双包层铒镱共掺光纤的制备及其激光性能研究

论文摘要

随着高速率光纤通信系统的快速发展，在1530nm-1565nm波段，高功率光纤放大器（功率大于1W）在非线性信号处理、高速率光信号数据传输方面，引起了广泛的关注。最近，通过能量传递，用镱离子敏化铒离子，实现高功率信号输出的双包层铒镱共掺光纤放大器成为了关注的焦点。因此，利用改进的化学气相沉积法（MCVD，modified chemical vapor deposition）工艺，制备铒镱共掺光纤就成为了研究的重点。本文，利用MCVD工艺，结合无铝的溶液掺杂技术，并成功摸索了“反向沉积”工艺，制备出了高性能掺磷石英基的铒镱共掺光纤。详细描述了EYDF预制棒制备及其光纤拉制工艺，系统地介绍了利用MCVD法结合反向沉积技术的工艺步骤。在纤芯中大量沉积磷这类高温下极易蒸发的成分上，反向沉积技术表现出了极大的优势。研究表明，利用MCVD反向磷硅酸盐沉积工艺，可以在纤芯中掺杂大量的P而避免Al2O3的引入，而且磷硅酸基质的高声子特性优化了Er、Yb离子间的能量传递性能，极大的抑制了Yb离子的寄生荧光。最后，搭建了双包层铒镱共掺光纤（EYDF，Er/Yb co-doped phosphosilicate fiber）激光器测试系统，分析了光纤激光器的激光阈值和激光光谱特性，并研究了光纤长度和稀土掺杂浓度对激光性能的影响，其中，EY08号光纤，在光纤长度为4m时，获得了3.2W的最大功率输出，斜率效率达30%。实验表明，在磷含量较低的情况下，必须适量稀土掺杂浓度，才能降低团簇，保证好的激光特性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 双包层铒镱共掺光纤的特点及应用
• 1.2 双包层 EYDF 的 MCVD 制备研究进展
• 1.3 课题的目的和意义
• 1.4 本论文的主要内容
• 2 铒镱共掺双包层光纤及其放大器的基本理论
• 2.1 双包层光纤结构与特点
• 2.2 双包层光纤的泵浦技术
• 2.3 EYDFA 的基本理论
• 2.4 铒镱共掺系统能级结构与速率方程
• 2.6 本章小结
• 3 EYDF 的 MCVD 制备工艺及其预制棒性能测试
• 3.1 利用 MCVD 工艺制备 EYDF 预制棒
• 3.2 纤芯共掺杂剂对光纤性能的影响及 EYDF 中共掺杂剂的选取
• 3.3 EYDF 预制棒性能测试与分析
• 3.4 本章小结
• 4 EYDF 激光性能测试与讨论
• 4.1 EYDF 光纤的吸收性能测试
• 4.2 EYDF 的激光性能测试与分析
• 4.3 铒镱共掺光纤高功率放大系统
• 4.4 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 1 攻读硕士学位期间发表论文目录