Name: in-situで中間赤外線スーパーコンティニューム生成のカルコゲナイド繊維のテーパ (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-05-27T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 39 s
Description: 学ぶ、中間赤外線スーパーコンティニウム生成のためのAs₂S₃繊維のインシチュテーパリング手法。スペクトルモニタリングにより最適な広帯域スペクトルを実現し、光学デバイスの効率向上に貢献します。

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著者らは、高純度の化学研究所からSEM画像、実験的なサポートのためのT. Marvdashti、そしてMF ChurbanovとGE Snopatinための貴重な議論、F. AfshinmaneshためG. Shambat、C.フィリップス、K. Aghaeiに感謝したいと思います2 S 3繊維として提供するためのロシア科学アカデミーのファイバーオプティクス研究センターからの物質とVG PlotnichenkoとEM Dianov。また、米海軍研究、NASA、科学研究、アジレント、および共同技術事務所の空軍事務所のオフィスからの支援に感謝しています。

1。先細りセットアップ作製（図1の組み立てセットアップを参照してください） <ol><li>ステージが接触していると、互いに向かって離れて変換されるようにブレッドボード（大体中心）に電動リニアステージを確保</li><li>繊維のマウントを準備し、配置<ol><li>お互いに最​​も近い穴を使用して、電動リニアステージプレート（1ずつ）、2つの光のポストを取り付けます。 </li><li>支柱のてっぺんに裸光ファイバマウントを取り付けます。繊維用のV溝が整列していることを確認してください。 （注：裸光ファイバマウントの高さは大体システムのビームの高さになりますそれに応じて将来のポストと台座の高さを選択してください。） </li></ol></li><li>入力と出力のカップリング要素を準備し、配置<ol><li>アダプタプレートを電動リニアステージ（入力用と出力側のためのもの）に線形変換ステージを取り付けます。 </li><li> ARコーティングされたZnSeの入力カップリングLを置き入力変換ステージ上ENS（台座の上に、xとyの変換と光学マウントに取り付けられた）。ポンプ光源からファイバのコアに最適なカップリングを与える焦点距離を選択してください。レンズの中心が繊維クランプのV溝と同じ高さにあることを確認してください。 </li><li>出力変換ステージ上にコーティングされていないのZnSe出力カップリングレンズ（台座の上に、xとyの変換と光学マウントにマウント）に置きます。レンズの中心がV溝と同じ高さにあることを確認してください。 </li></ol></li><li> （ 図2に示すように）を準備し、発熱体を配置<ol><li>マシンアルミニウム繊維用の穴（ファイバーを挿入し、除去するためにスリット付き）とファイバ温度を監視するための所望の寸法にブロック（〜6ミリメートルX 25.4ミリメートルX 17.5ミリメートル）、カートリッジヒーター用の穴、及び8 /を32は、カートリッジヒーターの取付と固定するために、上下の穴をタップ。 </li><li>をtにカートリッジヒーターを挿入彼は適切なアルミブロックの穴と32分の8セットネジで固定します。 </li><li>断熱のためのトップ32分の8セットスクリューにセラミックポストを取り付けます。 </li><li>セラミックポストに光学ポストを取り付け、XYZリニアステージにヒーターを確保するために付加的な光学ポストと直角ポストクランプを使用しています。 </li><li>アルミヒーターで2 S 3繊維などのための穴を繊維クランプのV溝を中心にすることができるようにブレッドボードにXYZリニアステージを固定します。 </li><li>ヒーターは繊維が閉塞することなく固定することができるように、裸光ファイバクランプの近くにもはやないようにXYZリニアステージのアルミヒーターを翻訳。 </li></ol></li></ol> 2。カルコゲナイドファイバー準備<ol><li>分約10またはまで、アセトンでジャケットとして2 S 3繊維（8.5 cmの各ファイバテーパーに必要なジャケットファイバの長さよりも長くなければなりません）の希望の長さを浸すジャケットは柔らかくなる。 （異なる繊維を使用している場合は、ジャケットのための適切な溶剤を使用してください）​​。 </li><li>ゆっくりと時間が5 cm以上、もはやセクションを削除し、キムワイプで軟化ジャケットを削除します。 </li><li>キムワイプにイソプロパノールで裸ファイバを清掃します。 </li><li> 2 S 3繊維としての開裂一端にBeavertailの包丁を使用してください。切断品質を検査するためのイメージを捨てファイバ先端を。 </li><li>測定し、繊維の少なくとも6.35センチメートルの長さの部分を破る。この繊維長はかろうじてファイバークランプの外に付着する繊維のために必要な長さよりも〜2センチメートル長くなければならない。 </li><li>切断する繊維の第2の端部をBeavertailの包丁を使用してください。切断品質を検査するためのイメージを捨てファイバ先端を。ファイバの第1劈開端との接触を避ける。 </li><li>先細りセットアップの繊維クランプに繊維を配置します。ファイバの中心に触れないようにしてください（繊維が加熱される場所）。 </li></ol> （3） その場ファイバー·タップ手順ering <ol><li> ARコーティングされたZnSeのレンズ（F = 12.7ミリメートル）と、ファイバの基本モードに結合中赤外ポンプ光源を。電源は基本モードで主にあることを確認するためにPyrocamとファイバの出力端面の画像にコーティングされていないのZnSeレンズ（F = 20 mm）を使用します。ポンプ光がファイバの軸に沿って伝播されていることを確認してください。そうでない場合は、電動ステージの移動を開始した後、結合が変更される。 </li><li><ol><li>ポンプ源の前にチョッパーを置きます。 （この手順は、AC結合検出器のために必要とされる）。 </li><li>モノクロ通し、モノクロメータの前後にコーティングされていないのCaF 2レンズ（F = 20ミリメートル）を使用したInSb検出器への繊維のカップル出力。 </li><li>送信された信号はほとんどノイズフロア（〜3.9μmの時）を超えるまでモノクロメータを通過するスペクトルの長波長側を可能にするためにモノクロメータの回折格子を回転させる。代わりに、フィルタのモノクロメータとる（ステップ3.2.2と3.2.3）、適切な光学フィルタは、ポンプの最長測定可能な波長の内容よりも長い検出可能な波長のパワーを測定するために使用することができる。 </li></ol></li><li>スリットを通してファイバースリップまでアルミヒーターを翻訳したアルミニウムヒーターの光ファイバ穴の中央に配置されます。 </li><li>カートリッジヒーターのいずれかでのRTDセンサレベルを置きます。 図2に示すように、ブロックに接触して完全になるように緩やかにアルミニウムヒータに対するRTDセンサを押してください。 RTDが正しくヒーターと接触（またはしない再現性のある方法で）されていない場合は、ブロックの温度は不明であると繊維がテーパー間に壊れることになります。モノクロメータへの信号が減少していないことを確認してください。 <ol><li>小さなRTDは孔内の温度を監視するヒータブロックの他の孔の内側に配置することができる。 （オプション） </li></ol></li><li>私にデジタル顕微鏡を使用してテーパー処理中に繊維のモニタリングを可能にするヒーターブロックでメイジ繊維。 （オプション） </li><li>空気の流れを減少させ、安定した先細りの温度を可能にするボックス（入力と出力ビーム用の穴付き）のセットアップをカバーしています。 </li><li> RTDとカートリッジヒーターを接続した状態で、温度調節器の電源をオンにします。繊維が軟化し始める〜200°C、（正確な温度はファイバの周りにヒーター、環境温度、および空気流の大きさに依存する）まで温度を設定する。 </li><li>温度が設定点を中心に安定したら、離れて各方向に〜10μmの/秒、互いに自動ステージを翻訳LabVIEWプログラムを起動します。 </li><li>スペクトル測定信号であるたInSb検出器の信号を監視します。検出器信号が最大値（検出器が飽和しないように注意してください）​​に達すると、自動ステージを停止し、カートリッジヒーター（温度調節器）をオフ。 </li><li> （検出器の信号は屈折率や熱収縮の温度依存性に起因する可能性が最も高い、このプロセス中に少し減少します）固化する繊維のための〜10分間待ちます。 </li><li>繊維が傾斜のないある繊維クランプに向かって繊維に沿ってヒーターブロックを翻訳。次いで繊維を通過させるヒータブロックにスリットを使用してファイバからヒータブロックを離れて変換する。 </li><li>モノクロとスペクトル測定を通してSCGを特徴付ける。 InAsのフィルタを正確にスペクトルの長波長部分を測定するために必要とされるかもしれない。 </li><li>必要に応じてファイバを取り外し。 </li></ol>

