高功率光纖激光器在近幾年由于其優(yōu)異的性能迅猛發(fā)展,并廣泛應(yīng)用于各類高端制造業(yè),催生了巨大的光纖激光器市場。摻鐿光纖作為高功率光纖激光器的核心材料,其先進的制造技術(shù)仍掌握在西方國家手里,導(dǎo)致國內(nèi)摻鐿光纖市場基本被國外廠商壟斷。尤其是應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的高能摻鐿光纖,國外均采取禁運措施。所以為了打破國外對摻鐿光纖技術(shù)的壟斷,本文在原有光纖制備技術(shù)基礎(chǔ)上,針對大模場摻鐿光纖的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)進行研究,實現(xiàn)了大模場、高摻雜、低背景損耗及低光子暗化效應(yīng)摻鐿光纖的制備,并對超大模場摻鐿光纖的設(shè)計和制備技術(shù)進行了探索。本論文首先從MCVD工藝研究方面以沉積和摻雜原理揭示MCVD微粒沉積機制和稀土溶液摻雜機制,并詳細介紹工藝的每步制備過程及其對光纖預(yù)制棒的影響。以出料量的精確控制、離子摻雜濃度控制和影響沉積效率及均勻性三個關(guān)鍵制備要素出發(fā),提出實現(xiàn)高均勻性、高摻雜濃度、高沉積效率在工藝制備過程中需要注意的要點。隨后根據(jù)光纖預(yù)制棒纖芯數(shù)值孔徑和模場面積計算分析,將其拉制成光纖后對光纖吸收、損耗和光子暗化性能進行表征。針對巨大商業(yè)潛力的10/130、20/130、30/250及20/400型號摻鐿光纖,分別搭建...

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【部分圖文】：

圖1.1左圖為報道的摻鐿光纖激光器衍射極限和近衍射極限輸出功率，右圖為IPG公司實現(xiàn)高功率摻鐿光纖激光器商用化功率變化趨勢

華中科技大學博士學位論文摻鐿光纖激光器高的轉(zhuǎn)換效率（980nm泵浦1080nm激光出射量子虧損僅為9.26%）、高光束質(zhì)量輸出、較寬的增益帶寬、良好的散熱性能（表面積/體積比達到2500cm-1）及結(jié)構(gòu)緊湊性能可靠使高功率摻鐿光纖激光器飛速發(fā)展并得以迅....

圖1.2石英晶體、石英玻璃結(jié)構(gòu)比較

份額分別達到48%、34%和16%，即國內(nèi)摻鐿光纖市場基本被國外廠售到國內(nèi)的摻鐿光纖十分昂貴，且其光纖性能存在穩(wěn)定性差、供貨周，并且部分型號光纖對我國實行禁售。而國內(nèi)開展大模場有源光纖的起步較晚，目前從事該方向研究并取得一些進展的單位有上海光機所、中物院、西安光機所、上海中電....

圖1.3（a）為三價鐿離子電子排布示意圖，（b）為三價鐿離子4f13、4f12-5d結(jié)構(gòu)和電荷轉(zhuǎn)移吸收帶的能級位置示意圖，（c）為Yb/Al/Si玻璃光纖中的吸收發(fā)射截面

華中科技大學博士學位論文[Xe]4f146s2，如圖1.3（a）所示。從圖可以看到鐿離子4f軌道位于離子內(nèi)部且該電子層未被填滿，所以在受到外面兩層電子5s25p6屏蔽的情況下，其自由電子能級重心的位移和晶體場斯托克分裂的幅度受外界基質(zhì)環(huán)境的影響較小[....

圖1.4（a）增益導(dǎo)引折射率反導(dǎo)引光纖截面圖，（b）計算不同折射率差對應(yīng)的模式占比[107]

要實現(xiàn)高功率摻鐿連續(xù)激光器和高功率摻鐿脈沖激光器需要增益有較大的有效模場面積、較高的摻雜濃度及較好的模式選擇手段。而增大纖芯實現(xiàn)大模場面積的簡單方法，所以大部分大模場單模運轉(zhuǎn)光纖主要還是圍繞模技術(shù)來發(fā)展的。.1纖芯控制技術(shù)主要有兩種途徑，一種是纖芯控制技術(shù)，即在大芯徑的同時通過....

本文編號：3950948