現(xiàn)在世界上幾個(gè)較先進(jìn)的研究機(jī)構(gòu)都在進(jìn)行非CVD方法制備摻稀土Yb3+材料的研究,到目前為止,僅有法國(guó)Limoges(利蒙吉斯)大學(xué)和瑞士的Bem(伯爾尼)大學(xué)于2009年10月份在AppliedOptics上報(bào)道了他們使用非化學(xué)沉積法制備出了高效率摻Y(jié)b3+大纖芯的光纖,他們使用顆粒度為0.5μm的材料,摻雜濃度為3600ppm,數(shù)值孔徑NA=O.46,用975nm激光泵浦,轉(zhuǎn)換效率為74%,雖然他們的結(jié)果并不十分令人驚喜,但是說(shuō)明利用非CVD方法制備摻Y(jié)b3+材料是完全可行的。由于該方法使用粉末顆粒狀材料進(jìn)行熔融,在制備工藝中必須解決幾個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題:
首先,要保證熔融的環(huán)境是在氧化氣氛下進(jìn)行,排除掉Yb3+變?yōu)閅b2+的變價(jià)問(wèn)題,否則就將失去激光特性;
其次,熔融工藝要保證材料的充分熔化,排除幾種材料顆粒分布的不均勻和熔化的不均勻,形成完整的玻璃態(tài)網(wǎng)格結(jié)構(gòu);
最后,要保證充分排除氣體,消除氣泡,否則,這些氣泡在光纖中將造成很強(qiáng)的散射。
因此,選擇納米尺度的粉末材料,在保證不變價(jià)的條件下,使用高出材料熔點(diǎn)的高溫進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間熔融是制備出理想摻雜稀土材料的關(guān)鍵。
除了制備出理想的纖芯材料之外,如何使該種材料的尺寸和形狀符合特種光纖預(yù)制棒排布和拉制光纖的要求,也是必須解決的問(wèn)題。
通過(guò)對(duì)多種非CVD方法的探索與研究,經(jīng)過(guò)3年多時(shí)間的實(shí)驗(yàn),選擇了一種新的粉末熔煉方法,制備出了高濃度摻Y(jié)b3+的纖芯材料,經(jīng)過(guò)對(duì)材料的吸收光譜測(cè)量,證明它在波長(zhǎng)范圍為850-980nm處具有強(qiáng)烈的吸收作用
此方法具有制作簡(jiǎn)單靈活的特點(diǎn),結(jié)合PCF的堆疊一拉絲工藝,更凸顯出對(duì)于多種不同結(jié)構(gòu)摻雜PCF制備的靈活性,如大模面積下保持單模傳輸、內(nèi)外包層數(shù)值孔徑可調(diào)、易實(shí)現(xiàn)偏振輸出,可進(jìn)行多芯相干合成等,這些都對(duì)研制超大功率摻雜PCF激光器極為有利。就摻雜石英材料本身而言,其熱穩(wěn)定性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于高溫熔融法制備的摻稀土多組分玻璃,并具有更大的激光閡值。此工藝的成功,開辟了多種稀土離子單摻或共摻石英玻璃制備的新途徑,為其它摻雜石英玻璃的制備提供了多種可能(包括摻雜稀土離子濃度和組分的調(diào)節(jié)),因此為摻稀土光纖、石英玻璃等材料更廣泛的應(yīng)用提供了有利保障。
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