<ol><li>Marandi, A., Rudy, C. W., Plotnichenko, V. G., Dianov, E. M., Vodopyanov, K. L., Byer, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mid-infrared+supercontinuum+generation+in+tapered+chalcogenide+fiber+for+producing+octave-spanning+frequency+comb+around+3+%CE%BCm%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Mid-infrared supercontinuum generation in tapered chalcogenide fiber for producing octave-spanning frequency comb around 3 μm.</a> Optics Express. 20, 24218-24225 (2012).</li>
<li>Schliesser, A., Picque, N., Hansch, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mid-infrared+frequency+combs%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Photonics%22%5BJournal%5D)">Mid-infrared frequency combs.</a> Nature Photonics. 6, 440-449 (2012).</li>
<li>Diddams, S. A., Hollberg, L., Mbele, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+fingerprinting+with+the+resolved+modes+of+a+femtosecond+laser+frequency+comb%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Molecular fingerprinting with the resolved modes of a femtosecond laser frequency comb.</a> Nature. 445, 627-630 (2007).</li>
<li>Thorpe, M. J., Balslev-Clausen, D., Kirchner, M. S., Ye, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cavity-enhanced+optical+frequency+comb+spectroscopy%3A+application+to+human+breath+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Cavity-enhanced optical frequency comb spectroscopy: application to human breath analysis.</a> Optics Express. 16, 2387-2397 (2008).</li>
<li>Sears, C. M. S., Colby, E., England, R. J., Ischebeck, R., McGuinness, C., Nelson, J., Noble, R., Siemann, R. H., Spencer, J., Walz, D., Plettner, T., Byer, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phase+stable+net+acceleration+of+electrons+from+a+two-stage+optical+accelerator%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Phase stable net acceleration of electrons from a two-stage optical accelerator.</a> Physical Review Letters. 11, 101301(2008).</li>
<li>Popmintchev, T., Chen, M. C., Arpin, P., Murnane, M. M., Kapteyn, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+attosecond+nonlinear+optics+ofbright+coherent+X-ray+generation%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Photonics%22%5BJournal%5D)">The attosecond nonlinear optics ofbright coherent X-ray generation.</a> Nature Photonics. 4, 822-832 (2010).</li>
<li>Dudley, J. M., Taylor, J. R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDudley%2C+JM+%22Supercontinuum+generation+in+optical+fibers%22">Supercontinuum generation in optical fibers</a>. , Cambridge University Press. (2010).</li>
<li>Birks, T. A., Wadsworth, W. J., Russell, P. S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Supercontinuum+generation+in+tapered+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Supercontinuum generation in tapered fibers.</a> Optics Letters. 25, 1415-1417 (2000).</li>
<li>Leindecker, N., Marandi, A., Byer, R. L., Vodopyanov, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Broadband+degenerate+OPO+for+mid-infrared+frequency+comb+generation%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Broadband degenerate OPO for mid-infrared frequency comb generation.</a> Optics Express. 19, 6296-6302 (2011).</li>
<li>Liao, M., Yan, X., Gao, W., Duan, Z., Qin, G., Suzuki, T., Ohishi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Five-order+SRSs+and+supercontinuum+generation+from+a+tapered+tellurite+microstructured+fiber+with+longitudinally+varying+dispersion%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Five-order SRSs and supercontinuum generation from a tapered tellurite microstructured fiber with longitudinally varying dispersion.</a> Optics Express. 19, 15389-15396 (2011).</li>
<li>Mägi, E. C., Steinvurzel, P., Eggleton, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tapered+photonic+crystal+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Tapered photonic crystal fibers.</a> Optics Express. 12, 776-784 (2004).</li>
<li>Ozeki, T., Kawasaki, B. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+directional+coupler+using+tapered+sections+in+multimode+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Optical directional coupler using tapered sections in multimode fibers.</a> Applied Physics Letters. 28, 528-529 (1976).</li>
<li>Yataki, M. S., Payne, D. N., Varnahm, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((All-fibre+wavelength+filters+using+concatenated+fused-taper+couplers%5BTitle%5D)+AND+%22Electronic+Letters%22%5BJournal%5D)">All-fibre wavelength filters using concatenated fused-taper couplers.</a> Electronic Letters. 21, 248-249 (1985).</li>
<li>Chandalia, J. K., Eggleton, B. J., Windeler, R. S., Kosinski, S. G., Liu, X., Xu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adiabatic+coupling+in+tapered+air-silica+microstructured+optical+fiber%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Photonics+Technology+Letters%22%5BJournal%5D)">Adiabatic coupling in tapered air-silica microstructured optical fiber.</a> IEEE Photonics Technology Letters. 13, 52-54 (2001).</li>
<li>Mora, J., Díez, A., Fonjallaz Andréz, P. Y., Popov, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tunable+dispersion+compensator+based+on+a+fiber+Bragg+grating+written+in+a+tapered+fiber%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Photonics+Technology+Letters%22%5BJournal%5D)">Tunable dispersion compensator based on a fiber Bragg grating written in a tapered fiber.</a> IEEE Photonics Technology Letters. 16, 2631-2633 (2004).</li>
