氟碲酸盐玻璃光纤的设计、制备及其在中红外超连续光源方面的应用

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1、分类号：0437单位代码：10183氟碲研究生学号：2015511037密级：公开酸盐玻璃光纤的设计、吉林大学制备及博士学位论文其在中红外超连续光源方面姚传飞的应用姚传飞吉林大2018年6月学氟碲酸盐玻璃光纤的设计、制备及其在中红外超连续光源方面的应用Designandpreparationoffluorotelluriteglassfibersandtheirapplicationinmid-infraredsupercontinuumgeneration作者姓名：姚传飞专业名称：微电子学与固体电子学研究方向：特种玻璃光纤与器件指导教师：秦冠仕教授学位类别：理学博士培养单位：电子科学

2、与工程学院论文答辩日期：2018年06月06日授予学位日期：年月日答辩委员会组成：姓名职称工作单位主席宣丽研究员/博士生导师长春光学精密机械与物理研究所委员吕景文教授/博士生导师长春理工大学宋宏伟教授/博士生导师吉林大学张大明教授/博士生导师吉林大学秦伟平教授/博士生导师吉林大学吴长锋教授/博士生导师南方科技大学未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用(但纯学术性使用不在此限)。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士学位论文原创性声明本人郑重声

3、明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士

4、学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：□硕士■博士学科专业：微电子学与固体电子学论文题目：氟碲酸盐玻璃光纤的设计、制备及其在中红外超连续光源方面的应用作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：作者联系电话：摘要2-5μm波段全光纤超连续光源在红外制导、光电对抗、大气通信、医疗、污染监测、化学气体及危险品监测等领域有着重要应用。目前实现高平均功率（>10W）2-5μm波段超连续光源所用的非线性介质是一种重金属氟化物玻璃光纤——氟化锆基玻璃光纤，其组分为53ZrF4-20BaF2-4LaF3-3AlF3-20NaF（简称ZBLAN）

5、。然而，ZBLAN玻璃光纤的化学稳定性和热稳定性都较差，在空气中使用时容易发生潮解，且其玻璃转变温度仅为265℃，这在一定程度上影响了ZBLAN玻璃光纤在实用化高功率中红外光源研制中的应用。因此，为了进一步提高中红外超连续光源的性能和研制实用化高功率中红外超连续光源，探索具有高化学和热稳定性的新型中红外玻璃光纤是很有必要的。在攻读博士期间，作者围绕着新型中红外玻璃材料、中红外玻璃光纤设计与制备、高功率中红外超连续光源研制等方面进行了系统的研究，取得了以下研究结果：（1）通过优化玻璃组分探索出了具有高化学稳定性和热稳定性的氟碲酸盐玻璃体系，其组分为TeO2-BaF2-Y2O3（TBY），

6、该类玻璃具有宽的光学透过窗口（0.4-5.5μm）、好的抗潮解能力、高的玻璃转变温度（∼425oC）；并通过优化拉制工艺制备出一系列氟碲酸盐玻璃光纤。（2）设计并制备了一种高数值孔径的氟碲酸盐玻璃光纤，其纤芯为TBY玻璃，包层为AlF3–BaF2–CaF2–YF3–SrF2–MgF2–TeO2(ABCYSMT)玻璃，在400-6000nm波长范围内的数值孔径都大于1.1；利用60cm长的纤芯直径为7μm的高数值孔径氟碲酸盐玻璃光纤作为非线性介质，使用波长为1980nm的超短脉冲光纤激光器作为泵浦源，研制出平均功率为10.4W、光谱范围覆盖947-3934nm的超连续光源，其光—光转换效

7、率为~65%。上述结果表明，氟碲酸盐玻璃光纤可用于研制高平均功率中红外波段超连续光源。（3）进一步对高数值孔径氟碲酸盐玻璃光纤进行拉锥处理，制备出了色散渐变的高数值孔径氟碲酸盐玻璃光纤，光纤初始芯径为7μm，最细芯径为1.4μm，光纤拉锥区长度为~1.7cm，未拉锥区长度为~2cm；利用该色散渐变光纤作为非线性介质，使用2μm飞秒光纤激光器作为泵浦源，实现了光谱范围覆盖600-5200nm的超连续相干光源，其最大输出功率为380mW，光—光转换