基于纳米多孔石英玻璃的宽带发光玻璃及光纤研究

论文摘要

随着移动终端的全面普及和4G网络的升级换代,数据通信需求呈现爆炸式增长。现有的密集波分复用系统面临巨大的扩容压力,其关键核心器件-掺铒光纤放大器却一直将系统的通信带宽限制在38nm左右。掺铒光纤放大器的增益带宽主要取决于掺铒光纤。目前,石英基掺铒光纤主要采用改进化学气相沉积法制备,没有成熟的大于38nm超宽带掺铒光纤的制备技术。因此,研究超宽带高增益掺铒玻璃及光纤不仅具有重大科学意义,还具有广阔应用前景。本论文基于纳米多孔石英玻璃制备了掺铒玻璃光纤,并测试分析其宽带放大性能。通过调节H2流量、烧结温度等制备铋铝共掺多孔玻璃,并研究其荧光性能。在纳米多孔石英玻璃的制备与性能分析方面,介绍了纳米多孔石英玻璃的制备方法,阐述了热处理分相、热酸浸析和溶液掺杂等几个重要流程,通过对工艺及仪器设备的优化和完善,制备出性能较好的纳米多孔石英玻璃。同时还介绍了表征纳米多孔石英玻璃性能参数的方法。在掺铒石英玻璃光纤的制备和性能研究方面,介绍了铒离子的能级结构,EDFA的基本结构和表征放大器的性能参数,如增益,带宽,噪声指数等。基于纳米多孔石英玻璃制备了掺铒石英玻璃光纤,搭建放大器等测试系统,测试分析了吸收,增益,损耗等参数,并与普通掺铒光纤作对比。基于纳米多孔石英玻璃烧结的方法制备了铋铝共掺多孔玻璃,通入适量H2,最后获得密实且带有红棕色的石英玻璃。通过场发射扫描电镜观察了玻璃样品的纳米孔道形貌,孔径尺寸分布在2.5nm7.5nm。在Bi=0.25mol%,Al3+=0.44 mol%条件下探索了一个合适的H2通入流量,并在此H2流量下研究了793nm激光泵浦下不同Bi、Al3+掺杂浓度对荧光强度的影响,在Bi=0.15mol%,Al3+=2.0 mol%时,荧光强度达最大,此时玻璃中Bi离子含量高达3200ppm,荧光半高宽约240nm。铋铝共掺多孔玻璃荧光寿命约641μs。从X射线衍射图可看出,该玻璃适合拉制成光纤,是一种应用于近红外波段新型超宽带光纤放大器很有潜力的材料。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 光纤通信的发展
•   1.2 宽带掺铒玻璃及光纤
•   1.3 纳米多孔石英玻璃
•   1.4 放大增益离子
•   1.5 本论文研究目的和内容
• 2 纳米多孔石英玻璃的制备与性能分析
•   2.1 纳米多孔石英玻璃的制备
•   2.2 纳米多孔石英玻璃的性能分析
•   2.3 本章小结
• 3 掺铒石英玻璃光纤的制备及性能研究
•   3.1 引言
•   3.2 铒离子的能级结构
•   3.3 EDFA的基本结构和特性参数
•   3.4 掺铒石英玻璃光纤的制备及性能研究
•   3.5 本章小结
• 4 铋铝共掺多孔玻璃超宽带发光特性的研究
•   4.1 引言
•   4.2 铋离子的光谱特性
•   4.3 实验
•   4.4 结果与讨论
•   4.5 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

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 赵若兰

导师: 李进延

关键词: 宽带,掺铒石英玻璃光纤,铋铝共掺,纳米多孔石英玻璃

来源: 华中科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 物理学,无机化工,无线电电子学

单位: 华中科技大学

分类号: TQ171.731;TN253

DOI: 10.27157/d.cnki.ghzku.2019.001352

总页数: 61

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