<li>Rusu, M., Herda, R., Kivistö, S., Okhotnikov, O. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fiber+taper+for+dispersion+management+in+a+mode-locked+ytterbium+fiber+laser%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Fiber taper for dispersion management in a mode-locked ytterbium fiber laser.</a> Optics Letters. 31, 2257-2259 (2006).</li>
<li>Alfanao, R. R., Shapiro, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emission+in+the+region+4000+to+7000+A+via+four-photon+coupling+in+glass%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Emission in the region 4000 to 7000 A via four-photon coupling in glass.</a> Physical Review Letters. 24, 584-587 (1970).</li>
<li>Eggleton, B. J., Luther-Davies, B., Richardson, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chalcogenide+photonics%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Photonics%22%5BJournal%5D)">Chalcogenide photonics.</a> Nature Photonics. 5, 141148(2011).</li>
<li>Snopatin, G. E., Shiryaev, V. S., Plotnichenko, V. G., Dianov, E. M., Churbanov, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-purity+chalcogenide+glasses+for+fiber+optics%5BTitle%5D)+AND+%22Inorganic+Materials%22%5BJournal%5D)">High-purity chalcogenide glasses for fiber optics.</a> Inorganic Materials. 45, 1439-1460 (2009).</li>
<li>Harbold, J. M., Ilday, F. O., Wise, F. W., Sanghera, J. S., Nguyen, V. Q., Shaw, L. B., Aggarwal, I. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+nonlinear+As-S-Se+glasses+for+all-optical+switching%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Highly nonlinear As-S-Se glasses for all-optical switching.</a> Optics Letters. 27, 119-121 (2002).</li>
<li>Hudson, D. D., Dekker, S. A., Magi, E. C., Judge, A. C., Jackson, S. D., Li, E., Sanghera, J. S., Shaw, L. B., Aggarwal, I. D., Eggleton, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Octave+spanning+supercontinuum+in+an+As2S3+taper+using+ultralow+pump+pulse+energy%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Octave spanning supercontinuum in an As2S3 taper using ultralow pump pulse energy.</a> Optics Letters. 36, 1122-1124 (2011).</li>
<li>Domachuk, P., Wolchover, N. A., Cronin-Golomb, M., Wang, A., George, A. K., Cordeiro, C. M. B., Knight, J. C., Omenetto, F. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Over+4000+nm+bandwidth+of+mid-IR+supercontinuum+generation+in+sub-centimeter+segments+ofhighly+nonlinear+tellurite+PCFs%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Over 4000 nm bandwidth of mid-IR supercontinuum generation in sub-centimeter segments ofhighly nonlinear tellurite PCFs.</a> Optics Express. 6, 7161-7168 (2008).</li>
<li>Hu, J., Menyuk, C. R., Shaw, L. B., Sanghera, J. S., Aggarwal, I. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Maximizing+the+bandwidth+of+supercontinuum+generation+in+As2Se3+chalcogenide+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Maximizing the bandwidth of supercontinuum generation in As2Se3 chalcogenide fibers.</a> Optics Express. 18, 6722-6739 (2010).</li>
<li>El-Amraoui, M., Fatome, J., Jules, J. C., Kibler, B., Gadret, G., Fortier, C., Smektala, F., Skripatchev, I., Polacchini, C. F., Messaddeq, Y., Troles, J., Brilland, L., Szpulak, M., Renversez, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strong+infrared+spectral+broadening+inlow-loss+As-S+chalcogenide+suspended+core+microstructured+optical+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Strong infrared spectral broadening inlow-loss As-S chalcogenide suspended core microstructured optical fibers.</a> Optics Express. 18, 4547-4556 (2010).</li>
<li>Marandi, A., Leindecker, N., Byer, R. L., Vodopyanov, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coherence+properties+of+a+broadband+femtosecond+mid-IR+optical+parametric+oscillator+operating+at+degeneracy%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Coherence properties of a broadband femtosecond mid-IR optical parametric oscillator operating at degeneracy.</a> Optics Express. 20, 7255-7262 (2012).</li>
<li>Dudley, J. M., Coen, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coherence+properties+of+supercontinuum+spectra+generated+in+photonic+crystal+and+tapered+optical+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Coherence properties of supercontinuum spectra generated in photonic crystal and tapered optical fibers.</a> Optics Letters. 27, 1180-1182 (2002).</li>
<li>Corwin, K. L., Newbury, N. R., Dudley, J. M., Coen, S., Diddams, S. A., Weber, K., Windeler, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fundamental+noise+limitations+to+supercontinuum+generation+in+microstructure+fiber%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Fundamental noise limitations to supercontinuum generation in microstructure fiber.</a> Physical Review Letters. 90, 113904(2003).</li>
<li>Birks, T. A., Li, Y. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+shape+of+fiber+tapers%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Lightwave+Technology%22%5BJournal%5D)">The shape of fiber tapers.</a> Journal of Lightwave Technology. 10, 432-438 (1992).</li>
<li>Churbanov, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-purity+chalcogenide+glasses+as+materials+for+fiber+optics%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Non-Crystalline+Solids%22%5BJournal%5D)">High-purity chalcogenide glasses as materials for fiber optics.</a> Journal of Non-Crystalline Solids. 184, 25-29 (1995).</li>
</ol>

