双包层铒镱共掺光纤的制备及其激光性能研究

作     者：张泽学 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李进延

授予年度：2011年

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 0702[理学-物理学] 

主      题：反向沉积 改进的化学气相沉积法 铒镱共掺 磷硅酸盐 

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。