Name: In-situ Zwężanie się włókna chalkogenkowego do generowania superkontinuum w średniej podczerwieni (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-05-27T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 39 s
Description: Poznaj metodę zwężania włókna As₂S₃ w czasie rzeczywistym do generowania superkontinuum w średniej podczerwieni. Technika ta umożliwia optymalizację widma poprzez monitorowanie spektralne podczas procesu.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy chcieliby podziękować G. Shambatowi, C. Phillipsowi, K. Aghaei za nieocenione dyskusje, F. Afshinmaneshowi za obrazy SEM, T. Marvdashtiemu za wsparcie eksperymentalne, M.F. Churbanovowi i G.E. Snopatinowi z Instytutu Chemii Substancji Wysokiej Czystości oraz V.G. Plotniczenko i E.M. Dianovowi z Centrum Badań Światłowodów Rosyjskiej Akademii Nauk za dostarczenie As2S3 włókno. Jesteśmy również wdzięczni za wsparcie ze strony Biura Badań Marynarki Wojennej, NASA, Biura Badań Naukowych Sił Powietrznych, Agilent oraz Biura Połączonych Technologii.

1. Produkcja konfiguracji stożkowej (zobacz Zmontowana konfiguracja na rysunku 1)
<ol>
	<li>Zabezpiecz zmotoryzowane stoliki liniowe na płytce stykowej (z grubsza wyśrodkowanej) tak, aby stopnie stykały się i przesuwały się względem siebie i od siebie</li>
	<li>Przygotuj i umieść mocowania światłowodów
	<ol>
		<li>Przymocuj dwa słupki optyczne do zmotoryzowanych płyt stolika liniowego (po jednym każdy) za pomocą otworów znajdujących się najbliżej siebie.</li>
		<li>Przymocuj gołe mocowania światłowodowe do szczytów słupków. Upewnij się, że rowki w kształcie litery V dla włókna są wyrównane. (Uwaga: Wysokość gołych uchwytów światłowodowych będzie w przybliżeniu równa wysokości wiązki systemu. Wybierz odpowiednio przyszły słupek i wysokość cokołu.)</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotowanie i rozmieszczenie wejściowych i wyjściowych elementów sprzęgających
	<ol>
		<li>Przymocuj stopnie translacji liniowej do zmotoryzowanych stolików liniowych (jeden dla strony wejściowej i jeden dla strony wyjściowej) za pomocą płytek adaptera.</li>
		<li>Umieść soczewkę sprzęgającą wejście ZnSe z powłoką AR (zamontowaną w uchwycie optycznym z translacją x i y na cokole) na stoliku translacji wejściowej. Wybierz ogniskową, która zapewnia optymalne sprzężenie między źródłem pompy a rdzeniem światłowodu. Upewnij się, że środek soczewki znajduje się na tej samej wysokości, co rowki w kształcie litery V zacisków światłowodowych.</li>
		<li>Umieść niepowlekaną soczewkę sprzęgającą wyjście ZnSe (zamontowaną w uchwycie optycznym z translacją x i y na cokole) na stoliku translacji wyjściowej. Upewnij się, że środek soczewki znajduje się na tej samej wysokości co rowek w kształcie litery V.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotuj i umieść element grzejny (jak pokazano na rysunku 2)
	<ol>
