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中红外玻璃光纤材料及拉曼激光光源研究进展(特邀)

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红外与激光工程 2023年第5期52卷 72-89页

作者：焦亚东贾志旭郭晓慧张成昀秦伟平秦冠仕吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室吉林长春130012

高功率中红外光纤激光光源在前沿科学研究、空间光通信、医学诊断与治疗、环境污染监测和光电对抗等领域有着重要应用。拉曼光纤激光光源输出波长灵活,原则上可以在光纤材料透过窗口范围内获得任意波长激光,是实现中红外激光输出的一种... 详细信息

高功率中红外光纤激光光源在前沿科学研究、空间光通信、医学诊断与治疗、环境污染监测和光电对抗等领域有着重要应用。拉曼光纤激光光源输出波长灵活,原则上可以在光纤材料透过窗口范围内获得任意波长激光,是实现中红外激光输出的一种重要手段。目前,基于硫系玻璃光纤、氟化物玻璃光纤、碲酸盐玻璃光纤等中红外玻璃光纤材料,已实现工作波长位于3.77μm的拉曼光纤激光器、平均输出功率为3.7 W的2231 nm拉曼光纤激光器和波长调谐范围覆盖2~4.3μm的拉曼孤子激光光源。近期,笔者研究组制备出一种具有高热学和化学稳定性、高激光损伤阈值、大拉曼频移和高拉曼增益系数的氟碲酸盐玻璃光纤,并利用其作为非线性介质,先后实现了级联拉曼散射、级联拉曼光纤放大器、波长调谐范围覆盖1.96~2.82μm的拉曼孤子激光以及波长为~4μm的红移色散波,验证了氟碲酸盐玻璃光纤在中红外拉曼光纤激光光源研制方面的应用潜力。主要介绍了氟化物、硫化物及碲酸盐玻璃光纤材料的特点及相应的拉曼激光光源的相关研究进展,并对其未来发展趋势进行了展望。

关键词：拉曼激光红外和远红外激光光纤激光光纤材料

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光纤传感材料在船舶结构健康监测中的应用

舰船科学技术 2020年第12期42卷 181-185页

作者：唐旭朱亚洲沈中祥尹群赵云鹤江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212003 江苏科技大学土木工程与建筑学院江苏镇江212003 中国石油天然气管道工程有限公司河北廊坊065000

船舶在航行过程中所处的环境十分复杂,为了获取船舶自身与周边环境的各种信息,使船舶能够更安全、可靠航行,需要应用船舶监测系统。光纤材料在航空航天与土木结构的监测中已有一定的应用,并且得到不错的反响,也显现出质量轻、监测面广... 详细信息

船舶在航行过程中所处的环境十分复杂,为了获取船舶自身与周边环境的各种信息,使船舶能够更安全、可靠航行,需要应用船舶监测系统。光纤材料在航空航天与土木结构的监测中已有一定的应用,并且得到不错的反响,也显现出质量轻、监测面广、监测数据较为稳定的优势。由此可见,光纤材料正是作为船舶监测系统的一个很好的载体,通过光纤材料在船体结构中的应用,可以实现海况资料的收集、航线优化、隐患排除、预测分析等一系列应用。

关键词：光纤材料监测系统船体结构

全国产光纤材料器件实现高SRS抑制比20.88 kW输出

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中国激光 2021年第21期48卷 186-187页

作者：李峰云黎玥宋华青衣永青楚秋慧张昊宇黄珊郭超舒强颜冬林陶汝茂黄智蒙庞璐沈一泽史仪高聪刘念贺红磊李雨薇刘玙吴文杰王旗华温静汪卓林宏奂王建军景峰中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900 中国电子科技集团公司第四十六研究所天津300220

数万瓦级光纤激光器研究主要面临半导体激光器(LD)亮度不足、非线性效应和热效应严重等问题,其涉及光学系统设计、光纤材料研究和光纤器件制备等多个领域,目前并没有成熟的系统性解决方案,国内鲜有相关公开实验报道。近期,中国工程物理... 详细信息

数万瓦级光纤激光器研究主要面临半导体激光器(LD)亮度不足、非线性效应和热效应严重等问题,其涉及光学系统设计、光纤材料研究和光纤器件制备等多个领域,目前并没有成熟的系统性解决方案,国内鲜有相关公开实验报道。近期,中国工程物理研究院激光聚变研究中心在同带泵浦技术、大模场光纤和倾斜光栅等方向开展了联合研究,在单纤激光输出方面取得重大进展。

