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基于补偿叠层挤压的全固态硫系布拉格光纤

中国激光 2024年第2期51卷 136-143页

作者：杨克羽孙伟路盛俊凯彭芊芊白胜闯戴世勋王训四宁波大学信息科学与工程学院高等技术研究院红外材料与器件实验室浙江宁波315211 浙江省光电探测材料及器件重点实验室浙江宁波315211 宁波海洋研究院浙江宁波315832

基于有效全向反射原理的布拉格光纤可以通过调谐周期性的包层结构参数来实现特定波长的高功率传输。为了克服传统空心布拉格光纤易于形变的缺点,制备了一种基于补偿叠层挤压技术的硫系玻璃纤芯全固态布拉格光纤,解决了传统叠层挤压引起... 详细信息

基于有效全向反射原理的布拉格光纤可以通过调谐周期性的包层结构参数来实现特定波长的高功率传输。为了克服传统空心布拉格光纤易于形变的缺点,制备了一种基于补偿叠层挤压技术的硫系玻璃纤芯全固态布拉格光纤,解决了传统叠层挤压引起的光纤层厚不均匀问题。该光纤含有三对厚度相同的包层对,在整根6 m长光纤中包层对的厚度与光纤直径的比例保持恒定的3∶100。该光纤在4~10μm的波长范围内具有四个明显的低损耗窗口,证明了优化玻璃厚度的补偿叠层技术可以有效改善光纤结构及光传输性能。

关键词：光纤光学全固态布拉格光纤硫系玻璃叠层挤压法

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中红外大模场单模全固态硫系光子晶体光纤

中国激光 2024年第17期 248-256页

作者：李宁哲贾金升张敏王煜泽肖峰黄庆白胜闯 Vladimir Shiryaev 戴世勋聂秋华王训四宁波大学信息科学与工程学院高等技术研究院红外材料与器件实验室浙江省光电探测材料及器件重点实验室俄罗斯科学院高纯物质化学研究所宁波海洋研究院

针对当前硫系光纤难以同时实现高功率传输与高光束质量的问题，通过COMSOL软件仿真模拟光纤性质，设计出了满足单模传输需要且具有大模场面积的光子晶体光纤（PCF）的结构参数。所设计的光纤在1.5～10μm的波长范围内满足高阶模(LP11)... 详细信息

针对当前硫系光纤难以同时实现高功率传输与高光束质量的问题，通过COMSOL软件仿真模拟光纤性质，设计出了满足单模传输需要且具有大模场面积的光子晶体光纤（PCF）的结构参数。所设计的光纤在1.5～10μm的波长范围内满足高阶模(LP11)与基模(LP01)的限制损耗比大于10～2的单模条件，且光纤基模的有效模面积在波长2μm处约为5362μm2。根据仿真模拟的结构参数，探索出新型动、静态蒸馏相结合的技术，制备出高纯硫系玻璃，结合新型的挤压-堆积法，制备出基于全硫系玻璃的全固态大模场单模光子晶体光纤。该光纤在波长1.55μm处的近高斯光能量分布特征验证了其单模特性；同时在弯曲半径为14 cm的1.5 m长的光纤中观察到低弯曲损耗为1 dB，与仿真结果基本一致，表明此全固态光子晶体光纤具有出色的单模传输和抗弯性能，在中红外高能激光传输方面具备一定的应用潜能。

关键词：光纤光学中红外全固态光子晶体光纤硫系玻璃大模场面积单模传输

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中远红外硫系悬吊芯光纤及其光学性能研究

中国激光 2024年

作者：谢子豪王煜泽方沁楠樊智超吴煜张敏王雨杨白胜闯戴世勋沈祥王训四宁波大学信息科学与工程学院高等技术研究院红外材料与器件实验室浙江省光电探测材料及器件重点实验室

硫系玻璃在中远红外光谱区有良好的透过率和宽超连续谱（SC）输出等特性，但该类基质光纤的非线性效应却受制于其零色散波长过大（ZDW>4.5μm）问题。本文设计出一种新型的中远红外碲基悬吊芯光纤，仿真结果表明：芯径越小，色散蓝移越... 详细信息