		<li>Obrób blok aluminiowy do żądanych wymiarów (~6 mm x 25,4 mm x 17,5 mm) z otworami na włókno (ze szczeliną do wkładania i wyjmowania włókna) oraz do monitorowania temperatury włókna, otworami na grzałki wkładów oraz 8/32 otworami gwintowanymi na górze i na dole do montażu i mocowania grzałek wkładów.</li>
		<li>Włóż grzałki nabojowe do odpowiednich otworów w bloku aluminiowym i zabezpiecz je ustalającymi 8/32.</li>
		<li>Przymocuj ceramiczny słupek do górnej dociskowej 8/32 w celu izolacji termicznej.</li>
		<li>Przymocuj słupek optyczny do słupka ceramicznego i użyj słupka pod kątem prostym clamp z dodatkowym słupkiem optycznym, aby przymocować grzejnik do stolika liniowego XYZ.</li>
		<li>Przymocuj stolik liniowy XYZ do płytki stykowej tak, aby otwór na włókno As2S3 w aluminiowej grzałce mógł być wyśrodkowany za pomocą rowków w kształcie litery V zacisków światłowodowych.</li>
		<li>Przełóż aluminiową grzałkę za pomocą stolika liniowego XYZ tak, aby grzejnik nie znajdował się już w pobliżu gołych zacisków światłowodowych, co pozwala na zabezpieczenie światłowodu bez przeszkód.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Przygotowanie błonnika chalkogenkowego
<ol>
	<li>Namocz żądaną długość włókna z płaszczem As2S3 (musi być dłuższa niż 8,5 cm - długość włókna z płaszczem potrzebna do każdego stożka włókna) w acetonie przez około 10 minut lub do momentu, gdy kurtka stanie się miękka. (Użyj odpowiedniego rozpuszczalnika do kurtki, jeśli używasz innego włókna).</li>
	<li>Delikatnie zdejmij zmiękczoną kurtkę za pomocą KimWipe, usuwając jednorazowo część nie dłuższą niż 5 cm.</li>
	<li>Oczyść gołe włókno izopropanolem na KimWipe.</li>
	<li>Użyj tasaka beavertail, aby rozciąć jeden koniec włókna As2S3. Wyobraź sobie wyrzuconą końcówkę włókna, aby sprawdzić jakość cięcia.</li>
	<li>Zmierz i złam kawałek włókna o długości co najmniej 6.35 cm. Ta długość włókna musi być o ~ 2 cm dłuższa niż długość potrzebna, aby włókno ledwo wystawało z zacisków światłowodowych.</li>
	<li>Użyj tasaka beavertail, aby rozciąć drugi koniec włókna. Wyobraź sobie wyrzuconą końcówkę włókna, aby sprawdzić jakość cięcia. Unikaj kontaktu z pierwszym odciętym końcem włókna.</li>
	<li>Umieść włókno w zaciskach światłowodowych konfiguracji stożkowej. Unikaj dotykania środka włókna (gdzie włókno zostanie podgrzane).</li>
</ol>
3. Procedura zwężania włókien in-situ
<ol>
	<li>Połącz źródło pompy średniej podczerwieni z podstawowym trybem światłowodu za pomocą soczewki ZnSe z powłoką AR (f = 12,7 mm). Użyj niepowlekanej soczewki ZnSe (f = 20 mm), aby zobrazować wyjściową stronę światłowodu za pomocą Pyrocam, aby upewnić się, że moc jest głównie w trybie podstawowym. Upewnij się, że belka pompy rozchodzi się wzdłuż osi włókna. Jeśli tak nie jest, sprzęgło zmieni się, gdy zmotoryzowane stopnie zaczną się poruszać.</li>
	<li>
	<ol>
		<li>Umieść rozdrabniacz przed źródłem pompy. (Ten krok jest wymagany w przypadku detektorów sprzężonych z prądem przemiennym).</li>
		<li>Sprzęgnij wyjście światłowodu przez monochromator i detektor InSb za pomocą niepowlekanych soczewek CaF2 (f = 20 mm) przed i za monochromatorem.</li>
