中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
基于中紅外玻璃光纖開(kāi)發(fā)的中紅外激光與新型超連續光源在生物醫學(xué)診斷、大氣與化學(xué)傳感監測、光探測與測距（激光雷達）等醫療、科研等領(lǐng)域都具有重要用途。和更低軟化溫度的氟化物和硫系玻璃相比，具有高熱穩、高抗激光損傷及較寬中紅外透過(guò)性能的重金屬氧化物中紅外玻璃更適合制備可實(shí)用化的低損耗空芯微結構光纖，代替當前的空芯石英光纖，用于傳輸2-6 μm以上更長(cháng)波長(cháng)范圍的高功率中紅外激光，為解決高功率中紅外激光應用中的傳輸問(wèn)題提供技術(shù)途徑。目前，降低重金屬氧化物中紅外玻璃中由于羥基的吸收損耗和重金屬離子還原引起的散射損耗，是實(shí)現重金屬氧化物中紅外玻璃應用于低損耗中紅外光纖器件亟待解決的問(wèn)題。
近日，中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所先進(jìn)光電與生物材料研究室特種激光玻璃與光纖方向研究員王鵬飛團隊在重金屬氧化物中紅外玻璃與光纖損耗超低控制機理與制備技術(shù)研究中取得進(jìn)展，相關(guān)研究成果以Development of low-loss lead-germanate glass for mid-infrared fiber optics：I. Glass preparation Optimization和Development of low-loss lead-germanate glass for mid-infrared fiber optics: II. preform extrusion and fiber fabrication發(fā)表在Journal of the American Ceramic Society上。重金屬氧化物中紅外軟玻璃低損耗制備技術(shù)和微結構光纖低損耗擠壓成型關(guān)鍵技術(shù)的掌握，有利于推進(jìn)材料學(xué)科圍繞特種玻璃-光纖-應用一體化方向向前發(fā)展。
該研究揭示了鉛鍺酸鹽重金屬氧化物中紅外玻璃除羥基過(guò)程中重金屬鉛離子還原形成散射中心的主要影響因素及作用機理，綜合利用超純混合氣體、高效除水劑和原料組成調控重金屬氧化物玻璃的熔制氣氛，有效抑制玻璃中鉛金屬還原形成散射源及羥基吸收，克服了以往重金屬氧化物玻璃的純氧制備條件限制和熱性能降低的不足，獲得了低羥基、高熱穩的鉛鍺酸鹽重金屬氧化物玻璃；結合后續熱處理，闡明了玻璃熔制氣氛和預制棒擠壓氣氛對鉛鍺酸鹽重金屬氧化物中紅外玻璃的共同影響機制，通過(guò)優(yōu)化預制棒擠壓成型工藝，最終制備出在1.55 μm背景損耗<0.3 dB/m的透3-5 μm鉛鍺酸鹽重金屬氧化物中紅外玻璃光纖。相關(guān)機理將為含Pb，Bi，Te，Sb等重金屬氧化物中紅外玻璃及光纖的制備與損耗控制提供重要理論指導。
該研究由王鵬飛團隊與澳大利亞阿德萊德大學(xué)光子與先進(jìn)傳感研究所（Institute of Photonics and Advanced Sensing，The University of Adelaide）執行副所長(cháng)、教授Heike Ebendorff-Heidepriem（OSA fellow）合作完成，雙方還共同撰寫(xiě)了Elsevier英文專(zhuān)著(zhù)Mid-infrared Fibre Photonics中有關(guān)重金屬氧化物中紅外玻璃的章節（Chapter 3：Oxide glass and optical fibre fabrication），該書(shū)將于2021年5月之前出版。
研究工作得到國家留學(xué)基金委、中科院“西部之光”人才培養計劃 “西部青年學(xué)者”和中科院青年創(chuàng )新促進(jìn)會(huì )的支持。