硫系玻璃在中远红外光谱区有良好的透过率和宽超连续谱（SC）输出等特性，但该类基质光纤的非线性效应却受制于其零色散波长过大（ZDW>4.5μm）问题。本文设计出一种新型的中远红外碲基悬吊芯光纤，仿真结果表明：芯径越小，色散蓝移越明显，当芯径小于6.5μm时，该悬吊芯光纤的色散零点蓝移量明显快于普通阶跃单模光纤结构，尤其是当芯径小至5μm时，二者零色散点相差0.04μm；芯径为3μm时，零色散点相差0.26μm。此外，本文还探讨了支架宽度对光纤色散性能的影响，发现支架宽度的变化对光纤的色散也有明显的调节作用，当支架宽度为0.4μm时色散零点为3.16μm，而当支架宽度缩减至0.1μm时色散零点蓝移至3.154μm；然后通过优化玻璃提纯工艺，制备出2.5～8.5μm波段损耗低至3.87 dB/m的As30Se50Te20玻璃光纤，结合4.7μm激光校准后其损耗为7.06dB/m；最后，基于非线性薛定谔方程对该光纤进行了超连续谱产生仿真,当泵浦波长为2.38μm，光强为-30 d B时，实现了覆盖1.14～10.16μm的超连续谱输出，其光谱带宽为9.02μm。该光纤为后续的中远红外激光高能输出和新型宽谱传感应用提供了核心的光纤技术支撑。

关键词：红外硫系玻璃悬吊芯光纤低色散零点非线性材料

高分辨X射线光电子能谱研究GeGaSe玻璃的结构

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材料导报 2024年

作者：许思维王荣平王训四湖南文理学院数理学院湖南省光电信息集成与光学制造技术重点实验室宁波大学高等技术研究院浙江省光电探测材料及器件重点实验室

硫系玻璃Ge-Ga-Se凭借其显著的特性成为制造光纤激光器、光放大器和平面波导等有源光子器件的重要基质材料。因此，系统地了解Ge-Ga-Se玻璃的结构对于设计出最优化的光学玻璃至关重要。然而无论是拉曼散射、红外光谱，还是核磁共振等测... 详细信息

硫系玻璃Ge-Ga-Se凭借其显著的特性成为制造光纤激光器、光放大器和平面波导等有源光子器件的重要基质材料。因此，系统地了解Ge-Ga-Se玻璃的结构对于设计出最优化的光学玻璃至关重要。然而无论是拉曼散射、红外光谱，还是核磁共振等测试技术对Ge-Ga-Se玻璃结构的研究所提供的信息均不同程度上存在不足。因此，本文利用高分辨率X射线光电子能谱技术对一组从富Se到贫Se的硫系玻璃GexGa8Se92-x（x=16%、20%、24%、26.67%、29.6%、32%和36%）结构的演化进行了研究。发现在Ge-Ga-Se玻璃中Ge、Ga和Se原子的配位数主要表现为4、4和2，并且Ga原子优先于Ge原子与玻璃中的Se原子结合形成四配位结构。GexGa8Se92-x玻璃从富Se状态转变为贫Se状态的过程中，Se-Se-Se和Se-Se-Ge/Ga结构单元逐渐减少，相继消失于Ge26.67Ga8Se65.33和Ge32Ga8Se60玻璃结构中，GeSe4和GaSe4四面体结构单元也不断演变为缺陷状态，甚至是出现Ge或Ga原子高度聚集的情况；由此表明，相对于贫Se状态下的Ge-Ga-Se玻璃而言，Ga原子在富Se的Ge-Ga-Se玻璃结构中分布更加均匀，因此，其更适合作为稀土离子掺杂的理想宿主。

关键词：硫系玻璃结构 X射线光电子能谱(XPS) 红外掺杂稀土离子

结合高分辨率X射线光电子能谱和拉曼散射研究Ge_(x)Ga_(8)S_(92-x)玻璃结构

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物理学报 2023年第1期72卷 238-245页

作者：许思维王训四沈祥湖南文理学院数理学院常德415000 宁波大学高等技术研究院浙江省光电探测材料及器件重点实验室宁波315211

本文在固定Ga原子含量为8%的情况下,结合高分辨率X射线光电子能谱和拉曼散射光谱对硫系玻璃Ge_(x)Ga_(8)S_(92-x)(x=24%,26.67%,29.6%,32%和36%)的结构进行了研究.通过分析玻璃结构中各单元结构的演变情况,发现玻璃内部网络结构主要为S... 详细信息

