نحن تصف طريقة لل<em> في الموقع</em> مستدق من كما<sub> 2</sub> S<sub> 3</sub> ألياف لتحقيق كفاءة الجيل supercontinuum منتصف الأشعة تحت الحمراء. بواسطة مستدق في حين رصد الطيف supercontinuum، ويمكن تكبير العرض الطيفي لتفتق الألياف.<em> في الوضع الطبيعي</em> الألياف مستدق يمكن تطبيقها لتحسين أداء الأجهزة الأخرى المستندة إلى الألياف.
Supercontinuum جيل (SCG) في الألياف chalcogenide مدبب أمر مرغوب فيه لتوسيع نطاق منتصف الأشعة تحت الحمراء (IR أو منتصف، تقريبا 2-20 ميكرون مدى الطول الموجي) تردد أمشاط 1، 2 لتطبيقات مثل البصمات الجزيئية، 3 الكشف عن الغازات النزرة، 4 ليزر يحركها تسريع الجسيمات، 5 والأشعة السينية الإنتاج عبر جيل متناسق عالية. 6 SCG تحقيق كفاءة في الألياف البصرية مدبب يتطلب مراقبة دقيقة من تشتت سرعة مجموعة (GVD) والخصائص الزمانية من النبضات الضوئية في بداية الألياف، 7 التي تعتمد بشدة على هندسة من تفتق. 8 نظرا لاختلاف في الإعداد وإجراء مستدق لSCG المتعاقبة تجارب مثل طول الألياف، مستدق درجة حرارة البيئة، أو قوة جانب في الألياف، والرصد الطيفي في الموقع من وSCG هو ضروري لتحسين الطيف الناتج عن تجربة واحدة.
الألياف في الموقع مستدق لSCG يتكون من اقتران المصدر مضخة من خلال الألياف ليكون مدبب إلى جهاز القياس الطيفي. الألياف غير مدبب ثم حين لاحظ إشارة القياس الطيفي في الوقت الحقيقي. عندما تكون إشارة تصل إلى ذروتها، يتم إيقاف مستدق. يسمح الإجراء مستدق في الموقع لتوليد مستقرة، اوكتاف-تمتد، مشط التردد منتصف الأشعة تحت الحمراء من التوافقي الفرعية من المتاحة تجاريا مشط التردد القريب من الأشعة تحت الحمراء. 9 هذا الأسلوب يقلل من التكلفة بسبب الانخفاض في الوقت والمواد المطلوبة إلى افتعال تفتق الأمثل مع طول الخصر فقط 2 ملم.
ويمكن تمديد هذه التقنية مستدق في الموقع لتحسين الألياف البصرية microstructured (MOF) لSCG 10 أو ضبط للنطاق التمرير من موفس، 11 زوجا من الألياف مدبب الأمثل للمقرنة الألياف تنصهر 12 والرسائل المتعددة تقسيم الطول الموجي (WDMs)، 13أو تعديل التعويض تشتت للضغط أو تمتد من نبضات ضوئية. 14-16
بعد أن أنتج لأول مرة في نطاق الطول الموجي مرئية تحولت 1،7 مصادر SCG نحو منتصف الأشعة تحت الحمراء، مدفوعا إلى حد كبير من قبل التطبيقات في التحليل الطيفي. 3، 4 الألياف Chalcogenide، والتي تشمل كبريتيد، selenides، وtellurides، كانت مادة شعبية لل ونظرا منتصف الأشعة تحت الحمراء إلى الأقل خسارة الانتشار واستقامة عالية، أقل من 18 ديسيبل 100 / كم 19 و ~ 200 مرة من السيليكا لتصل إلى 2 S 3، 20 على التوالي. ومع ذلك، يقع الطول الموجي GVD صفر لمعظم chalcogenides في منتصف الأشعة تحت الحمراء، ما وراء الطول الموجي مركز لغالبية متاحة مصادر مضخة فائق السرعة، مما يجعل SCG تحديا في المواد السائبة أو واحد من الألياف chalcogenide الوضع القياسي. تشتت الدليل الموجي يمكن استخدامها لتعديل نقطة الصفر لGVD SCG. 7 طرق لإدخال تشتت الدليل الموجي قوية تشمل الألياف مستدق، 8، 21 باستخدام الألياف microstructured، 22-24 أوحتى مزيج من الاثنين. 