傳輸CO-,2-激光空芯光纖及器件的研制.pdf

1、CO2激光應(yīng)用技術(shù)和范圍的推廣，研究高性能傳輸材料是亟待解決的問(wèn)題。本文基于空芯光纖國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和差距、傳輸CO2激光空芯光纖研究所面臨的問(wèn)題，研究了相關(guān)因素對(duì)泄漏型和全反射型空芯光纖其性能的影響、設(shè)計(jì)了適合空芯光纖傳輸要求的耦合器件，組裝了可基本滿足實(shí)用要求的空芯光纖傳輸CO2激光樣機(jī)。通過(guò)研究期望開(kāi)發(fā)出滿足實(shí)際要求的傳輸CO2激光空芯光纖以及器件，促進(jìn)空芯光纖傳輸CO2激光的實(shí)用化，為今后開(kāi)發(fā)奠定理論基礎(chǔ)并提供技術(shù)保障。

2、(1)提出了全反射型空芯光纖和泄漏型空芯光纖的結(jié)構(gòu)，選擇以溶膠凝膠或濕化學(xué)反應(yīng)法為制備工藝，確定了金屬薄膜、電介質(zhì)薄膜的厚度；以SiO2-TiO2-GeO2為體系玻璃和在α-Al2O3(n=0.67)為全反射空芯光纖薄膜制備材料，以金屬銀為泄漏型空芯光纖的高反射薄膜制備材料、以環(huán)烯聚合物COP高分子材料為電介質(zhì)涂層制備材料，并研制了空芯光纖制備的相關(guān)裝置。 (2)以二級(jí)丁醇鋁(ASB)為前驅(qū)物制備出了Al2O3含量高的溶膠，調(diào)整

3、系統(tǒng)的水和乙酰醋酸乙酯加入量，可控制Al2O3溶膠的膠凝時(shí)間，當(dāng)Al(O-sec-Bu)3：H2O：EAcAc=1：4：1時(shí)，溶膠的膠凝時(shí)間在室溫下為15天左右，滿足反復(fù)鍍膜的周期要求，在1000℃左右，Al2O3凝膠完全轉(zhuǎn)化為α-Al2O3，改進(jìn)工藝和重復(fù)鍍膜后，Al2O3薄膜的結(jié)構(gòu)、均勻性得到了改善：以正硅酸乙酯、鈦酸丁脂、3-三氯鍺丙酸為前驅(qū)物制備出了SiO2-TiO2-GeO2溶膠，當(dāng)GeO2的質(zhì)量百分含量不超過(guò)35﹪時(shí)可獲得穩(wěn)

4、定、透明溶膠，在800℃以下的熱處理SiO2-TiO2-GeO2以玻璃態(tài)存在，當(dāng)SiO2、TiO2、GeO2的質(zhì)量比為4：3：3時(shí)能夠形成致密、連續(xù)的涂層。研究表明Al2O3和SiO2-TiO2-GeO2薄膜涂層空芯光纖是一種具有較大潛力的傳輸CO2激光材料，需要更深入的分析各相關(guān)因素的影響，提高薄膜質(zhì)量，降低其光損耗。 (3)金屬銀薄膜紅外反射率在940cm-1處達(dá)到了80﹪以上，其厚度可在0.25μm～0.6μm之間可控。在

5、毛細(xì)管內(nèi)制備滿足要求薄膜的工藝參數(shù)為流量5～6mL/min、時(shí)間7～8min;采用濃度為7﹪的COP溶液可制備出高性能的薄膜涂層材料，當(dāng)其厚度在0.9～1.30μm之間時(shí)可基本滿足傳輸需要，Ag/COP復(fù)合薄膜紅外反射率高于單層Ag薄膜的反射率。 (4)在CO2激光波長(zhǎng)處，Al2O3薄膜涂層空芯光纖的損耗為6dB/m、SiO2-TiO2-GeO2薄膜涂層空芯的光損耗約2.3dB/m、Ag單層薄膜空芯光纖的光損耗為1.80dB/m