[科普中国]-硫化物光纤

硫化物光纤主要有As-S和Ge-S两种系列，其中以三硫化二砷为基质的光纤的化学和温度的稳定性较好。在3～5μm和8～12μm的波段范围有良好的透过性能。但由于材料提纯，制作工艺等方面的困难；一般的硫化物红外光纤的损耗值为1～5dB/m的范围。加上光纤的光学和机械性能又不尽如人意。所以直至目前仍是性价比低，应用面窄1。

概述20世纪60年代中期，硫化物玻璃光纤是被拉制的第一种IR光纤。硫化物光纤分为三类：硫化物、硒化物和碲化物。一种或多种硫元素，如As、Ge、Sb、Ga、Al、Si等混合形成具有两个或多个组成的玻璃。与氧化物玻璃相比，硫化物玻璃具有的低的软化温度赶得上氟化物玻璃的软化温度。硫化物玻璃是极稳定的。耐用，且对潮气不敏感。这些玻璃和其它IR光纤玻璃之间的主要差别是它们在可见光区不能很好的传输，而且它们的折射率是十分的大。此外，绝大多数的硫化物玻璃具有一个相当大的dn/dT。这个事实限制了光纤激光功率处理能力。通常，业已证实硫化物玻璃光纤是渐消波耦合传感器和IR光纤图像束的最佳备选传输介质2。

制备硫化物玻璃是将高纯（>6个的纯度）原料元素组合（一个安瓿）放入熔炉摇动加热约10个小时。在熔融和混合后，玻璃淬冷，用棒管法或旋转浇铸法来制造玻璃预制棒。预制棒拉制光纤包括拉制芯-包层预制棒或只有纤芯的预制棒。对于只有纤芯的预制棒的拉制，既可以在拉丝时，在光纤上挤上一层软的氟化物包层，又可以在预制棒上先套上一个聚四氟乙烯包层再进行拉丝。坩埚拉丝也是采用的2。

氟化物光纤氟化物光纤（fluoride glass-based fiber）的主要成分是ZrF4，其最小理论损耗值是0.01dB/km，比石英质光纤低。此外氟化物光纤还具有以下特点：非线性折射率低、负温度系数（dn/dt）、材料丰富。但由于材料的纯度和加工工艺问题，其损耗的实际值远远高过理论值约四个数量级，约1dB/m。所以目前氟化物光纤的应用面很窄。虽然如此，氟化物光纤的前景仍然看好。目前应用最广的是基于ZrF4的氟化物玻璃，一般称之为ZBLAN1。

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张尉 - 副教授 - 西南大学