10 عن طريق تحويل طول الموجة GVD تحت الصفر الطول الموجي مضخة، ومضخة تجربة تشتت الشاذة في الألياف. في النظام تشتت الشاذة، يحدث تكوين الموجة المنعزلة من خلال تحقيق التوازن بين غرد غير الخطية الناجمة عن التشكيل مرحلة الذات وغرد الخطية التي تسببها GVD. لمصدر مضخة الفيمتو ثانية، الطيفية توسيع وعادة ما تهيمن عليها الانشطار الموجة المنعزلة أو كسر نبض، والذي يحدث بعد ضغط الزمنية الأولية كما يكاثر نبض على طول الألياف. 7 وفي حالة الألياف مستدق، وحساب مجموع GVD، بما في ذلك على حد سواء المادية و يمكن أن تشتت الدليل الموجي توفير ترسم من القطر تفتق النهائية اللازمة لإنتاج طيف وسعت بشكل ملحوظ. ونظرا إلى الاعتماد SCG القوي على GVD والتقلبات بين التجارب التجريبية، بما في ذلك تغييرات على طول الألياف قبل المنطقة مدبب واقتران المضخة إلى الألياف، وتقريب يحسب ليس جمعة كافيةأو تحقيق تفتق الأمثل في محاكمة واحدة. رصد الطيفية يسمح لهذه الاختلافات في الإعداد التجريبية التي يتعين مراعاتها وتمثل في مستدق في الموقع.
وعلاوة على ذلك، توليد supercontinuum كفاءة (SC) في الألياف مدبب قصيرة يقلل من كمية غير الخطية التضخيم الضوضاء الحفاظ على تماسك SCG وخصائص مشط تردد من مصدر مضخة. 25-27 إدارة التوزيع الصحيح، وبالتالي ضرورة في الموضع مستدق، ويصبح أكثر أهمية عندما يكون طول الألياف قصيرة، كما جداول التسامح SCG مع طول.
يبدأ الإعداد مستدق في الموقع مع مصدر مضخة، والذي هو subharmonic من وضع غير الساحلية ايه مخدر ليزر الألياف، بالإضافة إلى 9 جوهر ك 2 S 3 الألياف التي ستكون مدبب. ثم يقترن الناتج من الألياف إلى الجهاز الذي يميز الشخصي الطيفية. في experimيتم استخدام الأنف والحنجرة، للكشف عن InSb بعد مستوحد اللون مع ~ 20 نانومتر من قرار لمراقبة جزء من الطيف الإخراج حيث هناك في البداية إشارة منخفضة جدا من مصدر مضخة (في ~ 3.9 ميكرون) بحيث يمكن رصد الألياف في حين مستدق. عندما الألياف هو مدبب ويوسع طيف، والطيفية الزيادات إشارة القياس على النحو تشتت هو الأمثل للتجربة الفردية. من خلال رصد الطيف أثناء إجراء مستدق، مستدق يمكن وقفها في الوقت الحالي عند الطيفية تم توسيع الحد الأقصى. مستدق في الوضع الطبيعي يسمح للإدارة تشتت الأمثل لSCG فعالة في تفتق واحد من الألياف. مستدق مع، منطقة ضيقة الحرارة ثابتة تنتج ألياف قصيرة الخصر تفتق، 28 الذي يسمح لSCG منخفضة الضوضاء. معا، في الموضع ثابت مستدق يمكن تمكين متماسكة، منخفضة الضوضاء، SCG اوكتاف-تمتد في منتصف الأشعة تحت الحمراء.
