【摘 要】
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位于2 μm波段的掺Tm3+固体激光器由于在医疗手术、激光雷达、大气污染监测等领域具有极其广泛的应用,因而成为国内外研究的热点.目前,2 μm波段激光玻璃光纤存在着制备
【机 构】
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华南理工大学光通信材料研究所,发光材料与器件国家重点实验室,广东,广州,510641
【出 处】
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第七届中国功能玻璃学术研讨会暨新型光电子材料国际论坛
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位于2 μm波段的掺Tm3+固体激光器由于在医疗手术、激光雷达、大气污染监测等领域具有极其广泛的应用,因而成为国内外研究的热点.目前,2 μm波段激光玻璃光纤存在着制备工艺不成熟,玻璃热稳定性不高,光纤损耗较大,激光输出功率和斜率效率较低等问题.锗酸盐玻璃作为一种重要的多组分中红外玻璃,以其适中的声子能量、良好的热稳定性、较高的化学稳定性和机械强度引起了人们极大的关注.因此,本文开展了2 μm波段氟锗酸盐激光玻璃光纤的研制工作.通过吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命以及热分析等测试,优化了Yb3+/Tm3+ 共掺氟锗酸盐玻璃的配方以及玻璃熔制、退火等工艺参数,并对玻璃的光谱参数进行了计算.将精密退火的大块玻璃进行钻孔、切割、抛光、超声波清洗等一系列处理后,利用管棒法制备出了光纤预制棒,最终在984℃成功地拉制出了高度透明的无析晶、分相、低羟基含量的氟锗酸盐光纤.研究结果表明,纤芯和包层的玻璃转变温度Tg分别为635.3和653.1℃,较高的Tg有利于提高光纤的抗损伤阈值和高功率的激光输出,同时,两者的△T均大于120℃,这表明光纤具有良好的热稳定性.热膨胀曲线的测试表明纤芯和包层的热膨胀系数差小于5×10-7/K,这说明两者之间的匹配性很好.吸收光谱表明纤芯和包层的羟基吸收系数αOH-均在0.1cm-1左右,这对降低无辐射跃迁几率和减小光纤损耗非常有利.XRD的测试结果进一步证实了光纤中没有出现析晶现象.图1给出了CCD光学显微镜下光纤端面的照片,从图中可以看出光纤的圆度和同心度都很高,且没有气泡、条纹等缺陷.纤芯和包层的直径分别约为30和250 μm,光纤的数值孔径NA为0.166,归一化频率V为7.819,计算得出可能的激光模式约为30.这些研究结果表明：这种Yb3+/Tm3+共掺的氟锗酸盐玻璃光纤有望应用在2 μm波段固体激光器中.
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