特种光纤中平坦超连续谱产生
【上海大学刘奂奂特聘副研究员团队】


        超连续谱(Supercontinuum,SC)光源具有优异的宽带特性和良好的光束质量,在光谱学、光学相干断层扫描、化学检测、生物医学以及国土安全等众多领域具有潜在应用,是近年来研究的焦点。
        SC一般是通过超短激光脉冲泵浦高非线性介质获得。当超短激光脉冲在非线性介质中传输时,在非线性效应和色散的共同作用下产生光谱展宽,从而形成SC光谱。研究宽带平坦超连续谱的产生,不仅在学术上具有重要的意义,而且在实际应用中也具有非常重要的价值。尤其是光谱的平坦性,它在实际应用中能够提高测量的精准度,是国内外研究机构的研究热点。


超连续谱产生的示意图


        本文综述了在特种光纤中生成和改善SC谱宽和平坦度的现有技术,涉及到的特种光纤主要包括光子晶体光纤,软玻璃光纤以及掺锗光纤。特别地,氟化物光纤(ZBLAN光纤)在中红外波长范围内具有较低的传输损耗和较高的损耗阈值,利用它作为非线性介质,能够将SC的长波限延伸到中红外。
        2~5 μm中红外波段包含了大气中几个相对透明且损耗较低的窗口,许多重要分子的吸收谱线也分布在该波段,在大气遥感、红外成像、生物检测等实际的应用中具有十分重要的意义。在实际应用中,宽带平坦SC光源不仅能够提高测量的准确性,还可以使功率均衡的难度降低。
        除了现有技术,本文还提出了平坦SC光源未来的研究方向。

研究团队简介
       上海大学刘奂奂特聘副研究员研究团队致力于研究初始脉冲中心波长、峰值功率、初始脉宽、啁啾以及非线性光纤中的非线性效应对SC平坦度的影响。为了让超连续谱更好地应用到各大领域,刘奂奂研究团队专注于探究提高光谱平坦度的方案,核心技术是采用啁啾脉冲放大并通过色散补偿来达到大能量窄脉冲输出,再以优化后的窄脉冲泵浦特种光纤来产生SC。经过不断的改进,目前,已经能够实现超宽带光谱抖动小于1.29 dB的SC产生,获得的超连续谱光源在短波红外区域深层生物组织成像优化中具有潜在的应用价值。

相关论文
Liu H H, Yu Y, Song W, Jiang Q, Pang F F. Recent development of flat supercontinuum generation in specialty optical fibers. Opto-Electron Adv 2, 180020 (2019).
DOI: 10.29026/oea.2019.180020