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基于惯性约束核聚变以及激光加工等领域对高功率光纤激光器的需求，使掺杂Yb3+离子的光纤激光器成为研究的热点，大模场Yb3+离子掺杂石英光子晶体光纤作为高功率光纤激光器的工作物质，具有十分重要的研究意义。目前，国内外制备Yb3+离子掺杂石英光子晶体光纤的方法主要是改进的化学气相沉积法(MCVD)，但该方法限制了芯棒尺寸，难于实现大模场掺Yb石英光子晶体光纤的制备。溶胶凝胶法可以克服MCVD方法对芯棒尺寸的限制。因此，它在制备稀土掺杂大模场石英光子晶体光纤方面具有一定优势。本工作旨在采用溶胶凝胶方法研究Yb掺杂的石英芯棒，将其制成预制棒，拉成PCF光纤，初步评估其激光性能。
本论文包括五个部分:文献综述;试验方法与理论基础;Sol-Gel法制备Yb3+掺杂石英玻璃物理化学性质及光谱性质的研究;掺Yb3+石英光子晶体光纤的制备与激光性能研究;结论。
论文首先在文献综述中介绍了掺Yb3+光纤的光谱特性以及光纤激光器的应用背景、掺Yb3+光纤激光器的研究进展。详细介绍了溶胶-凝胶法制备SiO2块体玻璃的一般过程，以及溶胶-凝胶的特点和在光纤方面的应用。然后提出了本论文的研究思路。
论文的第二部分介绍了本文的研究方法，包括实验的样品制备、性能测试以及光谱参数的理论计算。
论文的第三部分是本论文的核心部分。详细介绍了掺Yb3+石英玻璃的物化性能和光谱性质，计算了Yb3+离子在石英玻璃中的受激发射截面、荧光寿命等参数。研究了Al单掺和Al、P共掺Yb3+石英玻璃的密度、折射率以及光谱性质，样品0.3Yb2O3-2.4Al2O3-2.4P2O5-94.9SiO2的σemi×τ值达到了0.94pm2×ms。采用红外光谱和O(1)s电子的XPS能谱分析了Al3+离子和p5+离子对玻璃中OH基含量的影响，所得样品的最低OH含量为9.6ppm。
在论文的第四部分，制备了Yb3+掺杂的石英光子晶体光纤，并测试了光纤的激光性能，得到了32W的激光输出。
最后是本论文的结论部分，总结了全文的实验结果，同时指出本实验研究存在的不足和需要进一步研究之处。