2双芯对孔光纤，测量其非线性吸收曲线，并将其作为可饱和吸收器，制作了全光纤锁模激光器，实现了约1ps的脉冲宽度和约600MHz的重复频率。
实验表明，这种制作方案具有良好的稳定性，适合于其他新型材料与特种光纤的结合，大大拓展了特种光纤在超高速光学和传感方面的应用。
由于特种纤维具有一些优良的性能，利用这些性能可以扩大特种纤维的应用范围。李晓东课题组在新型材料的非线性光学特性方面已经积累了一些技术经验，但如何保持非线性特性的稳定和可重复性仍是有价值的研究。在光纤孔中填充适当浓度的γ-二氧化锰，控制填充物的长度，并将两端与单模光纤熔接，从而完成一个密封的光调制装置。
这一方案的成功实施取决于两点：一方面是对特殊光纤和新型材料的选择，另一方面是对填充过程的控制。
之所以选择双芯对孔光纤，是因为它的结构具有光子晶体光纤的相关特性，可以承受更高功率的激光传输；孔的直径较大，与中心芯的距离较近，有利于与材料的结合，有利于光与材料的突然互动；侧芯的位置远离孔和中心芯，对光传输的影响较小。
而且中心芯直径与普通单模光纤差别不大，可以降低熔接难度，减少熔接损耗。
选择γ-MnO2作为填充材料，主要是因为其带隙小，本征吸收带范围广，而且其海胆状结构具有较好的光相互作用，饱和吸收特性更优异。此外，其价格相对较低，适合大规模生产。
在填充过程中，以无水乙醇为溶剂，将适量的新型材料溶解于其中，制备成均匀的分散体，然后利用毛细现象进行填充。值得注意的是，分散体的浓度直接关系到填充的效果。
实验得到的结果与预期基本一致，但仍有一些细节需要改进，如填充过程中温度对填充效果的影响，孔径大小对填充效果的影响等。随着这些问题的解决，最终，这个方案将有一个严格的标准，这使得它具有良好的可重复性，可以应用于更多的场景。
该研究发表在《超快科学》杂志上。
参考信息：Xiaohui Li et al, High-performance γ-MnO2 Dual-Core, Pair-Hole Fiber for Ultrafast Photonics, Ultrafast Science (2023). DOI: 10.34133/ultrafastscience.0006