关键词：光纤材料光纤激光器光纤器件激光输出非线性效应大模场光纤倾斜光栅实验报道

Mechanism of E' center induced by γ ray radiation in silica optical fiber material

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Nuclear Science and Techniques 2013年第4期24卷 28-31页

作者： LUO Wenyun XIAO Zhongyin WEN Jianxiang YIN Jianchong WU Wenkai CHEN Zhenyi WANG Zihua WANG Tingyun School of Communication and Information Engineering Key Laboratory of Specialty Fiber Optics and Optical Access NetworksShanghai University School of Environmental and Chemical Engineering Shanghai Applied Radiation Institute Shanghai University

The characteristics of the best known defect centers E' in silica optical fiber material irradiated with ray were investigated by ESR at room temperature.A mechanism model of production of the E' center defect was established.The production of E' center includes two processes creation and activation.The strained bonds(or oxygen replacement) in silica networks lead to the creation of new defects whose concentration increases linearly with the dose.The pre-existing defects produce the activation,which tends to saturation.According to this model,the relation of E' center concentration changing with irradiation dose was obtained theoretically.The results are in good agreement with the experimental results.

关键词：光纤材料射线辐射机制石英缺陷中心二氧化硅机理模型缺陷产生

PLC网络控制系统在光纤材料自动化生产线中的应用

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制造业自动化 2017年第5期39卷 19-21页

作者：邵明强王嘉禾张胜超秦卫光久智光电子材料科技有限公司河北065001

针对自动化光纤材料生产线设计,采用网络型PLC控制器、网络型伺服系统、组态软件、工控机、网络服务器及多种传感器等元件组成网络型控制系统,讨论其在自动化光纤材料生产线中的应用。实现生产线的电源系统自动匹配,运动机构自动化,喂... 详细信息

针对自动化光纤材料生产线设计,采用网络型PLC控制器、网络型伺服系统、组态软件、工控机、网络服务器及多种传感器等元件组成网络型控制系统,讨论其在自动化光纤材料生产线中的应用。实现生产线的电源系统自动匹配,运动机构自动化,喂料及气路系统、水循环系统自动调节,故障自诊断等功能。并与上位机、服务器等数据通讯,实现在线检测、远程控制及数据统计,提高石英材料生产线自动化水平和安全性。

关键词：网络控制系统 PLC 组态软件服务器光纤材料

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镱铒公掺多组分玻璃有源光纤芯材料的研究

镱铒公掺多组分玻璃有源光纤芯材料的研究

作者：李丽萍长春理工大学

学位级别：硕士

稀土掺杂有源玻璃光纤在激光测距、光纤放大器、军事及医学领域中的应用很多,特别是由于Yb3+离子具有突出的敏化作用,使得yb3+/Er3+双掺的有源玻璃光纤放大器能够获得更高的输出效率。本文简要介绍了镱、铒离子的能级结构,发光机理... 详细信息

稀土掺杂有源玻璃光纤在激光测距、光纤放大器、军事及医学领域中的应用很多,特别是由于Yb3+离子具有突出的敏化作用,使得yb3+/Er3+双掺的有源玻璃光纤放大器能够获得更高的输出效率。本文简要介绍了镱、铒离子的能级结构,发光机理等,并选择了对稀土离子溶解度很高的磷酸盐玻璃作为基质,在实验基础上,通过优化玻璃配方,最终确定了具有较高折射率的磷酸盐玻璃以此作为有源光纤的纤芯材料。在此基础上,进行不同浓度比例的镱/铒双掺杂的磷酸盐玻璃的制备。对所制得的玻璃样品进行了物理性能和光学性能等项测试,通过Origin、Excel软件画图、计算得到镱/铒共掺磷酸盐玻璃样品的吸收截面σabs、∑σabs、A（S-1）以及σemi、τrad、△λfee等。通过综合对比分析,确定在Er3+掺杂浓度为10.5982×1019ions/cm3, Er3+/Yb3+比值为1：6时的玻璃样品各项性能最佳,适合作为有源光纤的纤芯材料。将A14号配方作为有源光纤的纤芯材料,设计出双包层光纤的各项尺寸分别为：纤芯直径6.5μm、内包层直径为65μm、外包层直径120μm、NA纤芯为0.18、NA包层为0.45,并且拉制出柔韧度较好的玻璃光纤。

