澳大利亚新南威尔士大学彭纲定教授课题组超宽带铋铒共掺光纤的研发

  澳大利亚新南威尔士大学光子通信中心彭纲定教授课题组发表在Frontiers of Optoelectronics上的关于超宽带铋铒共掺光纤的综述论文(Development of Bi/Er co-doped optical fibers forultra-broadband photonic applications)，入选了施普林格·自然集团的“一带一路”倡议相关的多学科前沿学术研究合集(详情请点击阅读原文)。此合集汇集了施普林格·自然集团旗下刊发的有关“一带一路”的最新研究成果，内容涵盖“一带一路”地区的政策沟通、经济贸易发展、环境与资源开发、基础设施与城市建设、科技教育与民间往来等主要议题。

  随着光通信技术的发展，信息高速公路飞速发展并支撑着以信息为主导的现代经济社会。在过去的40年，一系列技术突破使得单根光纤的传输容量持续增加,以跟上互联网流量的不断增长。然而信息传输容量需求依然在以每年30%–40%的速度增长，这使得拓展光纤传输带宽的工作更加迫切。现代无水光纤技术的研发，让石英光纤在约500 nm的波长范围(1200-1700 nm)内都具有优良的透光能力。然而，目前建立在掺铒光纤(EDF)技术基础上的波分复用(WDM)光纤通信骨干网络，仅能在约80 nm带宽的C+L波段(1520-1620 nm)范围内实现光放大。光谱资源的利用率不到20%。因此，迫切需要开发新的超宽带光纤技术。

  新南威尔士大学光子通信中心彭纲定教授课题组提出并采用改进化学气相沉积(MCVD)和原位溶液掺杂技术开发铋铒共掺石英光纤(BEDF)，用于实现覆盖1150-1700 nm波长范围的超宽带、高增益光纤光源和光纤放大器。近年来，该课题组及其合作团队采用多种工艺技术开发出多款具有超宽带发光特性的铋铒/铋铒镱共掺石英光纤，提出了多种新颖的表征技术，采用了高温、高能辐射和激光等技术对掺杂光纤进行后处理，研究了提升或影响光纤性能的物理机制。超宽带铋铒共掺光纤仍然存在许多基本的科学问题和技术挑战亟待解决，目前的工作显示，这一掺杂光纤有望实现某些独特的光子应用，如光纤传感、光纤光栅、光放大和光纤激光器等。

  本文阐述了新南威尔士大学彭纲定教授课题组及其合作团队在超宽带铋铒共掺光纤方面的研究进展，其中包括：基于铋铒共掺光纤的超宽带发光方面的科学问题、技术挑战及近期进展。

图1. 铋铒共掺光纤和铋铒镱共掺光纤的光谱范围

图2. (a) 新南威尔士大学国家联合光纤制造设施中的光纤拉丝塔;(b)采用改进的化学气相沉积(MCVD)和原位溶液掺杂技术制备的第一根铋铒共掺光纤预制棒的折射率分布;(c)铋铒共掺光纤的横截面

图3. 在60 mW 830 nm泵浦下，3 m铋铒共掺光纤的超宽带发射谱

图4. 基于铋铒共掺光纤的4个级联布拉格光栅(相隔 >250 nm)的超宽带透射谱

  Development of Bi/Er co-doped optical fibers forultra-broadband photonic applications

  Yanhua LUO, Binbin YAN, Jianzhong ZHANG,Jianxiang WEN, Jun HE, Gang-Ding PENG

  Front. Optoelectron., 2018, 11(1): 37-52.

  https://doi.org/10.1007/s12200-017-0764-y