空心氣體光纖激光器

1、新型空芯氣體光纖激光器新型空芯氣體光纖激光器姓名：李鈺星姓名：李鈺星01蝴蝶翅膀的奧秘蝴蝶翅膀的奧秘02空心光子晶體光纖空心光子晶體光纖03空心氣體光纖激光器空心氣體光纖激光器04關(guān)于優(yōu)劣勢分析關(guān)于優(yōu)劣勢分析05自我思考設(shè)計(jì)自我思考設(shè)計(jì)目錄目錄06廣闊的發(fā)展前景廣闊的發(fā)展前景01蝴蝶翅膀的奧秘蝴蝶翅膀的奧秘Content蝴蝶翅膀的奧秘山上桃花紅似火山上桃花紅似火, ,雙雙蝴蝶又飛來雙雙蝴蝶又飛來。 荊南竹枝詞荊南竹枝詞詠梁祝詠梁祝留連戲蝶時(shí)時(shí)舞，自在嬌鶯恰恰啼。留連戲蝶時(shí)時(shí)舞，自在嬌鶯恰恰啼。 江畔獨(dú)步尋花江畔獨(dú)步尋花蝴蝶夢中家萬里蝴蝶夢中家萬里, ,杜鵑枝上月三更。杜鵑枝上月三更。 春夕詠懷

2、春夕詠懷莊生曉夢迷蝴蝶，望帝春心托杜鵑。莊生曉夢迷蝴蝶，望帝春心托杜鵑。 錦瑟錦瑟蝴蝶翅膀的奧秘覓夢絹蝶覓夢絹蝶皇蛾陰陽蝶皇蛾陰陽蝶海倫娜閃蝶海倫娜閃蝶為何蝴蝶翅膀會有繽紛的色彩？蝴蝶翅膀的奧秘蝴蝶鱗片示意圖蝴蝶鱗片示意圖瑕疵：只提及物理色忽略化學(xué)色瑕疵：只提及物理色忽略化學(xué)色蝴蝶翅膀的奧秘成千上萬的鱗片系統(tǒng)地、周期性地密排，構(gòu)成了成千上萬的鱗片系統(tǒng)地、周期性地密排，構(gòu)成了生物光子晶體，對光的反射、投射等進(jìn)行調(diào)控。生物光子晶體，對光的反射、投射等進(jìn)行調(diào)控。02空心光子晶體光纖空心光子晶體光纖Content光子晶體光纖（PCF）空心光子晶體光纖空心光子晶體光纖實(shí)心光子晶體光纖實(shí)心光子晶體光纖1.

3、據(jù)芯層狀況分為空心和實(shí)心光子據(jù)芯層狀況分為空心和實(shí)心光子晶體。晶體。2.包層具有周期性介質(zhì)結(jié)構(gòu)，因此包層具有周期性介質(zhì)結(jié)構(gòu)，因此橫截面上有較復(fù)雜的折射率分布，橫截面上有較復(fù)雜的折射率分布，通常含有不同排列形式的氣孔，這通常含有不同排列形式的氣孔，這些氣孔的尺度與光波波長大致在同些氣孔的尺度與光波波長大致在同一量級，光波被限制在低折射率的一量級，光波被限制在低折射率的光纖芯區(qū)傳播。光纖芯區(qū)傳播。3.光子晶體光纖有很多奇特的性質(zhì)。光子晶體光纖有很多奇特的性質(zhì)。例如，包層區(qū)氣孔的排列方式能夠例如，包層區(qū)氣孔的排列方式能夠極大地影響模式性質(zhì)極大地影響模式性質(zhì)。空心光子晶體光纖（HC-PCF）空心光子晶