米国仮特許は、この資料に記載された技術を保護提出されています。

我々は、新規ファイバーテーパー手順を示し、中間-IRでSCGを行うことにより、その有効性を検証した。我々の知る限り、このアプリケーションのための代替方法は、計算によりテーパファイバのSCG最適化するために十分な導波路分散を追加するテーパ状繊維径を作成するために必要な繊維引上げ長さを決定することに基づいているが、引上げ長が必要なのでファイバの特定の長さのためにスペクトル広がりを最大化するために、各実験のために、この計算された値だけ変化する近似値である。代替方法は、所望のテーパーが見つかるまでテーパファイバが作成され、順次にテストする必要があります。 SCGのスペクトルプロファイルを監視し、テーパプロセスを停止するための基準として使用することができることによって、我々は短いテーパの広がりを達成するために実質的な単繊維テーパの出力を最適化した。これにより属に必要なコストと時間を削減しTE便利ファイバーテーパー。 最も一般的な障害が先細り手順の間に繊維の破損です。登録は、通常、不適切にヒータブロックの温度を設定することによって引き起こされる。温度が低すぎると、繊維は、高い張力のために壊れる...

最初の1,7 SCG源は主に分光内のアプリケーションによって駆動、中赤外の方にシフトして可視波長範囲で生産されている。3後、硫化物、セレン、およびテルルを含む4カルコゲナイド繊維は、、のための普及した材料であったその低伝搬損失と高非線形性、18 2 S 3として未満で100デシベル/キロ19〜200倍、シリカのもの、20のために半ばIR それぞれ。しかし、ほとんどのカルコゲナイドの零GVD波長は、バルク材料や標準のシングルモード光ファイバカルコゲナイドで挑戦SCGを作って、使用可能な超高速ポンプ源の大半の中心波長を越えて、中赤外に位置しています。導波路分散は、SCGのためのゼロGVD点を修正するために使用することができる。強い導波路分散を導入するための7メソッドテーパファイバ、8、微細構造ファイバを用いた21、22-24又はを含む2であっても組み合わせが10ポンプ波長ゼロ以下GVD波長をシフトすることで、ポンプは繊維に異常分散を経験するでしょう。異常分散領域では、ソリトン形成は、自己位相変調とGVDによって生じる線形チャープによって生じる非線形チャープのバランスを介して行われます。フェムト秒ポンプ·ソース用、スペクトル広がりは通常パルスがファイバに沿って伝播する初期時間圧縮した後に発生するソリトン分裂またはパルスの破れ、によって支配されています。テーパーファイバーの場合7、両方の材料総含むGVDを計算し、導波路分散は、することができます大幅に広がったスペクトルを生成するために必要な最終的なテーパー径の近似を提供する。ファイバへのポンプのテーパ領域と結合する前に、繊維長の変更などの実験的試行、間GVDと変動に関するSCGの強い依存性があるため、計算された近似が十分でFはないまたは単一の試験で最適化されたテーパーを達成。スペクトル監視は、in-situで先細りにについて観測及び会計処理するための実験セットアップでこれらの変化を可能にします。 また、短いテーパファイバにおける効率スーパーコンティニウム（SC）を生成することの必要性で 、従って25-27適切な分散管理は、SCGのコヒーレンスを維持する非線形雑音増幅量とポンプ源の周波数コム特性を減少させ、テーパ現場 、長さの公差SCGスケールとして、繊維長が短い場合にさらに重要になる。 in-situで先細りセットアップは先細りになります2 Sとして3ファイバのコアに結合モードロックErドープファイバレーザ、9の低調波であるポンプ源、始まります。ファイバの出力は、スペクトルプロファイルを特徴付ける装置に結合されている。 experimで耳鼻咽喉科、分解能〜20nmのモノクロメータでは、ポンプ源（〜3.9程度で）からの非常に低い信号がファイバ中に監視することができるように、最初に存在する場合に出力スペクトルの一部を監視するために使用された後、InSbの検出器先細り。繊維は先細りであるテーパ状であり、スペクトルが広がるときに、分散液として、分光測定信号増加は、個々の実験のために最適化されている。スペクトルの広がりが最大されていた瞬間に停止することができるテーパー、テーパー手順中にスペクトルを監視することによって。 その場先細りは単繊維テーパーで効率的SCGために最適化された分散管理を可能にします。静的で先細り、狭いヒートゾーンは、低ノイズSCG可能に短繊維テーパー腰、28を生成します。一緒に、in-situで先細り静的半ばIRにおけるコヒーレント、低ノイズ、オクターブスパニングSCGを有効にすることができます。

