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掺镱梯度折射率玻璃光谱特性分析

马晶  
【摘要】: 稀土元素掺杂的梯度折射率光纤是一种新型结构的增益光纤,与目前使用的阶跃折射率光纤相比,它具有输出光束质量高,易于实现大的模场直径,高的耦合效率和较低的弯曲损耗等优点。 本文根据梯度折射率光纤的传光原理和梯度折射率光纤的制作要求,提出用掺镱激光玻璃及离子交换法制备掺镱梯度折射率光纤的新工艺,并对该材料的离子交换性能进行了研究。通过玻璃成分选择,玻璃配方设计,玻璃的高温熔制和离子交换过程,制备出掺镱梯度折射率玻璃材料(其主要成分为:SiO_2,B_2O_3,Al_2O_3,MgO,ZnO,Li_2O,Yb_2O_3等),并测试了该掺镱梯度折射率玻璃材料的折射率分布,得到交换之后的折射率差值Δn(Δn=0.01645)。 在室温下,测试了掺镱激光玻璃的物理(密度)、热学(热膨胀系数、差热分析)和光学性能(吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命等)。根据Judd-Ofelt理论和McCumber理论计算了该激光玻璃的自发辐射跃迁几率(A=742.5s~(-1))、吸收截面(975nm,0.89pm~2)和受激发射截面(1001nm,0.466pm~2)。 研究结果表明硅酸盐玻璃能够接受非常高的稀土离子掺杂率,具有较好的化学稳定性、热稳定性,同时具有较好的光学性能,较佳的离子交换性能,是掺镱梯度折射率光纤使用的理想材料。


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