近日，我室博士研究生梁晓林（第一作者）和王训四研究员（通讯作者）在期刊Journal of Lightwave Technology（IF=4.142）上发表题为“Mid-Infrared Single-Mode Ge-As-S Fiber for High Power Laser Delivery”的论文（ISSN: 1558-2213, 2022, 40(7), 2151-2156. https://doi.org/10.1109/JLT.2021.3130182）

       硫系光纤在红外波段具有超宽频谱透光和超高三阶非线性等特性，在光纤传感和光纤激光器等领域具有非常广泛的应用潜质。硫系光纤作为目前唯一可以传输4 µm以上波长中红外激光的光纤，其技术水平对中远红外光纤激光器的发展至关重要，但当前传统硫系光纤在4 µm以上仅传输毫瓦级激光。本文以高阈值的Ge-As-S玻璃材料为基础，开创了以挤压法制备Ge-As-S单模光纤的先例，并详细研究了激光传输性能和光纤损伤情况。该光纤可在3.8–4.7 µm波长下承受6.2 W的中红外激光，即在大气环境下功率密度为1.97 MW/cm²，并且光纤表面未造成明显损坏。另外，通过测量光纤表面温度和估算光纤传能时光纤中的温度分布，研究了光纤传能的热动力学，结果表明光纤在3.8–4.7 µm下可以传输超过10 W的中红外激光。此外，通过比较传统As-S光纤和Ge-As-S光纤的自聚焦效应，发现Ge-As-S光纤的临界功率远大于传统As-S光纤，并且随着波长的增加，两者之间的差异逐步增加。

图1（a）Ge-As-S玻璃的透过图；（b）Ge-As-S玻璃光纤的损耗图

图2（a）3.8–4.7 µm波长激光通过0.5 m长光纤的输出功率与输入功率关系（插图为输出光斑图）；（b）光纤传能时光纤端面的表面温度与输入功率变化的关系图