【摘 要】
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目前,光纤材料正在往红外光波段发展。晶体光纤兼具了晶体的耐高温、高热导率、高损伤阈值、高非线性效应阈值等优势,以及传统光纤的波导特性强、散热面积大、易集成等优势。因此,晶体光纤被看作是中红外甚至远红外波段进行低损耗高功率传导的首选材料。本论文采用纤芯熔融法制备晶体光纤,利用玻璃材料天然良好的高温易拉丝性能,当温度升至玻璃包层软化到一定程度且纤芯为流动性强的熔融物时,在玻璃包层约束下拉制出直径小且均
【基金项目】
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广州市重点研发项目“激光光纤材料研究”（202007020003）
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目前,光纤材料正在往红外光波段发展。晶体光纤兼具了晶体的耐高温、高热导率、高损伤阈值、高非线性效应阈值等优势,以及传统光纤的波导特性强、散热面积大、易集成等优势。因此,晶体光纤被看作是中红外甚至远红外波段进行低损耗高功率传导的首选材料。本论文采用纤芯熔融法制备晶体光纤,利用玻璃材料天然良好的高温易拉丝性能,当温度升至玻璃包层软化到一定程度且纤芯为流动性强的熔融物时,在玻璃包层约束下拉制出直径小且均匀,长度较长并适用于工业化批量生产的晶体纤芯/玻璃包层复合材料光纤,结合晶体纤芯/玻璃包层复合材料光纤的热处理技术,有利于纤芯晶粒尺寸增大、晶界减少和缺陷减少,进而制备出有高度取向性的晶体光纤。基于本课题组在复合材料光纤研究制备技术以及晶体纤芯复合材料光纤晶化技术的积累,本论文选择Cs I晶体纤芯/硼硅酸盐玻璃包层复合材料光纤作为研究对象,采用纤芯熔融法制备出前驱体光纤,结合电加热晶化后处理技术,改善了纤芯结晶质量。具体研究内容和研究成果如下:（1）采用纤芯熔融法制备了Cs I晶体纤芯/硼硅酸盐玻璃包层复合材料前驱体光纤。热分析表明纤芯和包层满足粘度-熔点匹配性,扫描电子显微镜观察发现制备的前驱体光纤中纤芯和包层满足高温润湿性和热膨胀系数匹配性。元素分析表明包层玻璃的Si元素没有明显扩散进入纤芯的现象,且纤芯中的Cs、I元素也没有明显扩散进入包层的现象。X射线衍射分析和拉曼光谱分析表明,直接拉制的复合材料前驱体光纤纤芯为多晶状态。（2）将制备的复合材料前驱体光纤放入退火炉中,热处理的参数为以5℃/min的速度升温至650℃,并在650℃保温3 h,再以0.1℃/h退火至室温。热处理后,Cs I纤芯变得更加致密、连续且无明显晶界,X射线衍射分析、拉曼光谱分析、透射电子显微镜分析等多项测试结果表明,多晶态Cs I纤芯复合材料前驱体光纤经过热处理后纤芯结晶质量明显改善。（3）探讨了Cs I晶体在紫外光和X射线激发下的本征发光以及稀土离子掺杂发光在光纤激光器和光纤放大器等光功能器件的应用前景,探索了Cs I晶体在传输可见至红外光的应用潜力,为Cs I晶体纤芯复合材料光纤的应用奠定了基础。
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