4、體光纖空心光子晶體光纖1.空心光子晶體光纖通過獨(dú)特的光子帶隙（空心光子晶體光纖通過獨(dú)特的光子帶隙（Photonic Band Gap）實(shí)現(xiàn)導(dǎo)光，而非傳統(tǒng)的全反射導(dǎo)光機(jī)制。）實(shí)現(xiàn)導(dǎo)光，而非傳統(tǒng)的全反射導(dǎo)光機(jī)制。2.所謂的光子帶隙是指某一頻率范圍的波不能在所謂的光子帶隙是指某一頻率范圍的波不能在相應(yīng)相應(yīng)周期性周期性介介質(zhì)質(zhì)結(jié)構(gòu)中傳播，即這種結(jié)構(gòu)本身存在結(jié)構(gòu)中傳播，即這種結(jié)構(gòu)本身存在“禁帶禁帶”，位于帶隙內(nèi)的光，位于帶隙內(nèi)的光子將不允許通過晶體子將不允許通過晶體。3.具有易耦合具有易耦合、無菲涅爾反射無菲涅爾反射、低非線性和特殊波導(dǎo)色散等特低非線性和特殊波導(dǎo)色散等特點(diǎn)點(diǎn)，而且光束在空心中傳輸，因此空

5、心光纖具有極低的傳輸損，而且光束在空心中傳輸，因此空心光纖具有極低的傳輸損耗，這將減少甚至消除在光網(wǎng)絡(luò)里使用放大器。耗，這將減少甚至消除在光網(wǎng)絡(luò)里使用放大器。03空心氣體光纖激光器空心氣體光纖激光器Content空心氣體光纖激光器A.光纖特性光纖特性光纖橫截面光纖橫截面的掃描電子的掃描電子顯微鏡圖像顯微鏡圖像空心直徑范圍空心直徑范圍為為42.4-48.3um模式波長為模式波長為1.52um，傳導(dǎo)良好，傳導(dǎo)良好，為泵浦波長為泵浦波長模式波長為模式波長為3.12um，傳導(dǎo)較弱，傳導(dǎo)較弱，為中紅外波為中紅外波長長（2.5-25um）空心氣體光纖激光器A.光纖特性光纖特性測量、計(jì)算的光纖損耗光譜測量、

6、計(jì)算的光纖損耗光譜 與與 計(jì)算的群速度計(jì)算的群速度不同波長對應(yīng)的光不同波長對應(yīng)的光纖損耗：在短于纖損耗：在短于1.75um波長使用寬波長使用寬譜光源和光譜分析譜光源和光譜分析儀，可見光纖損耗儀，可見光纖損耗在在1.5um附近為附近為0.5dB/m，同時(shí)保，同時(shí)保證平穩(wěn)光輸出和脈證平穩(wěn)光輸出和脈沖能量。沖能量。在輸出端使用光學(xué)參在輸出端使用光學(xué)參量振蕩器（量振蕩器（OPO）和和PbSe材料光電探材料光電探測器，獲得輸出激光測器，獲得輸出激光的損耗，在的損耗，在3.16um附近的損耗數(shù)據(jù)為附近的損耗數(shù)據(jù)為20dB/m空心氣體光纖激光器A.光纖特性光纖特性測量、計(jì)算的光纖損耗光譜測量、計(jì)算的光纖損耗

7、光譜 與與 計(jì)算的群速度計(jì)算的群速度計(jì)算光纖損耗：由包層計(jì)算光纖損耗：由包層的有限尺寸和光纖的傳的有限尺寸和光纖的傳導(dǎo)機(jī)制等因素引起，通導(dǎo)機(jī)制等因素引起，通過過JCMwave軟件獲得數(shù)軟件獲得數(shù)據(jù)。由圖可見，計(jì)算值據(jù)。由圖可見，計(jì)算值與測量值相一致，這為與測量值相一致，這為將來光纖的數(shù)值定制和將來光纖的數(shù)值定制和優(yōu)化提供了可能性。優(yōu)化提供了可能性。空心氣體光纖激光器B.激光器結(jié)構(gòu)激光器結(jié)構(gòu)光學(xué)參量光學(xué)參量振蕩器振蕩器真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)空心光子晶體光纖，內(nèi)空心光子晶體光纖，內(nèi)填充低氣壓乙炔氣體填充低氣壓乙炔氣體濾波器、探測器濾波器、探測器光纖一段被懸空固光纖一段被懸空固定在真空裝置中定在真空裝置中

