Микроструктурированные одномодовые инфракрасные световоды на основе галогенидов металлов с увеличенным диаметром поля моды

Жукова Л.В., Корсаков М.С., Корсаков А.С., Корсакова Е.А., Львов А.Е., Салимгареев Д.Д., Южакова А.А.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Корсаков А.С., Южакова А.А., Салимгареев Д.Д., Корсакова Е.А., Львов А.Е., Корсаков М.С., Жукова Л.В. Микроструктурированные одномодовые инфракрасные световоды на основе галогенидов металлов с увеличенным диаметром поля моды // Оптический журнал. 2021. Т. 88. № 8. С. 88–98. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-08-88-98

Korsakov A.S., Yuzhakova A.A., Salimgareev D.D., Korsakova E.A., Lvov A.E., Korsakov M.S., Zhukova L.V. Microstructured single-mode IR fibers based on metal halides with increased mode-field diameter [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2021. V. 88. № 8. P. 88–98. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-08-88-98

Ссылка на англоязычную версию:

A. S. Korsakov, A. A. Yuzhakova, D. D. Salimgareev, E. A. Korsakova, A. E. Lvov, M. S. Korsakov, and L. V. Zhukova, "Microstructured single-mode IR fibers based on metal halides with increased mode-field diameter," Journal of Optical Technology. 88(8), 469-476 (2021). https://doi.org/10.1364/JOT.88.000469

Аннотация:

В работе представлены результаты исследования дисперсии показателя преломления для кристаллических систем AgBr-TlI, AgBr-TlBr0,46I0,54 и AgCl-AgBr в спектральном диапазоне от 0,4 до 56 мкм, а также разработки и изготовления методом экструзии одномодовых микроструктурированных инфракрасных световодов из твёрдых растворов галогенидов металлов. Световоды имели центральную вставку диаметром 16 мкм состава 2,6 мол.% TlI в AgBr, которая располагалась в матрице состава 2,3 мол.% TlI в AgBr с внешним диаметром 525 мкм. В матрице в гексагональном порядке размещались вставки диаметром 16 мкм состава 2,0 мол.% TlI в AgBr. Исследовано распределение выходящего из световодов излучения в дальнем поле на длине волны 10,6 мкм, а также влияние локального нагрева участка световода на передачу инфракрасного излучения. Экспериментальная оценка диаметра поля моды составила 120 ± 30 мкм. Световоды пригодны для передачи как лазерного, так и теплового излучения от нагретых объектов к тепловизору.

Ключевые слова:

микроструктурированный световод, инфракрасный диапазон, дисперсия показателя преломления, галогениды металлов, одномодовый режим, диаметр поля моды

Благодарность:

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда в рамках гранта № 18-73-10063.

Коды OCIS: 060.0060, 060.4005

Список источников:

1. Martyshkin D., Karki K., Fedorov V., Mirov S. Room temperature, nanosecond, 60 mJ/pulse Fe:ZnSe master oscillator power amplifier system operating at 3.8–5.0 μm // Optics Express. 2021. V. 29. P. 2387–2393.
2. Sytchkova A., Baloukas B., Zabeida O., Piegari A., Klemberg-Sapieha J.E., Grilli M.L., Martinu L. Mechanical and thermal properties of Si/SiO2 narrow-band mid-infrared filters for space applications // Optics InfoBase Conference Papers. 2019. V. F162-OIC 2019. P. 1–3.