<table><tbody><tr><td>電動リニアステージ</td><td>ニューポート</td><td>MFA-PPD</td><td>他のベンダーから入手可能です。</td></tr><tr><td>電動ステージコントローラー</td><td>ニューポート</td><td>ESP301</td><td>他のベンダーから入手可能です。</td></tr><tr><td>アルミブロック</td><td>任意のベンダー。</td><td></td><td>寸法は、希望のテーパーの長さによって異なります。</td></tr><tr><td>RTDセンサー</td><td>オメガ</td><td>1PT100GX1510</td><td></td></tr><tr><td>カートリッジ ヒーター</td><td>オメガ</td><td>CSS-01115/120V</td><td></td></tr><tr><td>の温度調節器</td><td>オメガ</td><td>CSC32</td><td></td></tr><tr><td>入力カップリング線形翻訳ステージCVI</td><td></td><td>07TXS224</td><td>他のベンダーから入手可能。</td></tr><tr><td>出力カップリング リニアトランスレーションステージ</td><td>ニューポート</td><td>422-1S</td><td>他のベンダーから入手可能です。</td></tr><tr><td>XYZ線形変換ステージ</td><td>ニューポート</td><td>461</td><td>他のベンダーから入手可能です。</td></tr><tr><td>各種ポスト、光学マウント、ベース、フォーク</td><td>任意のベンダー。</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Optical Breadboard</td><td>Thorlabs</td><td>MB12</td><td>他のベンダーから入手可能です。</td></tr><tr><td>入力カップリング ZnSe レンズ</td><td>Thorlabs</td><td>AL72512-E</td><td>他のベンダーから入手可能です。入力結合の焦点距離は、ポンプソースとファイバーモードフィールド径によって異なります。</td></tr><tr><td>出力カップリング ZnSe レンズ</td><td>エドモンド光学</td><td>NT62-961</td><td>他のベンダーから入手可能です。</td></tr><tr><td>ボックス</td><td>はどんなタイプでもかまいません。</td><td></td><td>ステージを移動できる十分な大きさである必要があります。光の入力と出力の結合にはアパーチャが必要です。</td></tr><tr><td>セラミックオプティカルポスト</td><td>任意のベンダー。</td><td></td><td></td></tr><tr><td>デジタルマイクロスコープ</td><td>あらゆるベンダー。</td><td></td><td>随意。</td></tr><tr><td>テーブルクランプ</td><td>Thorlabs</td><td>CL5</td><td>他のベンダーから入手可能です。</td></tr><tr><td>裸の繊維は</td><td>Thorlabs</td><td>HFF003</td>を締め金で<td>締めます 他のベンダーから入手できます。</td></tr><tr><td colspan="4">表 1.テーパリングセットアップ Materials.</td></tr><tr><td>As2S3 Optical Fiber</td><td>Optics Research Center of the Russian Academy of Sciences</td><td></td><td>CorActiveなどの他のベンダーから入手可能です。 </td></tr><tr><td>Beavertail Cleaver</td><td>ファイバー ネットワーク ツール</td><td>S-315</td><td>他のベンダーから入手可能です。手作業で繊維チップを切断または研磨することで、高品質の繊維チップを作成することもできます。</td></tr><tr><td>KimWipes</td><td>Kimberly-Clark Professional</td><td>34120</td><td>他のベンダーから入手可能です。</td></tr><tr><td>アセトン、イソプロパノール、</td><td>任意のベンダー。</td><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="4">表 2.カルコゲナイドファイバー調製用材料.</td></tr><tr><td>Pyrocam</td><td>Ophir Photonics</td><td>Pyrocam IIIシリーズ</td><td>ポンプ波長で感度の高いカメラであれば、どれでも動作します。</td></tr><tr><td>モノクロメーター</td><td>Photon Technology International</td><td></td><td>A 100 line/mm grating を使用しました。どのスペクトル測定装置でも機能します(例:ロングパスフィルター)。</td></tr><tr><td>CaF2レンズ</td><td>Thorlabs</td><td>LB5922</td><td>他のベンダーから入手可能です。</td></tr><tr><td>InAsフィルター</td><td>任意のベンダー。</td><td></td><td>他のベンダーから入手可能です。</td></tr><tr><td>増幅型InSb検出器</td><td>浜松</td><td>P4631-03</td><td>他のベンダーから入手可能です。</td></tr><tr><td>コンピュータ</td><td>任意のベンダー。</td><td></td><td></td></tr><tr><td>DAQ</td><td>ナショナルインスツルメンツ</td><td>USB Xシリーズ</td><td></td></tr><tr><td>電動ステージ用Labviewソフトウェア</td><td>ナショナルインスツルメンツ</td><td></td><td>オプション。カスタムプログラム。</td></tr><tr><td>検出器データを収集するためのLabviewソフトウェア</td><td>ナショナルインスツルメンツ</td><td></td><td>オプション。カスタムプログラム。</td></tr><tr><td>各種ポスト、光学マウント、ベース、フォーク</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1インチゴールドミラー</td><td>任意のベンダー。</td><td></td><td></td></tr><tr><td>チョッパーとコントローラー</td>任意の<td>ベンダー。</td><td>SRSモデルSR540</td><td>はオプションです。使用している検出器によって異なります。</td></tr><tr><td colspan="4">表 3.In-situテーパリング手順用材料.</td></tr></tbody></table>

