單晶光纖制備技術(shù)研究.pdf

1、單晶光纖是一種新型的高性能光學(xué)材料，具有抗電磁干擾、耐腐蝕、傳光性好等優(yōu)點(diǎn)，常被用于晶纖激光器、晶纖倍頻器、全息數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、紅外激光傳導(dǎo)以及高溫探測(cè)等領(lǐng)域。本課題是以單晶光纖在高溫探測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用為研究背景，高溫單晶光纖可用于1800℃以上的高溫測(cè)量，如飛機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)鉁囟鹊臏y(cè)量，冶金、煉鋼中爐溫的測(cè)量等，這是傳統(tǒng)的測(cè)量方法無(wú)法做到的，且這種方法較傳統(tǒng)的方法具有精度高、分辨率高、響應(yīng)快、可連續(xù)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)。因此，研究高品質(zhì)單晶光纖的制備技

2、術(shù)，對(duì)于晶纖的應(yīng)用，特別是高溫探測(cè)領(lǐng)域有非常重要的意義。
　　本文研究了單晶光纖的三種制備方法，導(dǎo)模法、毛細(xì)管固化法和基座法。常用的激光加熱基座法就是基座法的一種，它是采用激光熔融晶體棒后，通過(guò)引入籽晶來(lái)提拉生長(zhǎng)單晶光纖的方法。本文首先基于激光加熱基座法的生長(zhǎng)原理，提出采用環(huán)形熱源來(lái)加熱晶體源棒制備單晶光纖的方案，并通過(guò)Zemax光學(xué)軟件對(duì)環(huán)形熱源光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與仿真，理論上驗(yàn)證了該方案的可行性。其次，利用步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)單晶光纖生

3、長(zhǎng)時(shí)源棒和籽晶運(yùn)動(dòng)的控制，該部分以STC89C52單片機(jī)為控制核心，將步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，使裝有光纖夾具的機(jī)械結(jié)構(gòu)平臺(tái)能精確控制籽晶和源棒提拉運(yùn)動(dòng)，從而控制了單晶光纖的生長(zhǎng)速度。最后，通過(guò)嘗試?yán)痞?Al2O3單晶光纖，分析了晶纖生長(zhǎng)過(guò)程中，晶纖生長(zhǎng)速度、熔區(qū)長(zhǎng)度以及源棒和晶纖直徑比對(duì)晶纖質(zhì)量的影響，得到了幾種不同直徑的α-Al2O3晶纖的最佳生長(zhǎng)條件，為進(jìn)一步生長(zhǎng)高品質(zhì)的單晶光纖提供了可靠的理論依據(jù)，同時(shí)對(duì)本實(shí)驗(yàn)室研究單晶