本文在固定Ga原子含量为8%的情况下,结合高分辨率X射线光电子能谱和拉曼散射光谱对硫系玻璃Ge_(x)Ga_(8)S_(92-x)(x=24%,26.67%,29.6%,32%和36%)的结构进行了研究.通过分析玻璃结构中各单元结构的演变情况,发现玻璃内部网络结构主要为S原子桥接GeS_(4)和GaS_(4)四面体结构.随着Ge含量的逐渐增大,S链状或环状结构单元迅速减少,并消失于Ge_(26.67)Ga_(8)S_(65.33)玻璃组分中;而类乙烷结构S_(3)Ge-GeS_(3)中的Ge—Ge同极键和S_(3)Ge/Ga-Ga/GeS_(3)结构中的M—M(Ge—Ge,Ga—Ga或Ge—Ga)同极键同时出现于Ge_(29.6)Ga_(8)S_(62.4)玻璃中,并且其结构数量随着Ge含量的增大而逐渐增加.由此可以判定,首先,在硫系玻璃Ge_(x)Ga_(8)S_(92-x)结构中Ge和Ga原子均主要以4配位的形式出现,而S原子则主要以2配位的形式出现.其次,M—M键的存在导致纳米相分离,玻璃网络结构的有序化程度降低.

关键词：硫系玻璃结构 X射线光电子能谱拉曼散射

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基于硫系光纤的中红外超连续谱研究进展

硅酸盐学报 2021年第8期49卷 1600-1608页

作者：赵浙明沈静飞王训四嘉兴南湖学院数理系浙江嘉兴314001 宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室浙江宁波315211 嘉兴学院生物与化学工程学院浙江嘉兴314001

硫系光纤具有优良的宽红外波段透过性能和高非线性特性,是目前唯一能产生覆盖中、远红外波段超连续谱的非线性光纤,近5年来国际上在2-16μm中红外超连续谱的产生取得了重要进展。从硫系阶跃型光纤、微结构光纤和多包层光纤中的超连续谱... 详细信息

硫系光纤具有优良的宽红外波段透过性能和高非线性特性,是目前唯一能产生覆盖中、远红外波段超连续谱的非线性光纤,近5年来国际上在2-16μm中红外超连续谱的产生取得了重要进展。从硫系阶跃型光纤、微结构光纤和多包层光纤中的超连续谱实验输出及全光纤化等几个方面综述了8μm以外中红外超连续谱的最新研究进展。

关键词：硫系玻璃光纤中红外超连续谱非线性光学全光纤化

CsCl对GeS_2-Sb_2S_3硫系玻璃光学及析晶特性的影响

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硅酸盐学报 2009年第1期37卷 98-102页

作者：张花聂秋华戴世勋沈祥王训四章向华宁波大学信息科学与工程学院浙江宁波315211 法国雷恩Ⅰ大学玻璃与陶瓷实验室法国雷恩35042

通过熔融-淬冷法制备了(100-x)(0.9GeS_2-0.1Sb_2S_3)-xCsCl(x=5,10,15,20,以摩尔计)系列硫卤玻璃。测试了样品的折射率和吸收光谱。根据Tauc方程计算了间接允许光学带隙和直接允许光学带隙。通过差热分析对微晶玻璃析晶动力学进行了研... 详细信息

通过熔融-淬冷法制备了(100-x)(0.9GeS_2-0.1Sb_2S_3)-xCsCl(x=5,10,15,20,以摩尔计)系列硫卤玻璃。测试了样品的折射率和吸收光谱。根据Tauc方程计算了间接允许光学带隙和直接允许光学带隙。通过差热分析对微晶玻璃析晶动力学进行了研究。利用析晶活化能(E)和频率因子(v),并结合动力学因素和热力学因素分析了玻璃的稳定性。结果表明:随着CsCl含量的增加,样品的线性折射率变小,短波截止波长蓝移,光学带隙逐渐增大,玻璃稳定性变差;85(0.9GeS_2-0.1Sb_2S_3)-15CsCl玻璃样品较适合制备透明的微晶玻璃,可用于研究硫系基质玻璃与微晶玻璃之间的三阶非线性效应。