in-situで中間赤外線スーパーコンティニューム生成のカルコゲナイド繊維のテーパ

In-situ Tapering of Chalcogenide Fiber for Mid-infrared Supercontinuum Generation

テーパーカルコゲナイド繊維によるSUPERCONTINUUM世代（SCG）は、分子フィンガープリンティング、3微量ガス検出、4などのアプリケーションに中間赤外線（またはおよそ2-20μmの波長範囲、半ばIR）周波数コム1、2を広げるために望ましい高調波発生介してレーザー駆動粒子加速、5及びX線生産6は、テーパー付き光ファイバの効率的なSCGを達成するの冒頭群速度分散（GVD）と光パルスの時間的特性の正確な制御を必要とする繊維、テーパーの形状に強く依存する7。環境温度、またはスペクトル監視現場でファイバに結合力を、先細連続SCG実験-などの繊維長さなどのために先細りセットアップや手順のばらつきによる8、 SCGは、単一の実験に出力スペクトルを最適化する必要がある。 SCGための先細りの現場ファイバは、分光測定装置にテーパ状に光ファイバを介してポンプ光源を連結から成る。スペクトル測定信号をリアルタイムで観察しながら繊維は、その後先細になっている。信号がピークに達したときに、テーパが停止される。 in-situで先細りの手順では、市販されている近赤外周波数コムのサブハーモニックから安定した、オクターブスパニング、中赤外周波数コムの生成が可能になります。9この方法では、必要な時間と材料の削減によるコストを削減のみ2mmのウエスト長との最適なテーパを作製した。 インサイチュテーパ技術は、溶融ファイバカプラ12と、波長分割マルチプレクサ（WDMs）、13に対してMOFは、11最適テーパファイバ対の通過帯域の10またはチューニングSCGための微細構造光ファイバ（MOF）を最適に拡張することができる又は光パルスの圧縮または伸張のための分散補償を修正する。14-16

