In-situ assottiglia di fibra chalcogenide per Generazione Supercontinuum medio infrarosso

Sommario

Si descrive un metodo per In-situ Assottiglia di As ₂ S ₃ Fibre per raggiungere efficiente generazione supercontinuo medio infrarosso. Con assottiglia durante il monitoraggio dello spettro del supercontinuo, la larghezza spettrale può essere massimizzata per un cono in fibra. In-situ Fibra rastremata può essere applicata per ottimizzare le prestazioni di altri dispositivi a base di fibre.

Abstract

Supercontinuo generazione (SCG) in una fibra calcogenuro rastremata è auspicabile per ampliare medio infrarosso (o medio IR, all'incirca la lunghezza d'onda 2-20 micron) pettini di frequenza ^{1, 2} per applicazioni quali fingerprinting molecolare, ³ rilevazione di gas traccia, ⁴ accelerazione di particelle laser-driven, ⁵ e x-ray produzione tramite elevata generazione armonica. ⁶ Il raggiungimento SCG efficiente in una fibra ottica rastremata richiede un controllo preciso della dispersione di velocità di gruppo (GVD) e le proprietà temporali degli impulsi ottici all'inizio del fibra, ⁷ che dipendono fortemente dalla geometria del cono. ⁸ A causa di variazioni nella configurazione e procedura rastremato di SCG successivi esperimenti-come la lunghezza della fibra, si assottiglia temperatura ambiente, o di potenza accoppiata nella fibra, monitoraggio spettrale in-situ di SCG è necessario ottimizzare la spettro di uscita per un singolo esperimento.

Fibra in situ rastremato di SCG consiste accoppiamento della sorgente pompa attraverso la fibra di essere rastremato per un dispositivo di misurazione spettrale. La fibra è poi conici mentre il segnale di misurazione spettrale è osservata in tempo reale. Quando il segnale raggiunge il suo picco, la rastremazione è fermo. La procedura assottiglia in situ consente la generazione di una ottava-spanning, pettine di frequenze medio IR stabile dalla sotto armonica di un pettine di frequenze vicino IR disponibile in commercio. ⁹ Questo metodo riduce i costi a causa della riduzione nel tempo e materiali richiesti di fabbricare una rastremazione ottimale con una lunghezza vita di soli 2 mm.

La tecnica assottiglia in situ può essere esteso per ottimizzare fibra ottica microstrutturata (MOF) per SCG ¹⁰ o sintonizzazione della banda passante del MOF, ¹¹ coppie di fibre conici ottimizzazione per accoppiatori di fibre fuse ¹² e ripartizione in lunghezza multiplexer (WDM), ¹³o la modifica di compensazione della dispersione per la compressione o stiramento di impulsi ottici. ^14-16

Introduzione

Dopo essere stata prodotta prima nel campo di lunghezze d'onda visibili ^1,7 fonti SCG si sono spostate verso il medio IR, in gran parte determinata dalle applicazioni in spettroscopia. ^{3, 4} fibre Chalcogenide, che comprendono solfuri, seleniuri e tellururi, sono stati un materiale popolare per il mid-IR a causa della loro bassa perdita di propagazione e alta linearità, ¹⁸ meno di 100 dB / km e ¹⁹ ~ 200 volte quella della silice per As ₂ S _3, ²⁰ rispettivamente. Tuttavia, la lunghezza d'onda di zero GVD della maggior calcogenuri è situato nel medio IR, oltre la lunghezza ....

Protocollo

1. Tapering Setup Fabrication (Vedere Impostazione Assemblato in figura 1)

1. Fissare le fasi lineari motorizzate sul tagliere (approssimativamente centrata) in modo che le fasi sono in contatto e si tradurranno in avvicinamento ed allontanamento reciproco
2. Preparare e posizionare i supporti in fibra
   1. Fissare due posti ottici alle piastre stadio lineari motorizzate (uno ciascuno) utilizzando i fori più vicini gli uni agli altri.
   2. Fissare i supporti in fibra ottica nude per le cime dei messaggi. Assicurarsi che le scanalature a V per la fibra sono allineati. (Nota: L'altezza dei supporti in fibra ottica nuda sarà approssimativamen....

Risultati

Dopo il completamento della procedura di tapering in situ, lo spettro della pompa ampliato per coprire 2,2-5 micron (a ~ 40 dB al di sotto del picco), come mostrato nella figura 3. L'energia di impulso pompa nella As ₂ S ₃ fibra era ~ 250 pJ con una lunghezza di impulso iniziale sotto 100 fsec. La lunghezza corta del girovita rastremata, ~ 2,1 millimetri, permette la generazione di una banda larga, coerente SC. Preserva la proprietà di pettine di frequenza della sorgen.......