		<li>Obróć siatkę monochromatora, aby umożliwić przejście przez monochromator strony widma o długiej długości fali, aż przesyłany sygnał znajdzie się ledwo powyżej poziomu szumu (przy ~ 3,9 μm). Zamiast filtrowania za pomocą monochromatora (kroki 3.2.2 i 3.2.3), odpowiedni filtr optyczny może być użyty do pomiaru mocy w wykrywalnych długościach fal dłuższych niż najdłuższa mierzalna długość fali zawarta w pompie.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przekładaj aluminiową grzałkę, aż włókno prześlizgnie się przez szczelinę i zostanie wyśrodkowane w otworze na włókno aluminiowej grzałki.</li>
	<li>Umieść czujnik RTD na poziomie w jednej z grzałek wkładu. Delikatnie dociśnij czujnik RTD do aluminiowej grzałki, tak aby w pełni stykał się z blokiem, jak pokazano na rysunku 2. Jeśli czujnik RTD nie styka się prawidłowo (lub nie w powtarzalny sposób), temperatura bloku będzie nieznana i spowoduje pęknięcie włókna podczas zwężania. Upewnij się, że sygnał do monochromatora nie zmniejszył się.
	<ol>
		<li>Mały czujnik RTD można umieścić w drugim otworze bloku grzejnego, aby monitorować temperaturę w otworze. (Opcjonalnie)</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Użyj mikroskopu cyfrowego, aby zobrazować włókno w bloku grzejnym, aby umożliwić monitorowanie włókna podczas procesu zwężania. (Opcjonalnie)</li>
	<li>Przykryj konfigurację pudełkiem (z otworami na belkę wejściową i wyjściową), aby zmniejszyć przepływ powietrza i umożliwić stabilną temperaturę zwężania.</li>
	<li>Po podłączeniu czujnika RTD i grzałek nabojowych włącz regulator temperatury. Ustaw temperaturę na ~200 °C, w której włókno zaczyna mięknąć (dokładna temperatura będzie zależeć od wymiarów grzałki, temperatury otoczenia i przepływu powietrza wokół światłowodu).</li>
	<li>Gdy temperatura ustabilizuje się wokół wartości zadanej, uruchom program Labview, który przesuwa zmotoryzowane etapy od siebie z prędkością ~10 μm/s w każdym kierunku.</li>
	<li>Monitoruj sygnał detektora InSb, który jest widmowym sygnałem pomiarowym. Gdy sygnał detektora osiągnie maksymalną wartość (należy uważać, aby nie nasycić detektora), zatrzymaj zmotoryzowane stages i wyłącz grzałki wkładów (regulator temperatury).</li>
	<li>Odczekaj ~10 min, aż światłowód zastygnie (sygnał detektora nieco się zmniejszy podczas tego procesu, najprawdopodobniej z powodu zależności od temperatury współczynnika załamania światła lub skurczu termicznego).</li>
	<li>Przesuń blok grzejny wzdłuż światłowodu w kierunku zacisku światłowodowego, w którym włókno jest niezwężane. Następnie odsuń blok grzejny od światłowodu za pomocą szczeliny w bloku grzejnym, aby umożliwić przejście światłowodu.</li>
	<li>Scharakteryzuj SCG za pomocą pomiarów spektralnych za pomocą monochromatora. Filtr InAs może być potrzebny do dokładnego pomiaru długofalowej części widma.</li>
	<li>W razie potrzeby usuń włókno.</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>