インサイチュテーパ手順が正常に完了した後、ポンプスペクトルは、 図3に見られるように2.2から5ミクロン（ピーク下〜40 dB低い）から覆うように広がる。 2 S 3繊維としてポンプパルスエネルギーは100フェムト秒の下で最初のパルス長で〜250 PJでした。テーパー腰の短い長さ、〜2.1ミリメートルは、ブロードバンド、首尾一貫したSCの生成が可能になります。これは、ポンプ源の周波数コムのプロパティを保持します。周波数コムとSCGの他のプロパティの詳細については、1で見つけられるかもしれません。 2 S 3ファイバー（当初7μmのコア径160μmのクラッド径、0.2 NA）のような単一のモードからなるテーパーファイバー腰は図4のSEM像で示されている。 〜2.3ミク​​ロンの直径では、テーパーウエストはときセットアップで肉眼で観察されるには余りにも小さいですが、それは、回折Oを通して観...

我々は、手法について述べる<em&gt;その場</em&gt; Asの先細り<sub&gt; 2</sub&gt; S<sub&gt; 3</sub&gt;繊維を効率的中間赤外線スーパーコンティニューム生成を達成する。スーパーコンティニウムのスペクトルをモニタしながら先細りにより、スペクトル幅がテーパファイバのために最大にすることができる。<em&gt;その場</emテーパ&gt;繊維を他の繊維ベースのデバイスの性能を最適化するために適用することができる。

Supercontinuum  generation (SCG) in a tapered chalcogenide fiber is desirable for broadening mid-infrared  (or mid-IR, roughly the 2-20 &mu;m wavelength ...

この手順の全体的な目的は、カルゲン化物アイファイバーをテーパリングすることで、中赤外領域における最適化されたスーパーコンティニュームを生成することです。これは、まずファイバーテーパリング装置を構築し、方解石ファイバーのテーパリング中の広帯域化の程度を決定するためのスペクトルモニタリングを可能にすることで達成されます。次のステップは、テーパリングするための短尺の三硫化二砒素ファイバーを準備することです。次に、ポンプ光源をファイバの基本モードに結合させた状態で、光ファイバをテーパリング装置に挿入します。最後のステップは、ファイバを加熱してテーパリング工程を開始し、スペクトル測定値が最大になった時点でテーパリングを終了することです。最終的に、2本のテーパーファイバを通過させることで、中赤外領域におけるコヒーレントで瞬時に広帯域なスーパーコンティニュームが生成されます。シミュレーションで設定したファイバー径までテーパー加工を行う既存の手法に対し、本手法の主な利点は、単一のファイバーテーパー実験で最適に広帯域化されたスペクトルを得られることです。この手法の着想は、cogenファイバーと呼ばれるテーパーにおける効率的なスーパーコンティニューム生成が、テーパー加工プロセスの再現性の不完全さによって悪影響を受ける可能性があることに気づいた際に得られました。そこで、テーパー加工中のスペクトルを観察することで、スーパーコンティニューム生成を実験的に最適化できると考えました。テーパー加工装置を構築するために、12インチ×12インチのブレッドボードのおよそ中央に、2つの電動リニアステージを固定します。ステージは互いに接触させ、直線に沿って互いに近づいたり離れたりするように配置します。各リニアステージの最も近い穴を使用して、同一の光学ポストを取り付け、ファイバーマウントを準備します。次に、ポストの上部に裸の光ファイバーマウントを取り付けます。ファイバーのV溝が揃っていることを確認してください。V溝の高さは、本実験におけるビーム高さとおよそ等しくなります。次に、入力および出力の結合素子を準備します。入力結合マウント用の電動リニアステージそれぞれにリニア translation stage を取り付け、反射防止コーティングを施した亜セレン化亜鉛レンズ（焦点距離 12.7 millimeters）を、ここに示すように X および Y 方向の移動が可能な光学マウント上のペデスタルに設置します。出力結合用の入力 translation stage にレンズを配置します。同様にマウントした、焦点距離 20 millimeters の無コーティング亜セレン化亜鉛レンズを出力 translation stage に配置します。各レンズの中心が、ファイバークランプを用いたV溝と同じ高さにあることを確認

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in-situで中間赤外線スーパーコンティニューム生成のカルコゲナイド繊維のテーパ

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