摻鐿雙包層光纖的研究.pdf

1、雙包層結(jié)構(gòu)的摻鐿光纖具有較寬的吸收和發(fā)射截面積，高的量子轉(zhuǎn)換效率，以它為增益介質(zhì)的光纖激光器具有高功率輸出、高斜率效率、高光束質(zhì)量等特點，其應用范圍越來越廣泛，如精度激光加工、激光雷達系統(tǒng)、光通信及目標指示等領(lǐng)域中相干光源，在軍事上也有著廣泛的應用潛力。摻鐿雙包層光纖作為研制高功率光纖激光器的關(guān)鍵元器件，成為目前國內(nèi)外研究熱點，近年來發(fā)展迅速。 在本論文中，概述了摻鐿雙包層光纖的優(yōu)點及應用、最新研究現(xiàn)狀及最新發(fā)展情況。對摻鐿雙包

2、層光纖激光器的工作原理、優(yōu)勢及發(fā)展情況也進行了介紹，同時開展了以下研究工作： 一、雙包層光纖結(jié)構(gòu)及與吸收特性關(guān)系研究。雙包層光纖概念的提出使得光纖激光器作為高功率輸出器件成為可能。結(jié)合鐿離子的吸收及發(fā)射特性及摻鐿雙包層光纖的特性，采用幾何光學和纖維光學模式理論的方法分析了不同內(nèi)包層結(jié)構(gòu)的雙包層光纖對光纖激光器性能的影響，建立理論分析模型，并設(shè)計了新型內(nèi)包層結(jié)構(gòu)的雙包層光纖。 二、摻鐿雙包層光纖制備工藝技術(shù)的研究。根據(jù)目前

3、國內(nèi)研制高功率摻鐿雙包層光纖所遇到的關(guān)鍵技術(shù)問題，開展了高濃度摻雜技術(shù)的研究，對影響摻雜濃度的關(guān)鍵工藝技術(shù)和工藝過程進行了改進，找到了提高摻雜濃度的有效方法；開展了大纖芯直徑和大纖芯直徑下降低纖芯數(shù)值孔徑技術(shù)的研究，有效降低了纖芯數(shù)值孔徑；同時開展了溶液摻雜機理的研究工作，疏松層沉積溫度和摻雜濃度關(guān)系的研究工作以及脫水溫度和脫水時間等對光纖損耗的影響，成功研制出性能優(yōu)良的大模場面積摻鐿雙包層光纖。其摻鐿濃度達到6000ppm以上，976

4、nm有效吸收系數(shù)達到7.5dB/m，纖芯直徑高達30μm，解決了研制過程中的一些關(guān)鍵技術(shù)，用所研制的光纖進行激光器實驗，激光輸出功率達到404W，斜率效率67.8％。 三、對摻鐿雙包層光纖的吸收特性進行了研究。采用光纖截斷法和包層模剝除技術(shù)，實現(xiàn)了摻鐿雙包層光纖纖芯吸收系數(shù)的精確測量，測量結(jié)果與實際吸收系數(shù)的測量誤差小于5％。利用白光光源測量摻鐿雙包層光纖的損耗譜，對其有效吸收系數(shù)進行了詳細的實驗研究，對實驗結(jié)果進行了定性分析。