Superkontinuum Erzeugung in Soft-Glass PCFs

Die Physik der SC-Generation, die seit mehr als vier Jahrzehnten studiert wurde, ist jetzt gut verstanden. Detaillierte Untersuchungen der nichtlinearen Dynamik in optischen Fasern haben zu mehreren Durchbrüchen bei der Erweiterung und Verbesserung der Qualität von SC-Lichtquellen geführt. Die zentrale Rolle der Gruppengeschwindigkeitsdispersion (GVD) bei der Steuerung dieser Dynamik bedeutet, dass feste Siliziumdioxid-Luft-Photonenkristallfasern, deren Dispersionseigenschaften durch Variation der Mikrostruktur umfassend verändert werden können, nicht nur für SC Erzeugung das vorherrschende Medium geworden, aber wohl für nichtlineare Faseroptik im Allgemeinen.

Siliziumdioxid-basierte photonische Kristallfaser (PCF) hat sich als sehr erfolgreich für die Erzeugung von Superkontinuum (SC) mit glatten und flachen spektralen Leistungsdichten erwiesen. Es leidet jedoch unter starker Materialabsorption im mittleren IR (> 2500 nm) und optischer Schädigung (Solarisation) im UV (<380 nm), das seine Leistung und Lebensdauer begrenzt. Die SC-Erzeugung in Siliziumdioxid-PCF ist daher nur zwischen diesen Wellenlängengrenzen möglich. Obwohl jene Gläser wie Chalkogenide, Fluoride und Schwermetalloxide verwendet wurden, um das Spektrum im mittleren Infrarotbereich auf längere Wellenlängen zu erweitern, hat keines die UV-Leistung verbessert. Im Jahr 2015 berichteten wir über den ersten ZBLAN-PCF mit einer hohen air-filling fraction, einem kleinen festen Kern, nanoskaligen Merkmalen und einer nahezu perfekten Struktur. Wir haben diese PCF verwendet, um ein Ultrabreitband-Langzeitstabilitäts-Superkontinuum von 200 bis 2500 nm zu erzeugen  [Jiang (2015)].


 

We have continued to explore open issues such as the physics of UV SC light generation and dispersion tailoring in novel structures, in various ZBLAN PCFs. Due to the limited access to raw materials, we have focused on simplified structures, for example a six-core ZBLAN fibre with nanobores in each core has been used for SC generation , as shown in Fig. 24. The cores had diameters of ~1.3 μm, with nanobore diameter ~330 nm. Spectral broadening was observed when a single core was pumped in the fundamental and first higher order core-modes with 200 fs-long pulses at a wavelength of 1042 nm. The results were verified by numerical simulations.

Wir haben weiterhin offene Fragen, wie die Physik der UV-SC-Lichterzeugung und das Dispersions-Tailoring in neuartigen Strukturen in verschiedenen ZBLAN-PCFs untersucht. Aufgrund des beschränkten Zugangs zu Rohstoffen haben wir uns auf vereinfachte Strukturen konzentriert. Zum Beispiel wurde eine sechskernige ZBLAN-Faser mit Nanokernen in jedem Kern für die SC-Erzeugung verwendet [Jiang (2016)]. Wie in der nachfolgenden Abbildung gezeigt, hatten die Kerne Durchmesser von ~ 1,3 μm, mit Nanokerndurchmesser ~ 330 nm. Spektrale Verbreiterung wurde beobachtet, wenn ein einzelner Kern in den fundamentalen und ersten Kernmodi höherer Ordnung mit 200 fs langen Pulsen bei einer Wellenlänge von 1042 nm gepumpt wurde. Die Ergebnisse wurden durch numerische Simulationen verifiziert.

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