Tymczasowy patent Stanów Zjednoczonych został złożony w celu ochrony technologii ujawnionej w tym artykule.

Zademonstrowaliśmy nowatorską procedurę zwężania światłowodów i zweryfikowaliśmy jej zasadność, wykonując SCG w średniej podczerwieni. Zgodnie z naszą najlepszą wiedzą, alternatywna metoda dla tego zastosowania opiera się na określeniu długości naciągu włókna wymaganej do stworzenia stożkowej średnicy włókna, która dodaje wystarczającą dyspersję falowodu, aby zoptymalizować SCG w stożku włókna poprzez obliczenia; Ponieważ jednak długość ciągnięcia potrzebna do maksymalizacji poszerzenia widma dla określonej długości włók...

Po pierwszym wyprodukowaniu w zakresie widzialnym1,7 źródeł SCG przesunęło się w kierunku średniej podczerwieni, głównie dzięki zastosowaniu w spektroskopii. 3, 4 Włókna chalkogenkowe, które obejmują siarczki, selenki i tellurki, są popularnym materiałem dla średniej podczerwieni ze względu na ich niską stratę propagacji i wysoką nieliniowość,18 mniej niż 100 dB/km19 i ~ 200 razy więcej niż krzemionka odpowiednio dla As2S3,20. Jednak zerowa długość fali GVD większości chalkogenków znajduje się w średniej podczerwieni, poza środkową długością fali większości dostępnych ultraszybkich źródeł pomp, co sprawia, że SCG jest wyzwaniem w materiale sypkim lub standardowym jednomodowym włóknie chalkogenkowym. Dyspersja falowodowa może być wykorzystana do modyfikacji zerowego punktu GVD dla SCG. 7 Metody wprowadzania silnej dyspersji falowodowej obejmują zwężanie włókien,8, 21 przy użyciu włókien mikrostrukturalnych,22-24 lub nawet kombinację tych dwóch. 10 Przesuwając zerową długość fali GVD poniżej długości fali pompy, pompa doświadczy anomalnej dyspersji we włóknie. W reżimie dyspersji anomalnej tworzenie solitonów następuje poprzez równoważenie nieliniowego ćwierkania spowodowanego przez własną modulację fazową i liniowego ćwierkania spowodowanego GVD. W przypadku źródła pompy femtosekundowej poszerzenie widma jest zwykle zdominowane przez rozszczepienie solitonu lub łamanie impulsów, które następuje po początkowej kompresji czasowej, gdy impuls rozchodzi się wzdłuż włókna. 7 W przypadku zwężania się włókien obliczenie całkowitej GVD - obejmującej zarówno dyspersję materiału, jak i falowodu - może zapewnić przybliżenie końcowej średnicy stożka potrzebnej do wytworzenia znacznie poszerzonego spektrum. Ze względu na silną zależność SCG od GVD i wahania między próbami eksperymentalnymi, w tym zmiany długości włókna przed obszarem stożkowym i sprzężenie pompy z włóknem, obliczone przybliżenie nie jest wystarczające do osiągnięcia zoptymalizowanego stożka w jednym badaniu. Monitorowanie spektralne pozwala na obserwację tych zmian w konfiguracji eksperymentalnej i uwzględnienie ich w taperingu in-situ.
Ponadto, generowanie wydajnego superkontinuum (SC) w krótkim, zwężającym się włóknie zmniejsza ilość nieliniowego wzmocnienia szumów, zachowując spójność SCG i właściwości grzebieniowe częstotliwości źródła pompy. 25-27 Właściwe zarządzanie dyspersją, a co za tym idzie konieczność zwężania się in-situ, staje się jeszcze bardziej krytyczne, gdy długość włókna jest krótka, ponieważ tolerancja SCG skaluje się wraz z długością.
Konfiguracja zwężania in-situ zaczyna się od źródła pompy, które jest subharmoniczną lasera światłowodowego domieszkowanego Er9 z blokadą modu, sprzężonego z rdzeniem światłowodu As2S3, który będzie zwężany. Wyjście światłowodu jest następnie sprzężone z urządzeniem, które charakteryzuje profil spektralny. W eksperymencie detektor InSb po monochromatorze o rozdzielczości ~20 nm jest używany do monitorowania części widma wyjściowego, w której początkowo występuje bardzo niski sygnał ze źródła pompy (przy ~3,9 μm), tak aby światłowód mógł być monitorowany podczas zwężania. Gdy światłowód jest zwężany, a widmo się poszerza, widmowy sygnał pomiarowy wzrasta wraz z optymalizacją dyspersji dla indywidualnego eksperymentu. Monitorując widmo podczas procedury taperingu, tapering może zostać zatrzymany w momencie, gdy poszerzenie widma zostało zmaksymalizowane. Zwężanie in-situ pozwala na zoptymalizowane zarządzanie dyspersją w celu uzyskania wydajnego SCG w jednym stożku włókna. Zwężanie się ze statyczną, wąską strefą cieplną powoduje zwężanie się włókien w talii,28 co pozwala na uzyskanie niskiego poziomu hałasu SCG. Razem, statyczne zwężanie in-situ może umożliwić spójne, niskoszumowe, obejmujące oktawy SCG w średniej podczerwieni.

