鉍摻雜玻璃與光纖具有覆蓋整個石英光纖低損耗窗口的超寬帶近紅外發(fā)光（900-1700 nm）,被認(rèn)為是制備新一代光纖放大器和寬帶可調(diào)諧光纖激光器的增益介質(zhì)。目前為止,人們在多個玻璃體系觀察到了鉍的近紅外發(fā)光。然而以下問題嚴(yán)重束縛了鉍光纖與器件的發(fā)展:（1）鉍近紅外發(fā)光特性和玻璃結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系尚不明晰;（2）鉍石英光纖中鉍濃度極低導(dǎo)致其吸收弱,增益低;（3）目前尚無鉍摻雜激光玻璃適合管棒法制備光纖。為解決這些問題,本論文選取磷/鍺酸鹽體系為研究對象,系統(tǒng)研究了鉍近紅外發(fā)光與玻璃結(jié)構(gòu)的關(guān)系,據(jù)此獲得了新型鉍摻雜玻璃,用管棒法成功制備了多組分鍺酸鹽玻璃光纖,獲得主要結(jié)果如下:1、基于我們的研究基礎(chǔ)并考慮到光纖拉制設(shè)備的限制,首先,我們選擇在成纖性能良好且拉絲溫度較低的鉍摻雜鋅鋁磷酸鹽玻璃中展開研究。通過改變氧化鋁和氧化鋅的摻雜濃度,鋁配位結(jié)構(gòu)在AlO₄、AlO₅、AlO₆間相互轉(zhuǎn)化,引起PO₄基團(tuán)橋氧個數(shù)及玻璃網(wǎng)絡(luò)聚合度的變化。玻璃中AlO₄增加可降低鉍周圍晶體場場強(qiáng),導(dǎo)致鉍近紅外發(fā)光... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)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)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

光纖通信系統(tǒng)工作原理圖

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文系統(tǒng)中，在一定的距離傳輸之后必須使用光信號放大器對光信號進(jìn)行放，以適應(yīng)進(jìn)一步的傳輸。早期的光纖通信系統(tǒng)，采用在一定距離之后對-光轉(zhuǎn)換的形式，先將光信號轉(zhuǎn)化為電信號之后再進(jìn)行放大，最后再轉(zhuǎn)傳輸，這樣就使得整個通信系統(tǒng)的構(gòu)成更加復(fù)雜，也無法在密集波分復(fù)隨后，光放大器的研制成功，使人們可以直接在遠(yuǎn)距離傳輸中對光信號和再生。這就極大的提高了系統(tǒng)的傳輸速度。纖通信系統(tǒng)中主要使用的是光纖放大器。隨著各種發(fā)光在近紅外波段的發(fā)現(xiàn)和探索，覆蓋不同波長范圍的光纖放大器被制備出來。根據(jù)放大器的不同，這里簡單將光纖放大器分為稀土離子摻雜光纖放大器、光纖拉金屬離子寬帶光纖放大器三類進(jìn)行介紹。

1.4 鉍摻雜近紅外玻璃光纖材料的研究現(xiàn)狀1999 年，日本大阪大學(xué)研究者 Fujimoto 在鉍摻雜 SiO2玻璃中首次發(fā)現(xiàn)了 Bi 的近紅外發(fā)光。發(fā)光峰位于 1132 nm，半高寬高達(dá) 150 nm，熒光壽命達(dá)到 650 μs。并預(yù)測該材料可作為實(shí)現(xiàn)近紅外波段激光輸出的增益介質(zhì)[4]。2001 年，F(xiàn)ujimoto 和 Nakatsuka 使用熔融淬冷法成功制備鉍摻雜鋁硅酸鹽玻璃，系統(tǒng)研究了該玻璃的發(fā)光，從玻璃的透過譜可以看到，該玻璃體系中存在 500，700，800 nm附近三個特征吸收峰。通過進(jìn)一步的證實(shí)，三個特征吸收帶來自鉍的吸收。研究不同泵浦下的發(fā)射光譜顯示，在 500，700，800 nm 激光光源的激發(fā)下，發(fā)射峰位分別位于 1140，1120，1260 nm，半高寬高達(dá) 300 nm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于稀土離子的發(fā)射光譜的半高寬。他也根據(jù)提出鉍的近紅外發(fā)光中心的并非來自 Bi3+和 Bi2+。他認(rèn)為發(fā)光來自更高價態(tài)的 Bi5+，但并沒有確切的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。隨后在 2003 年，兩人在該玻璃組分中演示了 1.3 μm 處的光放大。光增益為 1.19，增益系數(shù) 0.663 cm-1[5]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Bismuth-doped germanate glass fiber fabricated by the rod-in-tube technique[J]. 張子揚(yáng),曹江坤,鄭嘉裕,彭明營,徐善輝,楊中民.  Chinese Optics Letters. 2017(12)



本文編號：3143235