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《宁波大学》 2017年
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Te基硫系玻璃及光纤非线性研究

孙礼红  
【摘要】:硫系光纤材料越来越多的应用于通信系统中,其在红外波段具有其它材料无可比拟的优势,具备极宽的红外透过范围,优越的线性与非线性光学性能。通过新型的挤压技术和拉丝技术制备的悬吊芯硫系光纤相比于普通结构的硫系光纤具备更高的非线性性能与可调控的色散特性,在近红外波段的光谱展宽以及化学生物传感等方面均具有非常重要的应用价值。本文在调研已报道的文献中对不同元素比例的硫系玻璃非线性特性以及影响玻璃与光纤的非线性机制的基础上,提出在Ge-Se硫系玻璃中掺入重金属Te元素来改变硫系玻璃的非线性性能。同时,采用改进的机械挤压法制备出三孔As_2S_3悬吊芯光纤预制棒,并与套管法相结合拉制出纤芯较细的三孔As_2S_3悬吊芯光纤。通过对泵浦产生的超连续谱进行分析进而对比不同硫系光纤长度、不同泵浦波长以及不同泵浦功率对硫系悬吊芯光纤产生的影响。最后,对As_2S_3悬吊芯光纤进行拉锥处理,最终得到具有超低色散的拉锥光纤。第一章详细介绍了硫系玻璃光学材料优越的光学性能、光学应用。同时,分析对比了三种不同玻璃组分的硫系玻璃非线性研究进展并介绍了两种不同类型的光子晶体光纤和这两种光纤的导光原理。第二章主要介绍了硫系玻璃的材料非线性,并分别总结了硫系玻璃中的三阶非线性的原理、硫系玻璃的非线性理论研究模型与几种目前主要的非线性测量方法。其中,重点介绍了硫系玻璃的三种非线性理论研究模型,分别为孤电子对理论模型、带隙理论模型、MCN理论模型。为接下来的硫系光纤非线性研究提供了重要的理论依据与研究方向。第三章重点介绍了Ge-Se-Te硫系玻璃的制备过程与各种性能的测试。采用传统的熔融淬冷法制备出了高Te元素含量的硫系玻璃,并测试与分析了其物理与光学性能。通过改变玻璃中Te元素的含量来改变玻璃的光学带隙与线性折射率,最后通过Z扫描法测试了Ge-Se-Te硫系玻璃的非线性折射率,并通过拉曼测试进一步分析引起这种变化的内部物理机制。第四章引入了一种新型的硫系悬吊芯光纤制备的方法,通过把挤压法与套管法相结合,拉制出纤芯直径为2.33μm的三孔As_2S_3悬吊芯光纤并对其进行拉锥处理,最终获得直径仅为0.76μm的拉锥光纤。对三孔As_2S_3悬吊芯光纤进行了损耗测试、色散模拟、非线性系数模拟并对光纤的导光性能进行了测试。第五章着重研究了不同的光纤长度、泵浦波长与泵浦功率对As_2S_3悬吊芯光纤超连续谱的影响。首先,介绍了广义非线性薛定谔方程,并通过MATLAB软件对不同光纤长度、泵浦波长与泵浦功率下的As_2S_3悬吊芯光纤超连续谱进行模拟。然后,通过搭建实验平台对As_2S_3悬吊芯光纤进行泵浦测试,并对比实验测得的结果与模拟数据的异同。最后总结全文,指出了文中的不足以及修改意见,并对As_2S_3悬吊芯光纤的研究指明了方向。
【学位授予单位】:宁波大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN253

【参考文献】
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