3. Basov S., Dankner Y., Weinstein M., Katzir A., Platkov M. Technical Note: Noninvasive mid-IR fiber-optic evanescent wave spectroscopy (FEWS) for early detection of skin cancers // Medical Physics. 2020. V. 47. P. 5523–5530.
4. Dettenrieder C., Raichlin Y., Katzir A., Mizaikoff B. Toward the required detection limits for volatile organic constituents in marine environments with infrared evanescent field chemical sensors // Sensors. 2019. V. 19. Paper number 3644. P. 1–18.
5. Hocotz T., Bibikova O., Belikova V., Bogomolov A., Usenov I., Pieszczek L., Sakharova T., Minet O., Feliksberger E., Artyushenko V., Rau B., Zabarylo U. Synergy effect of combined near and mid-infrared fibre spectroscopy for diagnostics of abdominal cancer // Sensors. 2020. V. 20. P. 1–19.
6. Okhrimchuk A.G., Pryamikov A.D., Boldyrev K.N., Butvina L.N., Sorokin E. Collective phenomena in Dydoped silver halides in the near- and mid-IR // Optical Materials Express. 2020. V. 10. P. 2834–2848.
7. Turabi A., Korsakov A.S., Zhukova L.V., Zhilkin B.P. Investigation of the effect of mechanical vibration on optical properties when transmitting infrared radiation through silver halide fibers // Optical Materials. 2020. V. 109. Paper number 110215. P. 1–6.
8. Salimgareev D.D., Lashova A.A., Shmygalev A.S., Korsakova E.A., Zhilkin B.P., Korsakov A.S., Zhukova L.V. Influence of geometrical parameters on transmitting thermal radiation through silver halide fibers // Results in Physics. 2020. V. 16. Paper number 102994. P. 1–2.
9. Jernelv I.L., Hjelme D.R., Aksnes A. Infrared measurements of glucose in peritoneal fluid with a tuneable quantum cascade laser // Biomedical Optics Express. 2020. V. 11. P. 3818–3829.
10. Kumar D., Saurabh Sh., Tripathi M., Sharma A. Modal analysis of high-index core tellurite glass microstructured optical fibers in infrared regime // Journal of Non-Crystalline Solids. 2019. V. 511. P. 147–160.
11. Ren H., Qi S., Hu Y., Han F., Shi J., Feng X., Yang Zh. All-solid mid-infrared chalcogenide photonic crystal fiber with ultralarge mode area // Optics Letters. 2019. V. 44. P. 5553–5556.
12. Zhukova L.V., Lvov A.E., Korsakov A.S., Salimgareev D.D., Korsakov V.S. Domestic developments of IR optical materials based on solid solutions of silver halogenides and monovalent Thallium // Optics and Spectroscopy. 2018. V. 125. P. 933–943.
13. Patel D.N., Cai T., Su T.-H., Tsai C.-C., Chen N.-K., Chui H.-C., Shy J.-T. Mid-infrared saturated absorption spectroscopy inside a hollow glass waveguide // Optics Communications. 2020. V. 467. P. 125695.
14. Millo A., Lobachinsky L., Katzir A. Single-mode index-guiding photonic crystal fibers for the middle infrared // IEEE Photonics Technology Letters. 2008. V. 20. P. 869–871.
15. Butvina L.N., Sereda O.V., Butvina A.L., Dianov E.M., Lichkova N.V., Zagorodnev V.N. Large-mode area singlemode microstructured optical fibre for the mid-IR region // Quantum Electronics. 2009. V. 39. P. 283–286.
16. Lvov A., Salimgareev D., Korsakov M., Korsakov A., Zhukova L. Structure modeling and manufacturing PCFs for the range of 2–25 μm // Optical Materials. 2017. V. 73. P. 337–342.
17. Zhukova L., Korsakov A., Chazov A., Vrublevsky D., Zhukov V. Photonic crystalline IR fibers for the spectral range of 2–40 μm // Applied Optics. 2012. V. 51. P. 2414–2418.
18. Zhukova L.V., Korsakov A.S., Korsakova E.A., Lashova A.A. Simulation of photonic crystal fibers at a wavelength of 5.75 μm // Proceedings of International Conference Laser Optics 2018 (ICLO 2018). 2018. P. 375.
19. Korsakova E., Lvov A., Salimgareev D., Korsakov A., Markham S., Mani A., Silien C., Syed T.A.M., Zhukova L. Stability of MIR transmittance of silver and thallium halide optical fibres in ionizating β- and γ-radiation from nuclear reactor // Infrared Physics and Technology. 2018. V. 93. P. 171–177.
20. Fleming J.W. Dispersion in GeO2 – SiO2 glasses // Applied Optics. 1984. V. 23. P. 4486–4493.
21. Korsakov A.S., Vrublevsky D.S., Lvov A.E., Zhukova L.V. Refractive index dispersion of AgCl1–xBrx (0 ≤ x ≤ 1) and Ag1–xTlxBr1–xIx (0 ≤ x ≤ 0.05) // Optical Materials. 2016. V. 64. P. 40–46.
22. Korsakov A., Salimgareev D., Lvov A., Zhukova L. IR spectroscopic determination of the refractive index of Ag1–xTlxBr1–0.54xI0.54x (0 ≤ x ≤ 0.05) crystals // Optics and Laser Technology. 2017. V. 93. P. 18–23.
23. Южакова А.А., Салимгареев Д.Д., Жукова Л.В. IRGexagonPBG // Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2020667449. 2020.
24. Millo A., Lobachinsky L., Katzir A. Single-mode index-guiding photonic crystal fibers for the middle infrared // IEEE Photonics Technology Letters. 2008. V. 20. P. 869–871.
25. Zimmermann P. Don’t panic III: Layertec’s guide to optical coatings and optics. Germany: Layertec GmbH, 2018. 144 p.
26. Israeli S., Katzir A. Attenuation, absorption, and scattering in silver halide crystals and fibers in the mid infrared // Journal of Applied Physics. 2014. V. 115. P. 023104.
27. Shmygalev A.S., Zhilkin B.P., Korsakov A.S., Nizovtsev M.I., Sterlyagov A.N., Terekhov V.I. Transmission of IR light by light guides made of silver halide solid solutions // Technical Physics Letters. 2016. V. 42. P. 883–885.
28. Korsakova E.A., Lvov A.E., Kashuba I.A., Korsakov V.S., Salimgareev D.D., Korsakov A.S., Zhukova L.V. Fiber-optic assemblies based on polycrystalline lightguides for the mid-IR // Journal of Optical Technology. 2019. V. 86. P. 439–445.
29. Korsakova E., Korsakov A., Muftahitdinova N., Zhukova L. Arrays of microstructured MIR fibers based on silver halides for medical applications // Proceedings of SPIE, Micro-Structured and Specialty Optical Fibres VI, SPIE. 2019. V. 11029. 110290T. P. 1–8.