發(fā)布時間：2021-01-14 22:59

　　相較于其它稀土摻雜光纖,摻鐿光纖擁有很寬的吸收、發(fā)射截面,且量子轉換效率高,將雙包層結構的摻鐿光纖作為光纖激光器的增益介質,可使激光器的輸出功率或脈沖能量得到顯著提高,在高功率激光器領域得到了廣泛應用,近20年來更是取得了迅速的發(fā)展。在本論文中,主要概述了高摻鐿雙包層光纖的優(yōu)點、工作原理及近年來國內(nèi)外的發(fā)展狀況,并成功制備了高摻鐿雙包層磷酸鹽光纖和摻鐿磷酸鹽保偏光纖,具體的研究內(nèi)容和取得的研究成果如下:一、研究了磷酸鹽玻璃稀土離子高濃度均勻摻雜技術,提高了磷酸鹽芯玻璃的稀土離子摻雜濃度,其中Yb³⁺離子摻雜濃度大于5 wt%。二、研究與解決了磷酸鹽玻璃除水難題。分析了磷酸鹽玻璃熔制過程中羥基（OH^-）含量對磷酸鹽玻璃光學性能的影響,通過研究化學反應動力學過程和設計除水方案,改進了熔制磷酸鹽玻璃時的除水工藝。采用反應氣氛法作為除水方案,實現(xiàn)了高品質大塊磷酸鹽玻璃的熔制,其OH^-基在2880 cm^-1處的吸收系數(shù)小于1 cm^-1。三、研究了磷酸鹽玻璃光纖拉絲技術�；诠饫w波導理論,... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

Yb3+能級結構，左為基本結構，右為精細結構

圖 2-2 不同基質摻雜光纖中鐿離子的吸收和發(fā)射截面。（a）石英基質光纖，（b）磷酸鹽基質光纖[57]Fig.2-2 Absorption and emission cross sections of the Yb3+ions in different host materials. (a)silicon glass fiber, (b) phosphate glass fiber[57]鐿離子多個子能級的結構，讓鐿離子的能級在常溫時無法同時發(fā)生躍遷，且當鐿離子摻入不同基質的玻璃時，能級結構會發(fā)生輕微的改變。如摻入磷酸鹽基質時，2F5/2和2F7/2兩個能級的 Stark 分裂值為 553，780 cm-1；而摻入硅酸鹽基質時，兩個能級的 Stark分裂值為 638，900 cm-1[57]。因此鐿離子在不同基質中的吸收、發(fā)射光譜不盡相同。如圖 2-2，在硅酸鹽基質中，915 nm 和 975 nm 是鐿離子的 2 個主要吸收峰，975 nm 處的吸收峰遠大于 915 nm 處的吸收峰，但 915 nm 處的吸收譜較前者更寬，且鐿離子的發(fā)射峰分別為 975 nm 和 1036 nm；而在磷酸鹽基質中，鐿離子的主要吸收峰為 925 nm 和 975nm，發(fā)射峰分別為 975 nm 和 1015 nm，是激光器的常用波段。因為鐿離子特殊的能級結構，即使在基質中高濃度摻雜也不會引起濃度猝滅現(xiàn)象，

華南理工大學碩士學位論文磷酸鹽具有很強的吸水性，普通的磷酸鹽玻璃暴露于空氣中很容易發(fā)生潮解。在玻璃熔融的過程中雖然已經(jīng)通過高溫蒸發(fā)去除了絕大部分的水，但在玻璃的結構中，還會有部分水以羥基（OH-）的形式殘留于玻璃結構中。在近中紅外波段，羥基會產(chǎn)生很強的吸收效應，與玻璃中摻雜的鐿離子相互影響，因為羥基的基本震動頻率遠高于鐿離子輕微的聲子震動就會致使鐿離子發(fā)生非輻射躍遷，使激光玻璃的性能嚴重下降[59]。同時玻璃中殘留的羥基，還會使磷酸鹽玻璃中存在數(shù)量龐大的非橋氧，導致玻璃的結構變得松散，引起一系列不利的變化，如密度降低，物化性能變差等。為了減少玻璃中的羥基含量，需要在玻璃熔制過程中加入除水工藝，常見的方法有RAP 反應氣氛法，通入純氧法和高溫熱處理等。


本文編號：2977711