8、空心氣體光纖激光器B.激光器結(jié)構(gòu)激光器結(jié)構(gòu)光學(xué)參量光學(xué)參量振蕩器振蕩器真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)濾波器、探測器濾波器、探測器產(chǎn)生波長約為產(chǎn)生波長約為1.5um，持續(xù)時(shí)，持續(xù)時(shí)間為間為5ns的光脈的光脈沖沖泵浦光經(jīng)耦合銀泵浦光經(jīng)耦合銀鏡，進(jìn)入真空裝鏡，進(jìn)入真空裝置和空心光纖，置和空心光纖，引起粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，引起粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生激光產(chǎn)生激光空心光子晶體光纖，內(nèi)空心光子晶體光纖，內(nèi)填充低氣壓乙炔氣體填充低氣壓乙炔氣體空心氣體光纖激光器B.激光器結(jié)構(gòu)激光器結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)場模式遠(yuǎn)場模式剖面圖剖面圖04關(guān)于優(yōu)劣勢分析關(guān)于優(yōu)劣勢分析Content產(chǎn)生了難以達(dá)到的波長的光，即能夠發(fā)產(chǎn)生了難以達(dá)到的波長的光，即能夠發(fā)出光譜范圍為出

9、光譜范圍為3.1微米至微米至3.2微米的中紅外微米的中紅外光譜，并且具有擴(kuò)展到高功率的潛力。光譜，并且具有擴(kuò)展到高功率的潛力。A前景廣闊，將為中紅外激光器帶來新的前景廣闊，將為中紅外激光器帶來新的應(yīng)用。中紅外激光器目前主要應(yīng)用于光應(yīng)用。中紅外激光器目前主要應(yīng)用于光譜學(xué)、環(huán)境遙感以及爆炸物檢測等領(lǐng)域。譜學(xué)、環(huán)境遙感以及爆炸物檢測等領(lǐng)域。B節(jié)能性好，該結(jié)構(gòu)還具有可攜帶性和耐節(jié)能性好，該結(jié)構(gòu)還具有可攜帶性和耐用性，其厚度只有一根頭發(fā)絲大小，并用性，其厚度只有一根頭發(fā)絲大小，并且可以纏繞起來以便緊湊地存儲和運(yùn)輸。且可以纏繞起來以便緊湊地存儲和運(yùn)輸。C關(guān)于優(yōu)劣勢分析技術(shù)尚未成熟技術(shù)尚未成熟A造價(jià)高昂造價(jià)

10、高昂B關(guān)于優(yōu)劣勢分析05自我思考設(shè)計(jì)自我思考設(shè)計(jì)Content05自我思考設(shè)計(jì)自我思考設(shè)計(jì)Content光子晶體激光器諧振器原理設(shè)計(jì)光子晶體激光器諧振器原理設(shè)計(jì)05自我思考設(shè)計(jì)自我思考設(shè)計(jì)Content光子晶體激光器諧振器原理設(shè)計(jì)光子晶體激光器諧振器原理設(shè)計(jì)FBG（光纖布拉格光柵）（光纖布拉格光柵）06廣闊的發(fā)展前景廣闊的發(fā)展前景Content紅外光譜對樣品的適用性相當(dāng)廣泛紅外光譜對樣品的適用性相當(dāng)廣泛。固態(tài)、液態(tài)固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)樣品都能應(yīng)用，無機(jī)、有機(jī)、高分子化合物都或氣態(tài)樣品都能應(yīng)用，無機(jī)、有機(jī)、高分子化合物都可檢測?？蓹z測。此外，紅外光譜還具有測試迅速，操作方便，重此外，紅外光譜還具有測試迅速，操作方便，重復(fù)性好，靈敏度高，儀器結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)復(fù)性好，靈敏度高，儀器結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)。因此，它已成為現(xiàn)代因此，它已成為現(xiàn)代檢測分析檢測分析最常用和不可缺少最常用和不可缺少的工具。紅外光譜在的工具。紅外光譜在化學(xué)、化學(xué)、物理、天文、氣象、遙感、物理、天文、