抗輻照有源玻璃及光纖材料制備與特性研究.pdf

1、有源光纖已被廣泛地應(yīng)用在光纖激光器和光纖放大器中。與傳統(tǒng)的有源光器件相比,光纖激光器與光纖放大器具有可靠性好、效率高、光束質(zhì)量高、重量輕及體積小等優(yōu)點,特別適合用在一些惡劣的輻照環(huán)境中,如核設(shè)施內(nèi)部檢測、空間通信等。然而要實現(xiàn)這些應(yīng)用首先必須解決有源光纖的輻照性能問題。研究表明,高能輻照可在光纖中形成大量色心,從而導(dǎo)致器件性能下降甚至失效。
　　本文研究了伽馬射線輻照對摻鉺(Er)或摻鐿(Yb)硅酸鹽玻璃和摻鐿雙包層光纖光學(xué)性能的

2、影響,通過在玻璃組分中引入一定量的鈰離子可以有效抑制輻致色心的形成,從而提高了樣品的抗輻照性能。利用改進化學(xué)氣相沉積法(Modified Chemical Vapor Deposition,MCVD)工藝制作出能夠在輻照環(huán)境下穩(wěn)定使用的雙包層鐿鈰共摻光纖。獲得的主要成果如下:
　　(1)伽馬射線輻照導(dǎo)致的暗化效應(yīng)可以在玻璃基質(zhì)中形成大量色心,使樣品在400nm附近出現(xiàn)一個非常強的寬吸收帶,其吸收帶邊緣可延伸至近紅外區(qū)。同時部分Yb

3、3+可通過俘獲電離自由電子轉(zhuǎn)變成Yb2+。
　　(2)在980nm半導(dǎo)體激光器(LD)激發(fā)下泵浦能量可通過上轉(zhuǎn)換過程從Er3+和Yb3+傳遞給輻致色心,從而導(dǎo)致熒光壽命下降。在測試過程中輻照過的樣品出現(xiàn)了漂白現(xiàn)象。
　　(3)在玻璃中引入一定量的鈰離子可以有效抑制輻致色心的形成,提高樣品的抗輻照能力。鈰離子的吸收帶主要位于紫外和中紅外波長區(qū)域,遠離光纖的工作波長。
　　(4)利用MCVD工藝結(jié)合溶液摻雜法制備的雙包層鐿