本文關(guān)鍵詞：大芯徑能量光纖材料分析與性能研究

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【摘要】：大芯徑能量光纖作為新一代信息與能量傳輸媒介,相對單模光纖而言其傳播模式為多種模式傳播、纖芯尺寸較大、光耦合難度相對單模光纖而言較容易,但是其缺點為傳輸損耗系數(shù)較大、生產(chǎn)制備工藝相對較難等。相比小芯徑單模石英光纖而言,大芯徑能量光纖能夠傳輸更多能量,在高能量傳輸領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景,尤其在激光傳輸?shù)阮I(lǐng)域,越來越引起科研工作者的關(guān)注。為促進我國大芯徑能量光纖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作為“863”項目的子課題,本論文主要研究內(nèi)容包括:對比分析五種大芯徑能量光纖成分以及分析通過兩步法制備的氟摻雜光纖預(yù)制棒成分、不同氟含量摻雜對大芯徑能量光纖傳輸性能的影響作為出發(fā)點,著重分析成分以及不同光纖預(yù)制棒生產(chǎn)工藝及相應(yīng)拉制工藝對光纖形貌及性能的影響。結(jié)果表明不同光纖生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的大芯徑能量光纖對裸光纖表面以及斷面有明顯的影響,并且對于(OVD+MCVD)兩步法生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的大芯徑能量光纖通過調(diào)整反應(yīng)原料配料比、蒸發(fā)壓力、靶棒的移動速度以及修正系數(shù)等生產(chǎn)工藝參數(shù)也同樣影響著光纖形貌與性能;包層氟含量為1.25%相比包層氟含量為0.52%可明顯減少光纖預(yù)制棒制備過程中所產(chǎn)生以及吸附的水分子和光纖存在水峰值,并且降低光纖玻璃網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)變鍵進而提高了光纖傳輸損耗性能。針對大芯徑能量光纖在特殊環(huán)境下的應(yīng)用,尤其是在輻照環(huán)境、高低溫溫差相對較大的環(huán)境下的應(yīng)用,結(jié)合高低溫循環(huán)設(shè)備,著重研究了高低溫循環(huán)對國產(chǎn)大芯徑能量光纖傳輸損耗系數(shù)的影響規(guī)律,探討了在高低溫循環(huán)下大芯徑能量光纖傳輸損耗機理進行探討。實驗利用相關(guān)高低溫設(shè)備通過測試大芯徑能量光纖在-100℃~100℃溫度范圍內(nèi)光纖透過率的變化狀況,進而研究溫度對大芯徑能量光纖傳輸損耗的影響。實驗結(jié)果表明大芯徑能量光纖在光纖常用第一窗口(850nm波段)傳輸損耗系數(shù)隨著溫度的變化呈波動性變化,并且在整個溫度區(qū)間內(nèi)其傳輸損耗系數(shù)在2.543dB/km到4.237dB/km范圍內(nèi)波動;研究還發(fā)現(xiàn),經(jīng)過高低溫循環(huán)實驗測試后,光纖纖芯與包層處未產(chǎn)生順磁性缺陷,這說明在此溫度范圍內(nèi)光纖化學(xué)鍵(O-Si-O)未發(fā)生斷鍵情況;最后通過建立相關(guān)模型解釋光纖在高低溫循環(huán)實驗所產(chǎn)生的傳輸損耗的機理。針對輻照模擬實驗,利用CASINO軟件模擬電子在光纖中的能量分布狀況,最終確定大芯徑能量光纖輻照能量方案為93KeV以及260KeV。
【關(guān)鍵詞】：大芯徑能量光纖 成分分析 高低溫測試 輻照模擬
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN253
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-25
• 1.1 課題背景和意義9-10
• 1.2 大芯徑能量光纖研究進展10-16
• 1.2.1 大芯徑能量光纖穩(wěn)定性國外研究進展11-14
• 1.2.2 大芯徑能量光纖穩(wěn)定性國內(nèi)研究進展14-16
• 1.3 大芯徑能量光纖概述16-23
• 1.3.1 大芯徑能量光纖分類16-17
• 1.3.2 大芯徑能量光纖的生產(chǎn)工藝17-21
• 1.3.3 大芯徑能量光纖損耗產(chǎn)生的原因21-23
• 1.4 大芯徑能量光纖應(yīng)用場合23-24
• 1.5 文章研究的內(nèi)容24-25
• 第2章 大芯徑能量光纖制備及表征方法25-30
• 2.1 大芯徑能量光纖工作機理以及制備技術(shù)25-27
• 2.2 表征手段以及設(shè)備27-30
• 2.2.1 掃描電子顯微鏡測試27
• 2.2.2 熱重分析（TGA）27-28
• 2.2.3 電子順磁共振（EPR）28-29
• 2.2.4 X射線光電子能譜儀（XPS）29
• 2.2.5 AvaSpec-2048XL型光纖光譜儀29-30
• 第3章 大芯徑能量光纖成分以及結(jié)構(gòu)分析30-43
• 3.1 自制摻氟光纖預(yù)制棒成分分析30-31
• 3.2 大芯徑能量光纖成分分析31-40
• 3.2.1 五種不同大芯徑能量光纖表面及斷面形貌分析32-34
• 3.2.2 光纖樣品的表面EDS能譜分析34-36
• 3.2.3 五種不同大芯徑能量光纖EPR電子順磁共振分析36-37
• 3.2.4 五種不同的大芯徑能量光纖截面XPS能譜分析37-39
• 3.2.5 三種光纖生產(chǎn)工藝對傳輸損耗性能的影響39-40
• 3.3 氟摻雜對大芯徑能量光纖傳能性能的影響40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第4章 大芯徑能量光纖穩(wěn)定性能研究43-56
• 4.1 大芯徑能量光纖高低溫實驗裝置以及材料參數(shù)43-44
• 4.2 高低溫實驗溫度設(shè)置與數(shù)據(jù)采集44-45
• 4.3 大芯徑能量光纖高低溫實驗結(jié)果與討論45-53
• 4.3.1 大芯徑能量光纖第一常用窗口 850nm波段傳輸損耗分析46-51
• 4.3.2 大芯徑光纖室溫退火效應(yīng)51-53
• 4.4 大芯徑能量光纖電子輻照模擬53-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-57
• 參考文獻57-63
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及申請專利63-65
• 致謝65

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本文編號：1001549