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稀土掺杂透红外锗酸盐玻璃光纤材料的研究

作　者: 王晶
导　师: 于凤霞
学　校: 长春理工大学
专　业: 材料学
关键词: 红外光纤材料锗酸盐玻璃钦铥双掺光纤激光器
分类号: TN213
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着红外光纤材料在军事,国防,医疗等领域的迫切需求,尤其是最近几年兴起的2μm红外光纤激光器在医学上的特殊应用,使得对于红外光纤材料的研究更为迫切。鉴于晶体材料生长周期较长、成本较高、制备工艺复杂、拉丝性能较差,不利于2μm激光器的应用。同样氟化物玻璃由于毒性,机械强度,化学稳定性等因素的限制,尚未取得较好的实用价值。目前常用的基质材料有硅酸盐系列,但是硅酸盐玻璃基质的声子能量较高(约1100cm)无辐射跃迁能量损失占主要地位,导致量子效率较低,无法获得理想的激光性能。因此,我们选择与硅酸盐玻璃结构相似的,同时声子能量较低,又有良好的物理化学性能和机械强度的锗酸盐玻璃作为基质材材料。选择钬离子作为激发离子,但是考虑到在单掺Ho3+的玻璃中,激光的产生效率比较低,因此选择铥离子作为敏化剂这样不仅可以提高激光效率而且更有益于与之匹配的泵浦波长激励。通过大量实验,确定了满足所需物理化学性能和机械强度的红外玻璃基质的配方65 GeO2-10B2O3-7BaF2-10Na2O-4A12O3-4ZnO2,通过荧光光谱分析确定了最佳的钬和铥的敏化比例为0.1：0.7,获得了较好的激光性能的红外光纤材料。采用高温熔融法熔制玻璃同时浇注预制棒,通过调整送料速度拉丝速度拉制出直径适合的光纤,最后得到的光纤机械性能良好,充分说明所选基质材料不仅在光学上满足要求,同时具备拉制成纤的能力。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
第一章绪论  7-16
  1.1 红外光纤材料的研究进展  7-14
  1.2 本文的研究内容及意义  14-16
第二章基础理论  16-29
  2.1 玻璃基本理论  16-18
  2.2 光纤导光理论  18-26
  2.3 能级跃迁理论  26-29
第三章配方设计及试验  29-38
  3.1 配方设计及原料选取  29-32
  3.2 所选稀土离子及浓度设计  32-33
  3.3 玻璃熔制工艺  33-35
  3.4 光纤拉制工艺  35-38
第四章测试结果及讨论  38-52
  4.1 物化性能测试  38-41
  4.2 光谱性能测试及分析  41-52
第五章结论  52-54
致谢  54-55
参考文献  55-56

稀土掺杂透红外锗酸盐玻璃光纤材料的研究

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