关键词：硫卤玻璃折射率光学带隙析晶动力学

高声子能量氧化物对掺铒碲酸盐玻璃光谱性质的影响

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无机材料学报 2012年第8期27卷 865-870页

作者：王森周亚训戴世勋王训四沈祥陈飞飞宁波大学信息科学与工程学院宁波315211

在研制的Er3+/Ce3+共掺低声子能量碲酸盐玻璃(TeO2-Bi2O3-TiO2)中,分别引入高声子能量WO3、SiO2和B2O3氧化物组分,测试了玻璃样品400~1700 nm范围内的吸收光谱、1.53μm波段荧光谱、Er3+离子荧光寿命和拉曼光谱,结合McCumber理论计算了E... 详细信息

在研制的Er3+/Ce3+共掺低声子能量碲酸盐玻璃(TeO2-Bi2O3-TiO2)中,分别引入高声子能量WO3、SiO2和B2O3氧化物组分,测试了玻璃样品400~1700 nm范围内的吸收光谱、1.53μm波段荧光谱、Er3+离子荧光寿命和拉曼光谱,结合McCumber理论计算了Er3+离子光谱参数.结果表明:高声子能量氧化物组分的引入,能使声子参与的Er3+/Ce3+离子间能量传递过程变得更为有效,增加了Er3+离子亚稳态能级4I13/2上粒子数积累,从而增强1.53μm波段荧光发射.另外,高声子能量氧化物组分的引入还可以增加荧光半高宽(FWHM)和带宽品质因子(σe×FWHM).研究结果对于获取具有优异光谱特性的掺Er3+光纤放大器(EDFA)的玻璃基质具有实际意义.

关键词：碲酸盐玻璃 Er3+/Ce3+共掺能量传递 1.53μm波段荧光

Ho^3＋掺杂Ge-Ga-S-CsI玻璃中红外发光性能研究

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无机材料学报 2010年第5期25卷 546-550页

作者：朱军戴世勋彭波徐铁峰王训四章向华宁波大学信息科学与工程学院宁波315211 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室西安710119 法国雷恩I大学玻璃与陶瓷国家实验室法国雷恩35042

采用熔融冷却法制备了系列不同Ho3+离子掺杂浓度的Ge-Ga-S-CsI玻璃样品,测试了样品的折射率、吸收光谱以及中红外荧光光谱和Ho3+离子5I6能级荧光寿命.应用Judd-Ofelt理论计算了Ho3+离子在该基质玻璃中强度参数Ωi(i=2,4,6)、能级跃迁振... 详细信息

采用熔融冷却法制备了系列不同Ho3+离子掺杂浓度的Ge-Ga-S-CsI玻璃样品,测试了样品的折射率、吸收光谱以及中红外荧光光谱和Ho3+离子5I6能级荧光寿命.应用Judd-Ofelt理论计算了Ho3+离子在该基质玻璃中强度参数Ωi(i=2,4,6)、能级跃迁振子强度fcal、自发跃迁几率Arad等光谱参数.计算了Ho3+:5I5→5I6(3.86μm)和5I6→5I7(2.81μm)跃迁的多声子驰豫速率.讨论了中红外荧光特性与Ho3+离子掺杂浓度之间的关系.结果表明,在900nm激光泵浦下观察到了2.81和3.86μm两处中红外荧光,分别对应于Ho3+:5I6→5I7和5I5→5I6跃迁,当Ho3+离子掺杂浓度从0.5wt%增加到1.0wt%时,两处中红外荧光强度都随相应增加,计算的Ho3+:5I5→5I6和5I6→5I7跃迁多声子驰豫速率分别为29s-1和34s-1.

关键词：中红外发光硫系玻璃钬离子