<table><tbody><tr><td>Zmotoryzowane stopnie liniowe</td><td>Newport</td><td>MFA-PPD</td><td>Dostępne u innych dostawców.</td></tr><tr><td>Zmotoryzowany kontroler sceniczny</td><td>Newport</td><td>ESP301</td><td>Dostępne u innych dostawców.</td></tr><tr><td>Blok aluminiowy</td><td>Dowolny sprzedawca.</td><td></td><td>Wymiary będą się różnić w zależności od pożądanej długości stożka.</td></tr><tr><td>Czujnik RTD</td><td>Omega</td><td>1PT100GX1510</td><td></td></tr><tr><td>Grzałki kasetowe</td><td>Omega</td><td>CSS-01115 / 120V</td><td></td></tr><tr><td>Regulator temperatury</td><td>Omega</td><td>CSC32</td><td></td></tr><tr><td>Sprzężenie wejściowe Liniowy stopień translacji</td><td>CVI</td><td>07TXS224</td><td>Dostępne u innych dostawców.</td></tr><tr><td>Sprzężenie wyjściowe Liniowy stopień translacji Newport</td><td></td><td>422-1S</td><td>Dostępne u innych dostawców.</td></tr><tr><td>XYZ Stolik do tłumaczenia liniowego</td><td>Newport</td><td>461</td><td>Dostępne u innych dostawców.</td></tr><tr><td>Różne słupki, mocowania optyki, podstawy i widelce</td><td>Dowolny sprzedawca.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Płytka stykowa optyczna</td><td>Thorlabs</td><td>MB12</td><td>Dostępne u innych dostawców.</td></tr><tr><td>Sprzężenie wejściowe ZnSe Lens</td><td>Thorlabs</td><td>AL72512-E</td><td>Dostępne u innych dostawców. Ogniskowa sprzężenia wejściowego zależy od źródła pompy i średnicy pola w trybie światłowodu.</td></tr><tr><td>Sprzężenie wyjściowe ZnSe Lens</td><td>Edmund Optics</td><td>NT62-961</td><td>Dostępne u innych dostawców.</td></tr><tr><td>Pudełko</td><td>Wystarczy dowolny typ.</td><td></td><td>Musi być wystarczająco duży, aby umożliwić ruch sceny. Potrzebuje otworów do sprzężenia wejściowego i wyjściowego światła.</td></tr><tr><td>Ceramiczny słupek optyczny</td><td>Dowolny sprzedawca.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mikroskop cyfrowy</td><td>Dowolny dostawca.</td><td></td><td>fakultatywny.</td></tr><tr><td>Zaciski stołowe</td><td>Thorlabs</td><td>CL5</td><td>Dostępne u innych dostawców.</td></tr><tr><td>Zaciski z gołych włókien</td><td>Thorlabs</td><td>HFF003</td><td>Dostępne u innych dostawców.</td></tr><tr><td colspan="4">Tabela 1. Tapering Setup Materials.</td></tr><tr><td>As2S3 Centrum</td><td>Badań Światłowodów Rosyjskiej Akademii Nauk</td><td></td><td>Dostępne u innych dostawców, takich jak CorActive. </td></tr><tr><td>Beavertail Cleaver</td><td>Fiber Network Tools</td><td>S-315</td><td>Dostępne u innych dostawców. Ręczne rozłupywanie lub polerowanie końcówek z włókien może również wytwarzać wysokiej jakości końcówki z włókna.</td></tr><tr><td>KimWipes</td><td>Kimberly-Clark Professional</td><td>34120</td><td>Dostępne u innych dostawców.</td></tr><tr><td>Aceton, izopropanol</td><td>Dowolny sprzedawca.</td><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="4"><silny>Tabela 2. Materiały do przygotowania włókien chalkogenkowych.</td></tr><tr><td>Pyrocam</td><td>Ophir Photonics</td><td>Pyrocam III Series</td><td>Każda kamera z czułością na długości fali pompy będzie działać.</td></tr><tr><td>Zastosowano monochromator</td><td>Photon Technology International</td><td></td><td>Zastosowano siatkę o średnicy 100 linii/mm. Będzie działać każde urządzenie do pomiaru spektralnego (np. filtr długoprzepustowy ). </td></tr><tr><td>CaF2 Obiektywy</td><td>Thorlabs</td><td>LB5922</td><td>Dostępne u innych dostawców.</td></tr><tr><td>InAs Filtruj</td><td>dowolnego dostawcę.</td><td></td><td>Dostępne u innych dostawców.</td></tr><tr><td>Wzmocniony detektor InSb</td><td>Hamamatsu</td><td>P4631-03</td><td>Dostępne u innych dostawców.</td></tr><tr><td>Komputer</td><td>Dowolny dostawca.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Oprogramowanie DAQ</td><td>National Instruments</td><td>USB X Series</td><td></td></tr><tr><td>Labview dla stopni zmotoryzowanych</td><td>National Instruments</td><td></td><td>Opcjonalnie. Program niestandardowy.</td></tr><tr><td>Oprogramowanie Labview do zbierania danych z detektora</td><td>National Instruments</td><td></td><td>Opcjonalnie. Program niestandardowy.</td></tr><tr><td>Różne słupki, mocowania optyki, podstawy i widelce</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1" Złote lustra</td><td>Dowolnemu dostawcy.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Chopper i kontroler</td><td>Dowolny dostawca.</td><td>Model SRS SR540</td><td>Opcjonalnie. Zależy od używanego detektora.</td></tr><tr><td colspan="4">Tabela 3. Materiały do procedury stożkowego In-situ.</td></tr></tbody></table>

