Kürzlich stellte das Forschungsteam von Prof. Xiaohui Li an der Shaanxi Normal University einen Abschnitt einer γ-MnO2-Dual-Core-Doppellochfaser her, indem γ-MnO2 mit einer speziellen Faser, einer Dual-Core-Paar-Loch-Faser, kombiniert und ihre Nichtlinearität gemessen wurde Absorptionskurve und verwendet es als einen sättigbaren Absorber, um einen vollständig aus Fasern bestehenden modengekoppelten Laser herzustellen, der eine Impulsbreite von etwa 1 ps und eine Wiederholungsfrequenz von etwa 600 MHz erreicht.
Die Experimente zeigen, dass dieses Herstellungsschema eine gute Stabilität aufweist und für die Kombination anderer neuartiger Materialien mit Spezialfasern geeignet ist, was die Anwendungen von Spezialfasern in der ultraschnellen Optik und Sensorik erheblich erweitert.
Da Spezialfasern einige hervorragende Eigenschaften aufweisen, kann die Nutzung solcher Eigenschaften den Anwendungsbereich von Spezialfasern erweitern. Lis Gruppe hat einige technische Erfahrungen mit den nichtlinearen optischen Eigenschaften neuartiger Materialien gesammelt, aber wie man die nichtlinearen Eigenschaften stabil und reproduzierbar hält, ist immer noch wertvolle Forschung. Das Faserloch wird mit einer geeigneten Konzentration von γ-MnO2 gefüllt, die Länge der Füllung wird kontrolliert und die beiden Enden werden mit einer Singlemode-Faser verschmolzen, wodurch eine abgedichtete optische Modulationsvorrichtung fertiggestellt wird.
Die erfolgreiche Umsetzung dieses Schemas hängt von zwei Punkten ab: einerseits von der Auswahl spezieller Lichtwellenleiter und neuartiger Materialien, andererseits von der Steuerung des Füllprozesses.
Die Dual-Core-Paar-Loch-Faser wurde aufgrund ihrer Struktur mit den Eigenschaften ausgewählt, die mit photonischen Kristallfasern verbunden sind, die eine Laserübertragung mit höherer Leistung aushalten können; der größere Durchmesser des Lochs und der enge Abstand zum Mittelkern, was der Integration mit dem Material und der abrupten Wechselwirkung zwischen Licht und Material förderlich ist; der seitliche Kern, der vom Loch entfernt positioniert ist, und der mittlere Kern, der weniger Einfluss auf die Lichtdurchlässigkeit hat.
Und der mittlere Kerndurchmesser unterscheidet sich nicht wesentlich von der üblichen Singlemode-Faser, was die Schwierigkeit des Schmelzspleißens und den Schmelzverlust verringern kann.
γ-MnO2 wird als Füllmaterial hauptsächlich wegen seiner kleinen Bandlücke, eines großen Bereichs der intrinsischen Absorptionsbande und seiner seeigelähnlichen Struktur mit besserer Lichtwechselwirkung und hervorragenderen Sättigungsabsorptionseigenschaften ausgewählt. Außerdem ist der Preis relativ niedrig und für die Massenfertigung geeignet.
Beim Abfüllprozess wird wasserfreies Ethanol als Lösungsmittel verwendet, in dem eine geeignete Menge des neuen Materials gelöst wird, um eine homogene Dispersion herzustellen, die dann unter Ausnutzung des Kapillarphänomens abgefüllt wird. Es ist erwähnenswert, dass die Konzentration der Dispersion direkt mit der Wirksamkeit der Füllung zusammenhängt.
Die aus den Versuchen gewonnenen Ergebnisse stimmen grundsätzlich mit den Erwartungen überein, jedoch gibt es noch einige Details zu verbessern, wie z. B. Einfluss der Temperatur auf die Füllwirkung während des Füllvorgangs und Einfluss der Lochgröße auf die Füllwirkung etc Mit der Lösung dieser Probleme wird dieses Schema schließlich einen strengen Standard haben, wodurch es eine gute Wiederholbarkeit aufweist und auf mehr Szenarien angewendet werden kann.
Die Studie wird in der Zeitschrift veröffentlicht Ultraschnelle Wissenschaft.
Mehr Informationen:
Xiaohui Li et al, Hochleistungs-γ-MnO2-Dual-Core, Pair-Hole-Faser für ultraschnelle Photonik, Ultraschnelle Wissenschaft (2023). DOI: 10.34133/ultrafastscience.0006
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