隨著新型半導體材料的不斷涌現和光纖制備工藝的不斷發(fā)展,集成具有不同的光學、熱學、力學和電學等性能材料到光纖中,構成復合材料光纖,已成為光纖研究的一個重要方向,并在光電探測、傳感、光開關等領域具有重要的應用前景。硒(Se)和碲(Te)是兩種重要的元素半導體,具備許多獨特的性能,如光電導性、壓電性、高非線性光學響應,對2~12μm光具有高的透過性。因硒和碲能形成良好的晶體固溶體,可按光纖性能需要,制備成任意Se、Te比例的Se/Te芯復合材料光纖。直接制備的Se/Te芯復合光纖纖芯為非晶態(tài),研究對此光纖進行適當的后期處理,以實現光纖纖芯晶化,或纖芯微結構化,如此可提高光纖的光、電性能和傳感性能。基于本課題組的光纖方面的技術積累,本研究成功制備出磷酸鹽玻璃包層Se_(0.5)Te_(0.5)纖芯復合光纖。再采用熱晶化工藝,提高了光纖在光電導性和壓力傳感等方面的性能,并探索了利用激光晶化光纖實現纖芯的晶化和結構轉變技術。本文主要的研究內容如下:(1)研究了Se_(0.5)Te_(0.5)纖芯/磷酸鹽玻璃包層復合光纖的制備技術:依據光纖匹配性要求,對Se_(0.5)Te_(0.5)纖芯復合光纖的包層玻璃進行了選擇,確定多組分磷酸鹽玻璃為匹配的光纖包層材料;熔制了大尺寸磷酸鹽玻璃,組裝了低損耗復合光纖預制棒;研究了利用熔融纖芯技術拉制復合材料光纖技術,獲得了拉制Se_(0.5)Te_(0.5)纖芯/磷酸鹽玻璃包層復合光纖的工藝參數,制備出纖芯直徑為45μm,包層外直徑為290μm的非晶態(tài)Se_(0.5)Te_(0.5)纖芯復合光纖;由于采用低溫光纖拉制技術,較好控制了光纖制備過程中包層氧向纖芯的熱擴散,使纖芯區(qū)域氧的質量分數僅為3%。(2)研究了熱晶化Se_(0.5)Te_(0.5)纖芯/磷酸鹽玻璃包層復合光纖的后處理技術:直接拉制的Se_(0.5)Te_(0.5)纖芯/磷酸鹽玻璃包層復合光纖,纖芯為非晶態(tài)。此光纖經150°C下1小時熱處理,得到晶態(tài)Se_(0.5)Te_(0.5)纖芯復合光纖。非晶態(tài)Se_(0.5)Te_(0.5)芯光纖無光電響應,而晶態(tài)Se_(0.5)Te_(0.5)芯光纖在633 nm激光照射下電導率達4.0×10~(-2)Ω~(-1)cm~(-1),是在黑暗條件下光纖電導率的60倍。并且,晶態(tài)Se_(0.5)Te_(0.5)芯光纖的電導率展示了應力敏感現象,當晶態(tài)Se_(0.5)Te_(0.5)纖芯光纖受到一個垂直于光纖軸向方向的作用力而發(fā)生彎曲變形時,其電導率(9.8×10~(-4)Ω~(-1)cm~(-1))是不受力條件下電導率(5.8×10~(-4)Ω~(-1)cm~(-1))的1.7倍。(3)研究了532 nm激光對非晶態(tài)Se_(0.5)Te_(0.5)纖芯/磷酸鹽玻璃包層復合光纖纖芯微球化技術:使用250 mW 532 nm激光照射光纖,激光移動速度為2.45 mm/h時,在光纖纖芯空間得到Se_(0.5)Te_(0.5)微球。光纖纖芯中Se_(0.5)Te_(0.5)微球轉化的同時,Se_(0.5)Te_(0.5)也從非晶態(tài)轉變?yōu)榫B(tài)。先后用氫氟酸和稀鹽酸對含有Se_(0.5)Te_(0.5)微球的復合光纖進行腐蝕,成功得到了晶態(tài)Se_(0.5)Te_(0.5)合金半導體微球。
【學位單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TB33;TN253
【部分圖文】：

uctureOpticalFiber，MOF）的發(fā)展。隨著微結構光纖的將一些新型的材料（一般不用于制備光纖的材料）集成用的材料熔點要低于光纖玻璃的轉變溫度，才能確保填能順利地進入微結構光纖中。氣相沉積法夕法尼亞州立大學（The Pennsylvania State University）outhampton）的工作人員率先提出，以石英毛細管做反用高壓下加熱半導體材料，使其沉積并填充滿光纖的空晶態(tài) Ge 纖芯復合光纖[42]。沉積過程中，沉積的厚度由高壓化學氣相沉積法的具體示意圖[43]。法的優(yōu)勢在于材料的選擇空間大，光纖尺寸可控，并可摻雜的材料，在空芯光纖中形成半導體異質結。

華南理工大學碩士學位論文. J. Russell 團隊第一次采用壓力輔助熔體填充法將半，制備得到石英玻璃包層半導體 Ge 纖芯復合光纖°C，遠低于石英玻璃的轉變溫度（1330 °C）。只要確熔點，材料熔體狀態(tài)的粘度系數較低（＜10Pas），不發(fā)生反應，這種方法就是可行的。這種方法同樣壓力輔助熔體填充法的優(yōu)勢在于當填充材料與微結實現復合光纖的成功制備。但缺點也很明顯，因設較好的組分復合光纖。

圖 1-3 纖芯熔融拉絲法的示意圖[46]-3 Schematic diagram of molten core drawing m化工藝的研究背景所述，與非晶態(tài)的半導體相比，晶態(tài)的半導體方面更具優(yōu)勢。目前，非晶態(tài)半導體的性能因器件上的實際應用。為了改變現狀，我們可采合光纖的辦法直接制備半導體光纖。但是，對非晶半導體纖芯復合光纖。此時，我們需要進能優(yōu)異的晶態(tài)半導體纖芯復合光纖。光纖的后處理技術導體纖芯復合光纖，我們通常采用兩種方法：
【參考文獻】

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本文編號：2879187