in-situ zwężanie się włókna chalkogenkowego do generowania superkontinuum w średniej podczerwieni

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

Generowanie superkontinuum (SCG) w stożkowym włóknie chalkogenkowym jest pożądane do poszerzenia częstotliwości grzebieniśredniej podczerwieni (lub średniej podczerwieni, mniej więcej do 2-20 μm długości fali) dla zastosowań takich jak molekularne odciski palców, 3 wykrywanie gazów śladowych, 4 laserowe przyspieszanie cząstek, 5 i produkcja promieniowania rentgenowskiego poprzez generowanie wysokich harmonicznych. 6 Osiągnięcie wydajnego SCG w światłowodzie stożkowym wymaga precyzyjnej kontroli grupowej dyspersji prędkości (GVD) oraz właściwości czasowych impulsów optycznych na początku światłowodu7, które silnie zależą od geometrii stożka. 8 Ze względu na różnice w konfiguracji zwężania i procedurze dla kolejnych eksperymentów SCG - takie jak długość światłowodu, temperatura otoczenia zwężania się lub moc sprzężona ze światłowodem, monitorowanie spektralne SCG in-situ jest konieczne w celu optymalizacji widma wyjściowego dla pojedynczego eksperymentu.
	Zwężanie światłowodu in-situ dla SCG polega na sprzężeniu źródła pompy przez światłowód, który ma być zwężony do urządzenia do pomiaru spektralnego. Włókno jest następnie zwężane, podczas gdy spektralny sygnał pomiarowy jest obserwowany w czasie rzeczywistym. Gdy sygnał osiągnie swój szczyt, zwężanie się zostaje zatrzymane. Procedura zwężania in-situ pozwala na generowanie stabilnego, obejmującego oktawy grzebienia częstotliwości średniej podczerwieni z subharmonicznej dostępnej na rynku grzebienia częstotliwości bliskiej podczerwieni. 9 Ta metoda obniża koszty ze względu na skrócenie czasu i materiałów potrzebnych do wytworzenia optymalnego stożka o długości talii wynoszącej zaledwie 2 mm.
	Technika zwężania in-situ może zostać rozszerzona o optymalizację mikrostrukturalnego światłowodu (MOF) dla SCG10 lub strojenie pasma przepustowego MOF, 11 optymalizację stożkowych par światłowodów dla łączników światłowodowych z topionymtopionym 12 i multiplekserami z podziałem długości fali (WDM), 13 lub modyfikację kompensacji dyspersji dla kompresji lub rozciągania impulsów optycznych. 14-16

