中紅外光纖激光器用摻鉺硫系玻璃光纖的制備及性能研究.pdf

1、3～5μm波長(zhǎng)范圍內(nèi)包含很多特別重要的分子特征譜線，是大氣內(nèi)很重要的大氣透明窗口。近年來(lái)，小型、高效的中紅外相干光源由于其在光譜傳感器、紅外軍事對(duì)抗、激光手術(shù)、生物醫(yī)療、氣體探測(cè)以及更長(zhǎng)波長(zhǎng)的中紅外或遠(yuǎn)紅外振蕩器的高效抽運(yùn)光源等方面均具有廣泛的實(shí)際和潛在應(yīng)用前景。相對(duì)于常見的固體和氣體激光器，光纖激光器擁有它特別的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：激光損傷閾值低、轉(zhuǎn)換效率高、大比表面積、散熱性能好、光束品質(zhì)優(yōu)良、靈活性高、易于全光纖化系統(tǒng)集成等。作為一種新型的

2、光器件，光纖激光器得到了快速發(fā)展并在激光加工、光纖傳感、相干光源等很多領(lǐng)域顯示出其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用前景。
　　目前商用的光纖激光器多采用石英或 ZBLAN光纖，其折射率低、聲子能量高，而硫系玻璃作為一種新型紅外光功能材料具有更高的折射率（2.0~3.5）、更低的聲子能量（小于350cm-1）、更寬的紅外透過(guò)范圍（0.5~1微米到12~25微米）等紅外玻璃光學(xué)特點(diǎn)。稀土摻雜的硫系玻璃光纖是獲得3-5?m中紅外激光輸出的最理想工作

3、介質(zhì)。本論文以摻 Er3+系列硫系玻璃及光纖作為研究對(duì)象，首先開展了稀土摻雜基質(zhì)玻璃的優(yōu)化，摻雜硫系玻璃光譜特性測(cè)量和計(jì)算，最后進(jìn)行了光纖預(yù)制棒制備和光纖拉制，本研究工作為稀土離子摻雜的中紅外波段范圍的硫系玻璃光纖激光器的設(shè)計(jì)提供了相關(guān)的理論和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　本論文第一章為緒論，首先回顧了中紅外相干光源的應(yīng)用及主要產(chǎn)生方式，介紹了光纖激光器的基本理論、工作原理及發(fā)展歷程，著重概括總結(jié)了稀土離子摻雜尤其是摻Er3+硫系玻璃光纖獲

4、得中紅外波段發(fā)光的研究現(xiàn)狀和目前研究瓶頸及發(fā)展動(dòng)向，進(jìn)而提出了本工作的研究?jī)?nèi)容、方法、目的及意義。
　　第二章簡(jiǎn)要介紹了本論文光譜參數(shù)計(jì)算的理論基礎(chǔ)，主要包括 Judd-Ofelt理論、Mc-Cumber理論以及 Futchbauer-Ladenburg理論等。
　　第三章主要是實(shí)驗(yàn)介紹章節(jié)，在本章節(jié)中較為詳細(xì)的介紹了硫系玻璃的制備流程及各項(xiàng)性能測(cè)試儀器及方法，主要包括密度、硬度等物理性能測(cè)試、DSC、XRD等熱穩(wěn)定性測(cè)試、

5、吸收光譜、熒光光譜等光學(xué)性能測(cè)試。
　　第四章為稀土摻雜硫系玻璃基質(zhì)材料組分探索及優(yōu)化研究，主要包括硫系玻璃的制備、各項(xiàng)性能測(cè)試，確定了最佳基質(zhì)組分。
　　第五章在上一章的基礎(chǔ)上進(jìn)行了不同 Er3+離子摻雜濃度研究，測(cè)試了樣品折射率、吸收光譜，利用 J-O理論進(jìn)行相關(guān)光譜參數(shù)的計(jì)算，獲得了近紅外1.54μm和中紅外2.74μm熒光輸出，稀土離子摻雜最佳摻雜濃度為0.6wt％。
　　第六章采用管棒法制備了摻鉺硫系玻璃光纖