澳大利亞新南威爾士大學彭綱定教授課題組超寬帶鉍鉺共摻光纖的研發(fā)

  澳大利亞新南威爾士大學光子通信中心彭綱定教授課題組發(fā)表在Frontiers of Optoelectronics上的關(guān)于超寬帶鉍鉺共摻光纖的綜述論文(Development of Bi/Er co-doped optical fibers forultra-broadband photonic applications)，入選了施普林格·自然集團的“一帶一路”倡議相關(guān)的多學科前沿學術(shù)研究合集(詳情請點擊閱讀原文)。此合集匯集了施普林格·自然集團旗下刊發(fā)的有關(guān)“一帶一路”的最新研究成果，內(nèi)容涵蓋“一帶一路”地區(qū)的政策溝通、經(jīng)濟貿(mào)易發(fā)展、環(huán)境與資源開發(fā)、基礎(chǔ)設(shè)施與城市建設(shè)、科技教育與民間往來等主要議題。

  隨著光通信技術(shù)的發(fā)展，信息高速公路飛速發(fā)展并支撐著以信息為主導的現(xiàn)代經(jīng)濟社會。在過去的40年，一系列技術(shù)突破使得單根光纖的傳輸容量持續(xù)增加,以跟上互聯(lián)網(wǎng)流量的不斷增長。然而信息傳輸容量需求依然在以每年30%–40%的速度增長，這使得拓展光纖傳輸帶寬的工作更加迫切?，F(xiàn)代無水光纖技術(shù)的研發(fā)，讓石英光纖在約500 nm的波長范圍(1200-1700 nm)內(nèi)都具有優(yōu)良的透光能力。然而，目前建立在摻鉺光纖(EDF)技術(shù)基礎(chǔ)上的波分復用(WDM)光纖通信骨干網(wǎng)絡(luò)，僅能在約80 nm帶寬的C+L波段(1520-1620 nm)范圍內(nèi)實現(xiàn)光放大。光譜資源的利用率不到20%。因此，迫切需要開發(fā)新的超寬帶光纖技術(shù)。

  新南威爾士大學光子通信中心彭綱定教授課題組提出并采用改進化學氣相沉積(MCVD)和原位溶液摻雜技術(shù)開發(fā)鉍鉺共摻石英光纖(BEDF)，用于實現(xiàn)覆蓋1150-1700 nm波長范圍的超寬帶、高增益光纖光源和光纖放大器。近年來，該課題組及其合作團隊采用多種工藝技術(shù)開發(fā)出多款具有超寬帶發(fā)光特性的鉍鉺/鉍鉺鐿共摻石英光纖，提出了多種新穎的表征技術(shù)，采用了高溫、高能輻射和激光等技術(shù)對摻雜光纖進行后處理，研究了提升或影響光纖性能的物理機制。超寬帶鉍鉺共摻光纖仍然存在許多基本的科學問題和技術(shù)挑戰(zhàn)亟待解決，目前的工作顯示，這一摻雜光纖有望實現(xiàn)某些獨特的光子應用，如光纖傳感、光纖光柵、光放大和光纖激光器等。

  本文闡述了新南威爾士大學彭綱定教授課題組及其合作團隊在超寬帶鉍鉺共摻光纖方面的研究進展，其中包括：基于鉍鉺共摻光纖的超寬帶發(fā)光方面的科學問題、技術(shù)挑戰(zhàn)及近期進展。

圖1. 鉍鉺共摻光纖和鉍鉺鐿共摻光纖的光譜范圍

圖2. (a) 新南威爾士大學國家聯(lián)合光纖制造設(shè)施中的光纖拉絲塔;(b)采用改進的化學氣相沉積(MCVD)和原位溶液摻雜技術(shù)制備的第一根鉍鉺共摻光纖預制棒的折射率分布;(c)鉍鉺共摻光纖的橫截面

圖3. 在60 mW 830 nm泵浦下，3 m鉍鉺共摻光纖的超寬帶發(fā)射譜

圖4. 基于鉍鉺共摻光纖的4個級聯(lián)布拉格光柵(相隔 >250 nm)的超寬帶透射譜

  Development of Bi/Er co-doped optical fibers forultra-broadband photonic applications

  Yanhua LUO, Binbin YAN, Jianzhong ZHANG,Jianxiang WEN, Jun HE, Gang-Ding PENG

  Front. Optoelectron., 2018, 11(1): 37-52.

  https://doi.org/10.1007/s12200-017-0764-y