Po pomyślnym zakończeniu procedury zwężania in-situ, widmo pompy rozszerzyło się, obejmując zakres od 2,2 do 5 μm (na poziomie ~40 dB poniżej szczytu), co przedstawiono na Rysunku 3. Energia impulsu pompy w włóknie As2S3 wynosiła ~250 pJ, przy początkowej długości impulsu poniżej 100 fsec. Krótka długość zwężonego odcinka, ~2,1 mm, umożliwia generowanie szerokopasmowego, koherentnego superkontinuum (SC). Pozwala to na zachowanie właściwości grzebienia częstotliwości źródła ...

Opisujemy metodę zwężania in-situ włókien As2S3 w celu uzyskania efektywnego generowania superkontinuum w średniej podczerwieni. Poprzez zwężanie się podczas monitorowania widma superkontinuum, szerokość widmowa może być zmaksymalizowana dla stożka światłowodu. Zwężanie światłowodów in-situ można zastosować w celu optymalizacji wydajności innych urządzeń opartych na światłowodach.

In-situ Zwężanie się włókna chalkogenkowego do generowania superkontinuum w średniej podczerwieni

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

Ogólnym celem niniejszej procedury jest uzyskanie zoptymalizowanego superkontinuum w średniej podczerwieni poprzez zwężenie włókna kalgene eye. Jest to osiągane najpierw poprzez konstrukcję układu do zwężania włókien, który umożliwia monitorowanie widma w celu określenia stopnia poszerzenia podczas zwężania włókna kalcytowego. Drugim krokiem jest przygotowanie krótkiego włókna z trójsiarczku arsenu do procesu zwężania.Następnie światłowód wprowadza się do układu zwężającego, przy czym źródło pompowania jest sprzężone z modem podstawowym światłowodu. Ostatnim krokiem jest podgrzanie światłowodu i rozpoczęcie procesu zwężania, który kończy się w momencie osiągnięcia maksymalnego pomiaru widmowego. W rezultacie, po przejściu przez dwa zwężone światłowody, zostanie wygenerowane spójne i natychmiastowo szerokopasmowe supercontinuum w średniej podczerwieni.Główną zaletą tej techniki w stosunku do istniejących metod, w których zwężanie do określonej średnicy włókna jest ustalane za pomocą symulacji, jest możliwość uzyskania optymalnie poszerzonego widma w ramach jednego eksperymentu zwężania włókna. Pomysł na tę metodę pojawił się, gdy zdaliśmy sobie sprawę, że efektywna generacja superko

in-situ-tapering-chalcogenide-fiber-for-mid-infrared-supercontinuum

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

In-situ zwęszanie światłowodu chalekogenowego do generacji superkontinuum w podczerwieni średniej

Wykorzystanie falowodów i wnęk fotonicznych zostało szeroko przyjęte przez społeczność fotoniczną w wielu różnych zastosowaniach. Dlatego produkcja i charakterystyka tych urządzeń cieszy się dużym zainteresowaniem. W artykule przedstawiono naszą technikę wytwarzania i dwie metody charakterystyki optycznej, a mianowicie: interferometrię (falowody) i rozpraszanie rezonansowe (wnęki).

Wytwarzanie i charakterystyka falowodów i wnęk wolnowodnych kryształów fotonicznych

Przedstawiono dostosowane techniki opracowane w naszym laboratorium do budowy mikrofalowych systemów fotonicznych opartych na rezonatorach o ultra-wysokim Q w trybie galerii szeptów. Protokoły uzyskiwania i charakteryzowania tych rezonatorów są szczegółowo opisane i podano wyjaśnienie niektórych z ich zastosowań w fotonice mikrofalowej.

