镱铒共掺氟磷酸盐玻璃光纤材料的研究

摘要

经过三十年的风风雨雨，光纤通信技术取得了长足的发展，极大地提升了网络传输的容量，并且在现代信息传输领域扮演着十分重要的角色。与此同时，光通信技术的快速发展在给人们的生活带来便利的同时，也带来了世界范围内的通信产业的日新月异的变化。而氟化物玻璃以其极低的理论损耗、非线性系数小、阿贝数大、折射率低等优点，被公认是一种新型的光纤通信材料，并引起了人们的极大关注。在镱铒共掺的玻璃光纤中，Er3+由于自身电子层性质的限制很难达到离子束反转的条件，而在玻璃系统中加入Yb3+后，由于镱铒离子间存在着十分高效的能量传递的过程，可以极大的提升泵浦效率从而改善此光纤器件的发光性能。
　　本文简要介绍了镱铒离子的能及结构及发光机理，并通过实验优化了基质和稀土掺杂玻璃的配方，经过测试证明了本实验制备的稀土掺杂氟磷酸盐玻璃具有优良的光学性能和物化性能，证实了在铒的浓度为0.8mol％、镱铒比为6∶1时，此玻璃系统的吸收截面∑σabs=25.3761×104pm2、发射截面σemit=25.134×10-21 cm2均达到最大值。
　　用此玻璃拉制出的光纤也具有较好的增益，在其工作波长1550nm处的单位长度增益为4.385dB/cm，性能较为优秀。为了达到与泵浦光更佳的耦合效果，光纤设计成双包层，纤芯半径r1=3.2 um，内包层半径r2=32um，外包层半径r3=65um，纤芯与包层的数值孔径NA纤芯=0.18，两个包层间的数值孔径NA包层=0.4。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 氟化物玻璃

1．3 掺铒、镱的玻璃光纤

1．4 国内外研究现状

1．5 本文的研究内容

第二章 镱铒共掺氟磷酸盐玻璃的理论基础

2．1 光纤的基本知识

2．2 氟磷酸盐玻璃相关基础介绍

2．3 氟磷酸盐玻璃的析晶动力学

2．4 稀土辐射跃迁发光机理

2．5 镱铒的能及结构和发光机理

2．6 Judd-Ofelt与McCumber理论

第三章 镱铒共掺氟磷酸盐玻璃的制备

3．1 玻璃组分的设计

3．2 基质玻璃的制备

3．3 基质玻璃的性能测试

3．4 稀土掺杂氟磷酸盐玻璃的制备及性能测试

第四章 样品测试结果及讨论

4．1 镱铒共掺氟磷酸盐玻璃的物理性质测试及结果分析

4．2 镱铒共掺氟磷酸盐玻璃的光学性质测试及结果分析

第五章 镱铒共掺氟磷酸盐玻璃光纤的设计制备

5．1 光纤的尺寸设计

5．2 光纤预制棒的制备

5．3 光纤的拉制

5．4 光纤的增益性能模拟与分析

第六章 结论

参考文献