لقد أظهرت الألياف رواية الإجراء مستدق والتحقق من صحتها عن طريق إجراء SCG في منتصف الأشعة تحت الحمراء. إلى علمنا، ويستند الأسلوب البديل لهذا التطبيق على تحديد سحب طول الألياف المطلوبة لإنشاء قطرها الألياف مدبب أن يضيف ما يكفي تشتت الدليل الموجي لتحسين SCG في تفتق الأليا…
The authors have nothing to disclose.
فإن الكتاب أود أن أشكر G. شمبات، C. فيليبس، K. أغائي للمناقشات لا تقدر بثمن، F. Afshinmanesh لSEM الصور، T. Marvdashti لدعم تجريبي، وMF Churbanov وGE Snopatin من معهد كيمياء عالية النقاء المواد وVG Plotnichenko وEM Dianov من مركز بحوث الألياف البصرية التابع للأكاديمية الروسية للعلوم لتوفير و2 S 3 الألياف. ونحن ممتنون للدعم من مكتب البحوث البحرية، ناسا، ومكتب القوات الجوية للبحث العلمي، اجيلنت، ومكتب التكنولوجيا المشتركة أيضا.
Name of Equipment | Company | Catalog Number | Comments |
Motorized Linear Stages | Newport | MFA-PPD | Available from other vendors. |
Motorized Stage Controller | Newport | ESP301 | Available from other vendors. |
Aluminum Block | Any vendor. | Dimensions will vary depending on desired taper length. | |
RTD Sensor | Omega | 1PT100GX1510 | |
Cartridge Heaters | Omega | CSS-01115/120V | |
Temperature Controller | Omega | CSC32 | |
Input Coupling Linear Translation Stage | CVI | 07TXS224 | Available from other vendors. |
Output Coupling Linear Translation Stage | Newport | 422-1S | Available from other vendors. |
XYZ Linear Translation Stage | Newport | 461 | Available from other vendors. |
Assorted posts, optics mounts, bases, and forks | Any vendor. | ||
Optical Breadboard | Thorlabs | MB12 | Available from other vendors. |
Input Coupling ZnSe Lens | Thorlabs | AL72512-E | Available from other vendors. Input coupling focal length depends on pump source and fiber mode field diameter. |
Output Coupling ZnSe Lens | Edmund Optics | NT62-961 | Available from other vendors. |
Box | Any type will do. | Must be large enough to allow stage movement. Needs apertures for input and output coupling of light. | |
Ceramic Optical Post | Any vendor. | ||
Digital Microscope | Any vendor. | Optional. | |
Table Clamps | Thorlabs | CL5 | Available from other vendors. |
Bare Fiber clamps | Thorlabs | HFF003 | Available from other vendors. |
Table 1. Tapering Setup Materials. | |||
As2S3 Optical Fiber | Fiber Optics Research Center of the Russian Academy of Sciences | Available from other vendors, such as CorActive. | |
Beavertail Cleaver | Fiber Network Tools | S-315 | Available from other vendors. Hand cleaving or polishing fiber tips can also produce high quality fiber tips. |
KimWipes | Kimberly-Clark Professional | 34120 | Available from other vendors. |
Acetone, Isopropanol | Any vendor. | ||
Table 2. Materials for Chalcogenide Fiber Preparation. | |||
Pyrocam | Ophir Photonics | Pyrocam III Series | Any camera with sensitivity at pump wavelength will work. |
Monochromator | Photon Technology International | A 100 line/mm grating was used. Any spectral measurement device will work (e.g. longpass filter). | |
CaF2 Lenses | Thorlabs | LB5922 | Available from other vendors. |
InAs Filter | Any vendor. | Available from other vendors. | |
Amplified InSb Detector | Hamamatsu | P4631-03 | Available from other vendors. |
Computer | Any vendor. | ||
DAQ | National Instruments | USB X Series | |
Labview software for motorized stages | National Instruments | Optional. Custom program. | |
Labview software for collecting detector data | National Instruments | Optional. Custom program. | |
Assorted posts, optics mounts, bases, and forks | |||
1″ Gold mirrors | Any vendor. | ||
Chopper and controller | Any vendor. | SRS Model SR540 | Optional. Depends on detector being used. |
Table 3. Materials for In-situ Tapering Procedure. |