氧化锗空芯光波导的制备与性质研究

论文摘要

本课题介绍了二氧化锗全反射型空芯光波导的特点及应用，并采用酸诱导液相沉积法在石英玻璃管内壁上生长二氧化锗内反射膜，GeO2能够与OH-离子反应生成可溶性锗酸根离子，从而使GeO2在氨水和氢氧化钠溶液中的溶解度大大提高。通过向所合成的锗酸根离子前驱液中加入酸，使锗酸根离子被逐步分解为GeO2溶质析出。将酸化的锗酸根离子水溶液通入石英毛细管，可在毛细管内壁上逐渐液相沉积生长出GeO2陶瓷膜。将试样在GeO2的熔点（1115℃）附近热处理，可以得到致密的GeO2膜。本课题通过控制前驱液的制备参数，酸诱导液相沉积反应过程以及热处理的工艺参数，对二氧化锗反射膜的形貌、物相结构、厚度以及空芯光波导对二氧化碳激光传输损耗进行了研究和讨论，最终获得较佳的制备工艺。实验结果表明GeO2-氨水体系制备的GeO2空芯光波导对二氧化碳激光的直线传输损耗为0.19dB/m-2.44dB/m。当前驱体的固含量从5%增大到7%制备的二氧化锗空芯光波导的传输损耗降低，前驱体的固含量为8%和9%制备的空芯光波导的传输损耗大于固含量为7%。随着沉积时间、沉积次数和pH的增大，制备的二氧化锗空芯光波导的传输损耗先降低后增大。传输损耗随pH的改变总体上变化不大。当采用硝酸、硫酸和磷酸做为诱导酸时，硝酸制备的空芯光波导的损耗最大，磷酸为诱导酸制备的空芯光波导的传输损耗最小。当烧结温度从1110℃增长到1130℃时，制备的二氧化锗空芯光波导的传输损耗逐渐降低。当烧结温度为1140℃和1150℃时，制备的样品的光波导的小。GeO2-氢氧化钠体系制备的GeO2空芯光波导对二氧化碳激光的直传输损耗要大于烧结温度为1130℃制备的样品。随着热处理时间的增大直线传输损耗先降低后又增大；冷却到室温取出的空芯光波导的传输损耗比在高温取出的空芯线传输损耗为0.18dB/m-2.70dB/m。其他参数不变的情况下，随着前驱体的固含量的增加直线传输损耗逐渐变小；随着沉积时间的增长直线传输损耗先增大然后逐渐降低；随着沉积次数和pH的增加传输损耗逐渐变大；传输损耗随热处理温度和热处理方式的变换情况与二氧化锗-氨水体系的变化情况相同；随着热处理时间的增大直线传输损耗先降低后又增大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 2激光的特点，应用及局限性'>1.1 CO₂激光的特点，应用及局限性
• 1.2 空芯光波导
• 1.2.1 实心光波导的局限性
• 1.2.2 空芯光波导传输红外激光的优点
• 1.2.3 全反射型空芯光波导的基础理论
• 1.2.4 目前全反射型空芯光波导存在的问题
• 2的性质及应用'>1.3 GeO₂的性质及应用
• 1.4 二氧化锗空芯光波导的制备方法
• 1.4.1 化学气象沉积（CVD）
• 1.4.2 溶胶-凝胶法
• 1.4.3 液相沉积法（LPD）
• 1.5 课题的意义目的
• 2-氨水体系液相沉积二氧化锗空芯光波导的制备'>第二章 酸诱导 GeO₂-氨水体系液相沉积二氧化锗空芯光波导的制备
• 2.1 主要试剂
• 2.2 实验所用的主要仪器
• 2.3 测试表征手段
• 2.4 实验过程
• 2.5 不同参数样品的制备
• 2.6 结果与讨论
• 2.6.1 前驱液的固含量对二氧化锗基空芯光波导的影响
• 2.6.2 沉积时间对二氧化锗基空芯光波导的影响
• 2.6.3 沉积次数对二氧化锗基空芯光波导的影响
• 2.6.4 前驱液 pH 对二氧化锗基空芯光波导的影响
• 2.6.5 诱导酸对二氧化锗基空芯光波导的影响
• 2.6.6 热处理温度对二氧化锗基空芯光波导的影响
• 2.6.7 热处理时间对二氧化锗基空芯光波导的影响
• 2.6.8 热处理方式对二氧化锗基空芯光波导的影响
• 2.7 本章小结
• 2-NaOH 体系液相沉积二氧化锗空芯光波导的制备'>第三章 酸诱导 GeO₂-NaOH 体系液相沉积二氧化锗空芯光波导的制备
• 3.1 主要试剂
• 3.2 实验所用的主要仪器
• 3.3 测试表征手段
• 3.4 实验过程
• 3.5 不同参数样品的制备
• 3.6 结果与讨论
• 3.6.1 锗酸根离子水溶液的固含量对二氧化锗基空芯光波导的影响
• 3.6.2 沉积时间对二氧化锗基空芯光波导的影响
• 3.6.3 沉积次数对二氧化锗基空芯光波导的影响
• 3.6.4 pH 对二氧化锗基空芯光波导的影响
• 3.6.5 诱导酸对二氧化锗基空芯光波导的影响
• 3.6.6 热处理温度对二氧化锗基空芯光波导的影响
• 3.6.7 热处理时间对二氧化锗基空芯光波导的影响
• 3.6.8 热处理方式对二氧化锗基空芯光波导的影响
• 3.7 本章小结
• 今后研究工作的设想
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文