[发明专利]一种硒基硫卤玻璃光纤及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硒基硫卤玻璃光纤及其制备方法，该光纤由纤芯和包层构成，纤芯材料为Ga‑Sb‑Se‑I玻璃，其化学组成式为Ga_0.08Sb_xSe_{(0.92‑x‑y)}I_y，x＝0.32～0.38，y＝0.04～0.10，包层材料为Ga‑Ge‑Sb‑Se‑I玻璃，其化学组成式为Ga_0.08Ge_0.02Sb_mSe_{(0.90‑m‑n)}I_n，m＝0.30～0.36，n＝0.04～0.10；该光纤采用棒管法制备得到。本发明光纤的数值孔径≥0.4，光纤的零色散波长在4.2～6.0μm之间，非线性系数105/W/km，传输光谱范围覆盖1.5～14μm，可作为高性能非线性介质用于产生超宽带中红外超连续谱；制备工艺简单。

技术领域

本发明属于红外非线性光学材料领域，涉及一种硫卤玻璃光纤，特别涉及一种硒基硫卤玻璃光纤及其制备方法。

背景技术

硫系玻璃是基于硫族元素（S、Se、Te）形成的非晶态材料，包含S-基、Se-基和Te-基玻璃，它们典型的透光范围分别为0.6~10 μm、1~14 μm 和2~20 μm，对应光纤的透光范围分别为1-8 μm，1.5-12 μm和 2.5-16 μm。向硫系玻璃中引入卤族元素后，玻璃的形成能力通常会提高，透光范围一般也会向短波方向展宽，这类基于硫族元素和卤族元素形成的玻璃称为硫卤玻璃。

硫系和硫卤玻璃在中红外波段显示出低的损耗和极高的非线性，被认为是较理想的红外非线性光学材料。近年来，利用硫系和硫卤玻璃光纤产生宽带红外超连续谱方面的研究越来越受关注，已成为材料科学和非线性光学领域的研究热点之一。 2011年，美国海军实验室用2.45 μm皮秒激光抽运单模As-S光纤产生了565 mW 1.9~4.8 μm 超连续谱。2014年，澳大利亚国立大学用4.0 μm飞秒激光抽运Ge-As-Se/ Ge-As-S光纤产生了~3 mW1.8-10 μm 超连续谱；2015年，丹麦科技大学用6.3 μm飞秒激光泵浦As-Se/Ge-As-Se光纤产生了几百µW 1.4-13.3 μm 超连续谱；2016年，江苏师范大学用4.5 μm飞秒激光抽运Ge-Sb-Se/Ge-Se光纤产生了17 mW ~2-12 μm 超连续谱；2017年，宁波大学用7 μm飞秒激光抽运Ge-Te-AgI光纤产生了几百µW ~2-16 μm 超连续谱。

与碲基玻璃相比，硒基玻璃具有较高的激光损伤阈值，因此用硒基玻璃光纤作为非线性介质有利于产生较高亮度的红外超连续谱，从而满足实际应用对光源亮度的要求。与硫基玻璃相比，硒基玻璃的红外透光范围较宽，因此在硒基玻璃光纤中可产生较大光谱带宽的红外超连续谱，从而拓宽光源的应用范围。目前，现有硒基玻璃光纤的红外透光截止波长小于12 μm，使得在该光纤中获得的超连续谱无法展宽至12 μm，应用受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种透光范围可覆盖1.5~14 μm的硒基硫卤玻璃光纤。

本发明的另一目的是提供上述硒基硫卤玻璃光纤的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种硒基硫卤玻璃光纤，由纤芯和包层构成，纤芯材料为Ga-Sb-Se-I玻璃，其化学组成式为Ga_0.08Sb_xSe(_0.92-x-y)I_y，x=0.32~0.38，y=0.04~0.10，包层材料为Ga-Ge-Sb-Se-I玻璃，其化学组成式为Ga_0.08Ge_0.02Sb_mSe(_0.90-m-n)I_n，m=0.30~0.36，n=0.04~0.10。