硫化物光纤是一类以硫(S)为主要阴离子、结合砷(As)、锗(Ge)、锑(Sb)等元素构成的非氧化物玻璃为纤芯材料的特种红外光纤,典型组分包括As₂S₃、As₂Se₃、Ge-As-S(或Se)等。其z显著特点是透光波段覆盖1–12μm的中远红外区域,尤其在3–6μm和8–12μm大气窗口具有极低的传输损耗(As₂S₃光纤在4–5μm波段损耗可低至0.1 dB/m),远优于石英光纤(截止于约2.2μm),因而在红外传感、激光传输和热成像等领域具有不可替代的优势。
硫化物玻璃具有较低的声子能量(~300 cm⁻¹),有效抑制了多声子吸收,使其成为中红外超连续谱光源、量子级联激光器(QCL)和光参量振荡器(OPO)输出光的理想传输介质。同时,其高非线性折射率(n₂约为石英的100–1000倍)和可调色散特性,也使其在非线性频率转换、中红外孤子产生及超快光子学研究中备受关注。
制备硫化物光纤通常采用熔融淬冷法制备玻璃预制棒,再通过精密拉丝工艺成纤。由于材料对水分敏感(易析出H₂S)、机械强度较低且易受氧化,需在惰性气氛下操作,并常采用聚合物或金属涂层进行保护。此外,其软化点较低(As₂S₃约300°C),限制了高温应用,但有利于微结构光纤(如光子晶体光纤)的成型。
目前,硫化物光纤已应用于痕量气体检测(利用分子指纹吸收)、生物组织红外光谱分析、军红外对抗系统及中红外光纤激光器。尽管存在成本高、抗弯折性差和长期稳定性挑战,但随着材料纯化、表面钝化及微结构设计技术的进步,其性能持续提升。未来,硫化物光纤有望在集成中红外光子芯片、便携式光谱仪和自由空间通信等新兴领域发挥关键作用,成为拓展“红外光子学”应用边界的重要平台。