新型掺镱增益导引折射率反导引光纤的特性与制备分析

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1、-------摘要增益导引-折射率反导引（GG-IAG）光纤的提出，为设计光纤激光器提供了一种新的途径，克服了传统光纤激光器的局限，有效解决了在增大纤径时产生的非线性效应。本论文主要对GG-IAG光纤的理论基础、制备工艺和在光纤激光器中的应用等方面进行研究，具体内容如下：（1）对GG-IAG光纤中的各参数进行公式推导及理论计算，主要通过分析掺杂光纤的复折射率和掺杂浓度的关系，得到在光纤折射率差Δn确定10-3数量级时，掺杂浓度应为1022cm-3左右；研究了光纤的模式增益阈值和在光纤激光器中的泵浦阈值，主要为后面的

2、多组分磷酸盐玻璃配方设计和光纤制备提供理论支持。（2）从Yb3+离子的能级原理出发，研究了掺Yb3+离子的能级结构特点以及吸收、发射光谱特性；再结合掺Yb3+磷酸盐玻璃的特点和激光特性，给出光纤纤芯和包层配方，根据配方制备激光玻璃，并测试了它们的密度、折射率、透过率、吸收曲线等，从而计算受激发射截面和自发辐射寿命，掺杂浓度等参数；经过计算玻璃样品1的发射截面为5.2310-23cm2，荧光寿命为τ=0.6ms，其整体的性能欠佳，需要继续优化配方和熔制流程。（3）对光纤的制备工艺进行研究；分析了预制棒拉制过程中的温

3、度场分布，当控制温度场分布近似于稳态分布时，光纤拉丝的温度可以降到最低,这时对外包层结构影响最小；并利用多用途挤管机制备出了合适尺寸的芯棒和套管，随后利用拉丝塔制备出GG-IAG光纤，对制备工艺中可能引入的误差进行分析，为制备高质量的GG-IAG光纤打下基础。（4）提出了在光纤切割磨抛后对端面进行酸泡处理，提高了光纤端面的平整和光滑度，提高了GG-IAG光纤的激光负载能力。关键词：增益导引-折射率反导引光纤，掺镱磷酸盐玻璃，制备工艺，增益阈值I-----------万方数据-----------AbstractTh

4、eproposedofgain-guidedandindexanti-guidedfiberprovideanewwayforthedesignoffiberlaserstoovercomethelimitationsoftraditionalfiberlasers,Whichisaneffectivesolutiontoreducelineareffectswhenincreasingfiberdiameter.ThemainaspectofthispaperarethetheoreticalbasisforGG

5、-IAGfiberandpreparationtechnologyandapplicationsinfiberlasersandotherstudies,Detailsareasfollows:(1)StudyGG-IAGfiberforeachparameterintheformuladerivationandtheoreticalcalculations,Theinfluenceofvariousparametersontheperformanceoftheopticalfiber.Bycontrast,toa

6、chievethemostoptimizeddesign;providetheoreticalsupportformulti-componentformulationandpreparationofphosphateglassfiberbehind.(2)FromtheprincipleofYb3+ionslevelsstudiedYb3+-dopedandtheionenergylevelstructurecharacteristicabsorptionandemissionspectralcharacteris

7、tics;then,combinedthecharacteristicsofYb3+-dopedphosphateglassandthefibercoreandcladdinggiveformulation.accordingtotherecipewepreparedLaserglassandtestedfortheirdensity,refractiveindextocalculatingthestimulatedemissioncrosssectionandthespontaneouslifetime,Thef

8、inalevaluationoftheoverallperformanceoftheglass,pointedoutthedirectionofimprovement.(3)Studytheprocessforthepreparationofopticalfiberresearch.Analysisofperformdrawingprocesstempera