以研究具有强紫外光敏性和宽带光放大功能的光敏有源铒玻璃光纤用特种光学玻璃所涉及的新材料和新工艺基础问题为目标。从锗碲酸盐、铅锗酸盐、铋酸盐及铅硅酸盐等玻璃系统出发,通过调整Ge、Pb、Bi、Sn等掺杂光敏离子的种类、浓度和掺杂方式,寻找和优化紫外光敏玻璃组成。研究多组分铒玻璃光敏性、玻璃物化性能及光学光谱特性。选择物化、机械及光谱性能优越的强光敏多组分铒玻璃作为光纤纤芯材料。探索光敏有源铒玻璃光纤预制棒制备和光纤拉丝工艺技术。研究玻璃组成、浓度调整等对铒光纤预制棒和拉丝工艺的影响,以及上述工艺过程对光敏有源铒玻璃光纤光敏性和光谱特性的影响。旨在解决光敏有源铒玻璃光纤用特种光学玻璃的基本问题,为光敏有源铒玻璃光纤的实用化和最终产业化做技术储备,并有助于建立起我国特种光纤领域的自主知识产权。
摘要通过对多种组成的光敏有源铒玻璃光纤用特种光学玻璃研究,基于对光敏有源光纤纤芯玻璃激光刻写的光敏性、玻璃的光放大性能,以及光纤包层玻璃的选择、纤芯和包层玻璃的匹配性、光敏有源光纤可激光刻写性质几方面的研究分析,筛选出了光敏性强、光谱性质优良的多组分光敏有源玻璃的组成-铋硅酸盐玻璃和锑硅酸盐玻璃。研究了玻璃的组成、工艺、结构和性能(包括成玻性、热稳定性、光谱性能等)的关系。采用几种途径选择了光纤包层玻璃,使包层玻璃不仅折射率和热学性能与纤芯匹配,并为实现光敏有源光纤的激光刻写设计了有效的途径用紫外激光刻写铋硅酸盐和锑硅酸盐光敏有源光纤;用红外飞秒激光刻写铋硅酸盐光敏有源光纤。在有源光放大方面探索了铋离子超宽带荧光机制和荧光的强化方法,为铋离子超宽带荧光应用于光敏有源光纤创造了条件。并且,我们研究了玻璃组成对铒光纤预制棒和拉丝工艺的影响,以及上述工艺过程对光敏有源铒玻璃光纤光敏性和光谱特性的影响。这些研究为光敏有源玻璃实际应用和工业化生产奠定了坚实的理论基础。