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(diǎn)，其應(yīng)用范圍越來越廣泛，如精度激光加工、激光雷達(dá)系統(tǒng)、光通信及目標(biāo)指示等領(lǐng)域中相干光源，在軍事上也有著廣泛的應(yīng)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(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)，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(diǎn)及應(yīng)用、最新研究現(xiàn)狀及最新發(fā)展情況。對(duì)摻鐿雙包

2、層光纖激光器的工作原理、優(yōu)勢(shì)及發(fā)展情況也進(jìn)行了介紹，同時(shí)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(xué)和纖維光學(xué)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(duì)光纖激光器性能的影響，建立理論分析模型，并設(shè)計(jì)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(guó)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(duì)影響摻雜濃度的關(guān)鍵工藝技術(shù)和工藝過程進(jìn)行了改進(jìn)，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(shí)開展了溶液摻雜機(jī)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(shí)間等對(duì)光纖損耗的影響，成功研制出性能優(yōu)良的大模場(chǎng)面積摻鐿雙包層光纖。其摻鐿濃度達(dá)到6000ppm以上，976

4、nm有效吸收系數(shù)達(dá)到7.5dB/m，纖芯直徑高達(dá)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(jìn)行激光器實(shí)驗(yàn)，激光輸出功率達(dá)到404W，斜率效率67.8％。 三、對(duì)摻鐿雙包層光纖的吸收特性進(jìn)行了研究。采用光纖截?cái)喾ê桶鼘幽兂夹g(shù)，實(shí)現(xiàn)了摻鐿雙包層光纖纖芯吸收系數(shù)的精確測(cè)量，測(cè)量結(jié)果與實(shí)際吸收系數(shù)的測(cè)量誤差小于5％。利用白光光源測(cè)量摻鐿雙包層光纖的損耗譜，對(duì)其有效吸收系數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了定性分析。