关键词：磷酸盐玻璃 Yb3+/Er3+双掺光纤放大器光纤材料

现代纤维艺术中光纤材料在设计领域的应用研究

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化纤与纺织技术 2021年第6期50卷 13-14页

作者：丁玲王欢西安工程大学陕西西安710000

从古至今,纤维艺术因材质的独特性与工艺的多样性而深受大众喜爱。随着时代的飞速发展,科技与艺术结合的现象蔚然成风。基于此,文章从介绍现代纤维艺术入手,首先阐述了新型材料在现代纤维艺术中的创新性,其次对光纤材料的基础特性作出... 详细信息

从古至今,纤维艺术因材质的独特性与工艺的多样性而深受大众喜爱。随着时代的飞速发展,科技与艺术结合的现象蔚然成风。基于此,文章从介绍现代纤维艺术入手,首先阐述了新型材料在现代纤维艺术中的创新性,其次对光纤材料的基础特性作出概述与分析,最后对光纤材料在设计领域的具体应用进行了深入研究。

关键词：现代纤维光纤材料纤维艺术光纤属性服装领域装置艺术

熔融法制备PbSe量子点掺杂的硅酸盐光纤材料

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熔融法制备PbSe量子点掺杂的硅酸盐光纤材料

作者：江慧绿浙江工业大学

学位级别：硕士

近年来,半导体纳米材料（量子点）得到迅速发展。由于量子点（如II-VI, III-IV, IV-VI族元素）独特的光学性质,不同尺寸的量子点表现出不同的光学性质,从而引起人们极大的关注。近年来的研究指出,IV-VI量子点掺杂玻璃具有强的荧光辐射,... 详细信息

近年来,半导体纳米材料（量子点）得到迅速发展。由于量子点（如II-VI, III-IV, IV-VI族元素）独特的光学性质,不同尺寸的量子点表现出不同的光学性质,从而引起人们极大的关注。近年来的研究指出,IV-VI量子点掺杂玻璃具有强的荧光辐射,例如:直径为4~10nm的PbSe量子点掺杂玻璃在1200~2300nm具有强的荧光辐射。作为新型的光纤材料,PbSe量子点掺杂硅酸盐玻璃还未有过详细的报道。本文的工作如下: 首先,采用高温熔融法,首次成功制备了PbSe量子点掺杂硅酸盐玻璃。采用X射线衍射（XRD）仪、透射电镜（TEM）、紫外可见近红外分光光度仪、荧光光谱仪和X射线荧光光谱（XRF）仪等,对玻璃中生成的PbSe量子点的尺寸、密度分布、吸收光谱和荧光发射谱进行了观测与分析。结果表明:我们制备的PbSe量子点粒度分布范围较宽（（5~13）±2nm）、体积比大约为（0.5~1）%。改变热处理温度和时间,可控制玻璃中生成的PbSe量子点的尺寸大小。通过引入配料ZnO,采用二步热处理等方法,可提高玻璃中量子点生成的浓度。光谱测量表明:我们得到的PbSe量子点玻璃具有荧光辐射强、辐射谱较宽（245~808nm）、辐射峰位于常规及长波带通信区域（1546~2757nm）等特点。接着,通过较长时间（五个月）的观测对比,观测了量子点掺杂玻璃辐射光谱特性的时间稳定性。结果表明:本文制备的PbSe量子点掺杂玻璃光谱特性非常稳定,其荧光发射谱不随时间变化。最后,在实验室中,采用熔融拉丝法,将PbSe量子点玻璃拉制成量子点光纤。用光学显微镜、TEM和光谱分析仪等,对量子点光纤的结构、机械性能、光纤中的量子点尺寸及其发射光谱进行了观测与分析。结果表明:我们拉制的量子点光纤直径均匀、表面光滑、光纤为圆截面、直径为60~120μm,其机械性能接近于普通的石英光纤。基于以上的研究,结论是:PbSe量子点硅酸盐玻璃是一种新型的、具有高增益、宽带宽、性能稳定的光纤材料,有可能应用于今后新一代的量子点光纤放大器中。

关键词：光纤材料 PbSe量子点熔融法荧光发射谱量子点光纤

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光纤材料的研究进展

材料导报 1997年第3期11卷 6-7页

作者：杨建良郭照华华中理工大学武汉430074 湘潭大学湘潭411105

介绍了各种通信或传感用的光纤的制作材料及其研究进展。

关键词：通信光纤传感光纤光纤材料