Mikrofalowe systemy fotoniczne oparte na rezonatorach z galerią szeptów

Parametryczne wzbudzenia optomechaniczne zostały ostatnio eksperymentalnie zademonstrowane w mikroprzepływowych rezonatorach optomechanicznych za pomocą ciśnienia promieniowania optycznego i stymulowanego rozpraszania Brillouina. W artykule opisano wytwarzanie tych rezonatorów mikroprzepływowych wraz z metodologiami generowania i weryfikacji oscylacji optomechanicznych.

Produkcja i testowanie mikroprzepływowych oscylatorów optomechanicznych

Opisujemy technikę wpisywania identycznych siatek Bragga w każdy rdzeń światłowodu wielordzeniowego. Osiąga się to poprzez wprowadzenie dodatkowej powierzchni do ścieżki optycznej w celu złagodzenia soczewkowania przez zakrzywioną powierzchnię okładziny włókna.

Pisanie siatek Bragga we włóknach wielordzeniowych

W tym artykule przedstawiono efektywne generowanie zjawisk nieliniowych związanych z optyczną podatnością Χ(3) trzeciego rzędu w potrójnie rezonansowych mikrosferach krzemionkowych. Opisane tutaj interakcje to: Wymuszone rozpraszanie Ramana (SRS) i cztery procesy mieszania fal składające się na wymuszone rozpraszanie Ramana Anti-Stokes (SARS).

Stymulowane rozpraszanie Ramana Stokesa i antystokesa w mikrosferycznych rezonatorach w trybie galerii szeptów

Tenadrifluoroacetonian europu (EuTFC) ma linię luminescencji optycznej o długości fali 612 nm, której skuteczność aktywacji znacznie spada wraz z temperaturą. Jeśli próbka pokryta cienką warstwą tego materiału zostanie zmikroobrazowana, intensywność odpowiedzi luminescencyjnej 612 nm może zostać przekształcona w bezpośrednią mapę temperatury powierzchni próbki.

Mikroobrazowanie termiczne o wysokiej rozdzielczości z wykorzystaniem powłok luminescencyjnych z chelatem europu

Metoda osadzania warstwy szkła chalkogenkowego o jednolitej grubości pochodzącej z roztworu jest demonstrowana przy użyciu komputerowo sterowanego numerycznie ruchu elektrosprayu z pojedynczą dyszą.

Osadzanie elektronatryskowe o jednolitej grubości Ge23Sb7S70 i As40S60 Folie ze szkła chalkogenkowego

Przedstawiamy protokół wytwarzania wnęk kryształów fotonicznych 1D na włóknach krzemionkowych o średnicy podfalowej (nanowłókna optyczne) za pomocą ablacji indukowanej laserem femtosekundowym.

Wytwarzanie 1-D fotonicznej wnęki kryształu na nanowłóknie za pomocą ablacji indukowanej laserem femtosekundowym

Krzemowe układy fotoniczne mają potencjał do realizacji złożonych zintegrowanych systemów kwantowych. Przedstawiono metodę przygotowania i testowania krzemowego układu fotonicznego do pomiarów kwantowych.

Pomiar interferencji kwantowej w źródle fotonów rezonatora z pierścieniem krzemowym

Tutaj prezentujemy protokół generowania kryształów solitonu w mikro-pierścieniowym rezonatorze z motylkami przy użyciu metody dostrojonej termicznie. Ponadto fluktuacje szybkości powtarzania kryształu solitonu z pojedynczym wakatem są mierzone za pomocą metody opóźnionej autoheterodyny.

Szybki pomiar fluktuacji szybkości powtarzania kryształów solitonu w mikrorezonatorze

Poznaj metodę zwężania włókna As₂S₃ w czasie rzeczywistym do generowania superkontinuum w średniej podczerwieni. Technika ta umożliwia optymalizację widma poprzez monitorowanie spektralne podczas procesu.

In-situ Zwężanie się włókna chalkogenkowego do generowania superkontinuum w średniej podczerwieni

Przeglądaj więcej filmów