抗輻照有源玻璃及光纖材料制備與特性研究.pdf

1、有源光纖已被廣泛地應(yīng)用在光纖激光器和光纖放大器中。與傳統(tǒng)的有源光器件相比,光纖激光器與光纖放大器具有可靠性好、效率高、光束質(zhì)量高、重量輕及體積小等優(yōu)點(diǎn),特別適合用在一些惡劣的輻照環(huán)境中,如核設(shè)施內(nèi)部檢測(cè)、空間通信等。然而要實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用首先必須解決有源光纖的輻照性能問題。研究表明,高能輻照可在光纖中形成大量色心,從而導(dǎo)致器件性能下降甚至失效。
　　本文研究了伽馬射線輻照對(duì)摻鉺(Er)或摻鐿(Yb)硅酸鹽玻璃和摻鐿雙包層光纖光學(xué)性能的

2、影響,通過(guò)在玻璃組分中引入一定量的鈰離子可以有效抑制輻致色心的形成,從而提高了樣品的抗輻照性能。利用改進(jìn)化學(xué)氣相沉積法(Modified Chemical Vapor Deposition,MCVD)工藝制作出能夠在輻照環(huán)境下穩(wěn)定使用的雙包層鐿鈰共摻光纖。獲得的主要成果如下:
　　(1)伽馬射線輻照導(dǎo)致的暗化效應(yīng)可以在玻璃基質(zhì)中形成大量色心,使樣品在400nm附近出現(xiàn)一個(gè)非常強(qiáng)的寬吸收帶,其吸收帶邊緣可延伸至近紅外區(qū)。同時(shí)部分Yb

3、3+可通過(guò)俘獲電離自由電子轉(zhuǎn)變成Yb2+。
　　(2)在980nm半導(dǎo)體激光器(LD)激發(fā)下泵浦能量可通過(guò)上轉(zhuǎn)換過(guò)程從Er3+和Yb3+傳遞給輻致色心,從而導(dǎo)致熒光壽命下降。在測(cè)試過(guò)程中輻照過(guò)的樣品出現(xiàn)了漂白現(xiàn)象。
　　(3)在玻璃中引入一定量的鈰離子可以有效抑制輻致色心的形成,提高樣品的抗輻照能力。鈰離子的吸收帶主要位于紫外和中紅外波長(zhǎng)區(qū)域,遠(yuǎn)離光纖的工作波長(zhǎng)。
　　(4)利用MCVD工藝結(jié)合溶液摻雜法制備的雙包層鐿