铋掺杂磷/锗酸盐玻璃与光纤制备及性能研究
发布时间：2021-04-17 09:42
铋掺杂玻璃与光纤具有覆盖整个石英光纤低损耗窗口的超宽带近红外发光（900-1700 nm）,被认为是制备新一代光纤放大器和宽带可调谐光纤激光器的增益介质。目前为止,人们在多个玻璃体系观察到了铋的近红外发光。然而以下问题严重束缚了铋光纤与器件的发展:（1）铋近红外发光特性和玻璃结构之间的关系尚不明晰;（2）铋石英光纤中铋浓度极低导致其吸收弱,增益低;（3）目前尚无铋掺杂激光玻璃适合管棒法制备光纤。为解决这些问题,本论文选取磷/锗酸盐体系为研究对象,系统研究了铋近红外发光与玻璃结构的关系,据此获得了新型铋掺杂玻璃,用管棒法成功制备了多组分锗酸盐玻璃光纤,获得主要结果如下:1、基于我们的研究基础并考虑到光纤拉制设备的限制,首先,我们选择在成纤性能良好且拉丝温度较低的铋掺杂锌铝磷酸盐玻璃中展开研究。通过改变氧化铝和氧化锌的掺杂浓度,铝配位结构在AlO4、AlO5、AlO6间相互转化,引起PO4基团桥氧个数及玻璃网络聚合度的变化。玻璃中AlO4增加可降低铋周围晶体场场强,导致铋近红外发光...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光纤通信系统工作原理图
华南理工大学硕士学位论文系统中，在一定的距离传输之后必须使用光信号放大器对光信号进行放，以适应进一步的传输。早期的光纤通信系统，采用在一定距离之后对-光转换的形式，先将光信号转化为电信号之后再进行放大，最后再转传输，这样就使得整个通信系统的构成更加复杂，也无法在密集波分复随后，光放大器的研制成功，使人们可以直接在远距离传输中对光信号和再生。这就极大的提高了系统的传输速度。纤通信系统中主要使用的是光纤放大器。随着各种发光在近红外波段的发现和探索，覆盖不同波长范围的光纤放大器被制备出来。根据放大器的不同，这里简单将光纤放大器分为稀土离子掺杂光纤放大器、光纤拉金属离子宽带光纤放大器三类进行介绍。
1.4 铋掺杂近红外玻璃光纤材料的研究现状1999 年，日本大阪大学研究者 Fujimoto 在铋掺杂 SiO2玻璃中首次发现了 Bi 的近红外发光。发光峰位于 1132 nm，半高宽高达 150 nm，荧光寿命达到 650 μs。并预测该材料可作为实现近红外波段激光输出的增益介质[4]。2001 年，Fujimoto 和 Nakatsuka 使用熔融淬冷法成功制备铋掺杂铝硅酸盐玻璃，系统研究了该玻璃的发光，从玻璃的透过谱可以看到，该玻璃体系中存在 500，700，800 nm附近三个特征吸收峰。通过进一步的证实，三个特征吸收带来自铋的吸收。研究不同泵浦下的发射光谱显示，在 500，700，800 nm 激光光源的激发下，发射峰位分别位于 1140，1120，1260 nm，半高宽高达 300 nm，远远大于稀土离子的发射光谱的半高宽。他也根据提出铋的近红外发光中心的并非来自 Bi3+和 Bi2+。他认为发光来自更高价态的 Bi5+，但并没有确切的实验证据。随后在 2003 年，两人在该玻璃组分中演示了 1.3 μm 处的光放大。光增益为 1.19，增益系数 0.663 cm-1[5]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Bismuth-doped germanate glass fiber fabricated by the rod-in-tube technique[J]. 张子扬,曹江坤,郑嘉裕,彭明营,徐善辉,杨中民. Chinese Optics Letters. 2017(12)
本文编号：3143235
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光纤通信系统工作原理图
华南理工大学硕士学位论文系统中，在一定的距离传输之后必须使用光信号放大器对光信号进行放，以适应进一步的传输。早期的光纤通信系统，采用在一定距离之后对-光转换的形式，先将光信号转化为电信号之后再进行放大，最后再转传输，这样就使得整个通信系统的构成更加复杂，也无法在密集波分复随后，光放大器的研制成功，使人们可以直接在远距离传输中对光信号和再生。这就极大的提高了系统的传输速度。纤通信系统中主要使用的是光纤放大器。随着各种发光在近红外波段的发现和探索，覆盖不同波长范围的光纤放大器被制备出来。根据放大器的不同，这里简单将光纤放大器分为稀土离子掺杂光纤放大器、光纤拉金属离子宽带光纤放大器三类进行介绍。
1.4 铋掺杂近红外玻璃光纤材料的研究现状1999 年，日本大阪大学研究者 Fujimoto 在铋掺杂 SiO2玻璃中首次发现了 Bi 的近红外发光。发光峰位于 1132 nm，半高宽高达 150 nm，荧光寿命达到 650 μs。并预测该材料可作为实现近红外波段激光输出的增益介质[4]。2001 年，Fujimoto 和 Nakatsuka 使用熔融淬冷法成功制备铋掺杂铝硅酸盐玻璃，系统研究了该玻璃的发光，从玻璃的透过谱可以看到，该玻璃体系中存在 500，700，800 nm附近三个特征吸收峰。通过进一步的证实，三个特征吸收带来自铋的吸收。研究不同泵浦下的发射光谱显示，在 500，700，800 nm 激光光源的激发下，发射峰位分别位于 1140，1120，1260 nm，半高宽高达 300 nm，远远大于稀土离子的发射光谱的半高宽。他也根据提出铋的近红外发光中心的并非来自 Bi3+和 Bi2+。他认为发光来自更高价态的 Bi5+，但并没有确切的实验证据。随后在 2003 年，两人在该玻璃组分中演示了 1.3 μm 处的光放大。光增益为 1.19，增益系数 0.663 cm-1[5]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Bismuth-doped germanate glass fiber fabricated by the rod-in-tube technique[J]. 张子扬,曹江坤,郑嘉裕,彭明营,徐善辉,杨中民. Chinese Optics Letters. 2017(12)
本文编号：3143235
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