Discussione

Abbiamo dimostrato un romanzo procedura assottiglia fibra e verificata la sua validità eseguendo SCG nel medio IR. Per quanto a nostra conoscenza, il metodo alternativo per questa applicazione si basa sulla determinazione della lunghezza di fibra trazione necessaria per creare un diametro di fibra rastremata che aggiunge sufficiente dispersione di guida d'onda per ottimizzare SCG nel cono fibra attraverso calcolo, tuttavia, poiché la lunghezza necessaria tirando per massimizzare l'allargamento spettrale per una .......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Stadi lineari motorizzati	Newport	MFA-PPD	Disponibile da altri fornitori.
Stage Controller motorizzato	Newport	ESP301	Disponibile da altri fornitori.
Blocco di alluminio Qualsiasi	fornitore.		Le dimensioni variano a seconda della lunghezza del cono desiderata.
Sensore RTD	Omega	1PT100GX1510
Riscaldatori a cartuccia	Omega	CSS-01115 / 120V
Regolatore di temperatura	Omega	CSC32
Accoppiamento di ingresso Stadio di traslazione lineare	CVI	07TXS224	Disponibile da altri fornitori.
Stadio di traslazione lineare con accoppiamento di uscita	Newport	422-1S	Disponibile da altri fornitori.
Stadio di traslazione lineare XYZ	Newport	461	Disponibile da altri fornitori.
Pali assortiti, supporti ottici, basi e forchette	Qualsiasi fornitore.
Breadboard ottica	Thorlabs	MB12	Disponibile da altri fornitori.
Accoppiamento di ingresso ZnSe Lens	Thorlabs	AL72512-E	Disponibile da altri fornitori. La lunghezza focale dell'accoppiamento di ingresso dipende dalla sorgente della pompa e dal diametro del campo in modalità fibra.
Giunto di uscita ZnSe Lens	Edmund Optics	NT62-961	Disponibile da altri fornitori.
Scatola	Qualsiasi tipo andrà bene.		Deve essere sufficientemente grande da consentire il movimento del palco. Necessita di aperture per l'accoppiamento di ingresso e uscita della luce.
Posta ottica in ceramica	Qualsiasi fornitore.
Microscopio digitale	Qualsiasi fornitore.		opzionale.
Morsetti da tavolo	Thorlabs	CL5	Disponibile da altri fornitori.
Morsetti in fibra nuda	Thorlabs	HFF003	Disponibile da altri fornitori.
Tabella 1. Materiali per l'installazione del tapering.
As2S3 Centro	di ricerca sulle fibre ottiche in fibra ottica dell'Accademia russa delle scienze		Disponibile da altri fornitori, come CorActive.
rete in fibra	Beavertail Cleaver	S-315	Disponibile da altri fornitori. Le punte in fibra che si scindono a mano o lucidano possono anche produrre punte in fibra di alta qualità.
KimWipes	Kimberly-Clark Professional	34120	Disponibile da altri fornitori.
Acetone, Isopropanolo	Qualsiasi fornitore.
Tabella 2. Materiali per la preparazione delle fibre calcogenuriche.
Pyrocam	Ophir Photonics	Pyrocam III Series	Qualsiasi fotocamera con sensibilità alla lunghezza d'onda della pompa funzionerà.
monocromatore	Photon Technology International		A 100 linee/mm di reticolo. Qualsiasi dispositivo di misurazione spettrale funzionerà (ad es. filtro passa-lungo).
Lenti CaF2	Thorlabs	LB5922	Disponibile da altri fornitori.
InAs Filtra	Qualsiasi fornitore.		Disponibile da altri fornitori.
Rivelatore InSb amplificato	Hamamatsu	P4631-03	Disponibile da altri fornitori.
Computer	Qualsiasi fornitore.
DAQ	National Instruments	USB X Series
Software Labview per stadi motorizzati	National Instruments		Opzionale. Programma personalizzato.
Software Labview per la raccolta dei dati dei rivelatori	National Instruments		Opzionale. Programma personalizzato.
Pali assortiti, supporti ottici, basi e forcelle Specchi
d'oro da 1"	Qualsiasi venditore.
Chopper e controller	Qualsiasi fornitore.	SRS Modello SR540	opzionale. Dipende dal rilevatore utilizzato.
Tabella 3. Materiali per la procedura di tapering In-situ.

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