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掺稀土离子磷酸盐玻璃有源光纤材料的研究

作　者: 兰娇
导　师: 于凤霞
学　校: 长春理工大学
专　业: 材料学
关键词: 光纤磷酸盐玻璃铒离子镱离子光谱
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 59次
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内容摘要

光纤作为数据传输介质极大的推动了光纤通信技术的发展。自从人类进入信息大爆炸时期,高速数据传输能力是成为了发展的基础,这就促使光通信技术向着全光网络发展。因此,体积小的EDFA的研究备受关注。本论文简单介绍了作为光纤放大器和激光器的增益介质的稀土掺杂光纤及材料的发展状况。选择了磷酸盐玻璃作为溶解铒镱离子的基质材料。对铒、镱离子的光谱性能、结构、发光机理和共掺效应做了较详尽的阐述。建立分析并简化了铒镱共掺磷酸盐玻璃光纤的理论速率方程。本论文介绍了所选择的磷酸盐玻璃基质的的物理和化学特性。依据配方设计要求、玻璃性能要求和各氧化物在玻璃的作用,设计并最终确定了磷酸盐玻璃基质配方。制备出了不同浓度的单掺铒离子和不同掺杂比例的铒镱共掺磷酸盐玻璃光纤材料。对制备出的玻璃材料的物理性能和光谱性能进行了测试。根据光谱性能的测试结果,利用McCumber理论和Origin Lab软件计算出σabs、Σσabc、A、τrad和σemit等性能参数。通过分析,掺杂铒离子浓度为9.13×1019个/cm3,镱离子浓度为3.652×1020个/cm3(铒镱比例为1：4)的玻璃样品的综合性能最好。以制备出的掺杂磷酸盐玻璃光纤材料的性能参数和光纤单模传输条件的要求为理论依据,设计了双包层光纤。利用Optiwave software对所设计的光纤进行增益性能模拟。经模拟发现在波长为1533nm时,获得的增益为3.835dB/cm。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-7
第一章绪论  7-13
  1.1 掺铒玻璃及光纤的发展  8-9
  1.2 掺镱玻璃及光纤的发展  9-10
  1.3 铒镱共掺磷酸盐玻璃及光纤的国外发展状况  10-11
  1.4 铒镱共掺磷酸盐玻璃及光纤的国内发展状况  11
  1.5 本文论文的主要工作及创新点  11-13
第二章稀土掺杂磷酸盐玻璃光纤的光谱特性和理论分析  13-24
  2.1 Er~(3+)、Yb~(3+)离子的光谱特性和能级结构  13-15
  2.2 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺系统的能级结构和发光机理  15-17
  2.3 铒镱共掺效应  17-18
  2.4 铒镱共掺磷酸盐玻璃光纤的速率方程分析  18-24
第三章稀土掺杂磷酸盐玻璃的制备与性能测试  24-47
  3.1 磷酸盐玻璃的结构与特点  24-25
  3.2 磷酸盐玻璃原料成分的选择  25-27
  3.3 磷酸盐基质玻璃及稀土掺杂玻璃的制备  27-32
  3.4 掺铒和铒镱共掺磷酸盐玻璃的性能测试  32-35
  3.5 光谱性能分析  35-47
第四章铒镱共掺磷酸盐玻璃光纤的设计与性能模拟  47-56
  4.1 铒镱共掺磷酸盐玻璃双包层光纤的设计  47-50
  4.2 铒镱共掺磷酸盐玻璃光纤制备过程  50-51
  4.3 铒镱共掺磷酸盐玻璃光纤性能模拟分析  51-56
第五章结论  56-57
致谢  57-58
参考文献  58-59

掺稀土离子磷酸盐玻璃有源光纤材料的研究

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