大芯径能量光纤材料分析与性能研究

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1、硕士学位论文大芯径能量光纤材料分析与性能研究MATERIALANALYSISANDPERFORMANCESTUDYOFLARGE-COREOPTICALFIBER马洪虎哈尔滨工业大学2016年7月国内图书分类号:TN253学校代码：10213国际图书分类号:31.密级：公开工学硕士学位论文大芯径能量光纤材料分析与性能研究硕士研究生：马洪虎导师：王金忠教授申请学位：工学硕士学科：材料科学与工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2016年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN253U.D.C.:31.Dis

2、sertationfortheMasterDegreeofEngineeringMATERIALANALYSISANDPERFORMANCESTUDYOFLARGE-COREENERGYFIBERCandidate：MaHonghuSupervisor：Prof.WangJinzhongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsScienceandEngineeringSchoolofMaterialsScienceandAffiliation：Eng

3、ineeringDateofDefence：July,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要大芯径能量光纤作为新一代信息与能量传输媒介，相对单模光纤而言其传播模式为多种模式传播、纤芯尺寸较大、光耦合难度相对单模光纤而言较容易，但是其缺点为传输损耗系数较大、生产制备工艺相对较难等。相比小芯径单模石英光纤而言，大芯径能量光纤能够传输更多能量，在高能量传输领域具有重要的应用前景，尤其在激光传输等领域，越来越引起科研工作者的关注

4、。为促进我国大芯径能量光纤产业的发展作为“863”项目的子课题，本论文主要研究内容包括：对比分析五种大芯径能量光纤成分以及分析通过两步法制备的氟掺杂光纤预制棒成分、不同氟含量掺杂对大芯径能量光纤传输性能的影响作为出发点，着重分析成分以及不同光纤预制棒生产工艺及相应拉制工艺对光纤形貌及性能的影响。结果表明不同光纤生产工艺生产的大芯径能量光纤对裸光纤表面以及断面有明显的影响，并且对于（OVD+MCVD）两步法生产工艺生产的大芯径能量光纤通过调整反应原料配料比、蒸发压力、靶棒的移动速度以及修正系数等生产工艺参数也同样影响着光纤形貌与性能；包层

5、氟含量为1.25%相比包层氟含量为0.52%可明显减少光纤预制棒制备过程中所产生以及吸附的水分子和光纤存在水峰值，并且降低光纤玻璃网络的应变键进而提高了光纤传输损耗性能。针对大芯径能量光纤在特殊环境下的应用，尤其是在辐照环境、高低温温差相对较大的环境下的应用，结合高低温循环设备，着重研究了高低温循环对国产大芯径能量光纤传输损耗系数的影响规律，探讨了在高低温循环下大芯径能量光纤传输损耗机理进行探讨。实验利用相关高低温设备通过测试大芯径能量光纤在-100℃～100℃温度范围内光纤透过率的变化状况，进而研究温度对大芯径能量光纤传输损耗的影响。

6、实验结果表明大芯径能量光纤在光纤常用第一窗口（850nm波段）传输损耗系数随着温度的变化呈波动性变化，并且在整个温度区间内其传输损耗系数在2.543dB/km到4.237dB/km范围内波动；研究还发现，经过高低温循环实验测试后，光纤纤芯与包层处未产生顺磁性缺陷，这说明在此温度范围内光纤化学键（O-Si-O）未发生断键情况；最后通过建立相关模型解释光纤在高低温循环实验所产生的传输损耗的机理。针对辐照模拟实验，利用CASINO软件模拟电子在光纤中的能量分布状况，最终确定大芯径能量光纤辐照能量方案为93KeV以及260KeV。关键词：大芯径

7、能量光纤；成分分析；高低温测试；辐照模拟-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractLarge-coreenergyfiberasanewgenerationofinformationandenergytransmissionmedium,relativestosinglemodefiberitsmodeoftransmissionforavarietyofmodesofcommunication,coresizelarger,optocouplersyntheticdifficultywithsingle-modefiberm

8、oreeasily,butthedisadvantageiswhichtransmissionlosscoefficientislargerandtheproductionofpreparationproc