摻鉍石英光纖製備新方法及其發光機理與調控研究

《摻鉍石英光纖製備新方法及其發光機理與調控研究》是依託華中科技大學，由戴能利擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：摻鉍石英光纖製備新方法及其發光機理與調控研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：戴能利
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

摻鉍石英光纖作為一種新型的特種光纖，具有近300nm的超寬頻發光特性，在寬頻放大、超短脈衝雷射和可調諧雷射方面有廣泛套用前景。摻鉍光纖製備工藝與目前穩定的稀土摻雜製備工藝相比，由於鉍氧化物具有低熔點、低沸點以及多價態特性，這對摻鉍光纖的穩定、可控制備以及進一步研究光纖特性是一個嚴峻挑戰。本項目針對這些基礎問題，在前期的研究基礎上，主要開展以下研究內容：通過改變各種製備工藝條件，研究摻鉍光纖濃度控制、鉍元素化學價態的調控方法和機制；研究摻鉍光纖的發光來源和發光中心的形成過程及機理；研究摻鉍光纖的發光強度、寬度、能級壽命的調控。本項目的開展將有助於探索、掌握摻鉍光纖製備的創新工藝，實現摻鉍濃度和化學價態的有效調控，理解摻鉍光纖的發光機理，控制摻鉍光纖的發光性能，同時也為我國發展摻鉍光纖雷射器、超短脈衝雷射器和超寬頻光纖放大器提供核心材料和技術支撐。

結題摘要

摻鉍光纖具有廣泛的套用前景，但其在發光機理和製備穩定性方面存在問題，制約其進一步發展。本項目主要在以下幾方面開展研究並獲得進展：（1）製備了鋁鉍共摻矽酸鹽玻璃，發現適量的鋁有利於提高摻鉍玻璃樣品的吸收強度和近紅外螢光強度，推斷出鉍的近紅外發光來源於Bi+。（2）製備出了摻鉍光纖，實現了1000-1600nm波段的寬頻發光，發現有效的熱處理可以很好的提高鉍的近紅外發光強度。（3）對摻鉍石英光纖進行γ射線輻照實驗，測試研究了摻鉍光纖在輻照前和不同劑量輻照後的吸收譜和螢光譜， 輻照後700, 800 nm 處的吸收峰顯著增強, 這是由於輻照導致更多Bi近紅外活性中心的生成，歸因於Bi3+俘獲輻射電離產生的電子之後轉化為低價態Bi+, 其過程為Bi3++e→Bi2+, Bi2++e→Bi+。（4）利用976 nm光抽運不同劑量輻照後的光纖,低劑量下中心位於1230 nm的螢光譜沒有明顯變化,驗證了摻Bi石英光纖用於太空及輻照環境下光通信的可能性。（5）利用摻鉍光纖搭建了單程後向ASE結構，測試並分析光纖長度、泵浦功率的變化與輸出光特性參數（如平均波長、輸出頻寬、光譜功率）的變化關係。通過最佳化合適的光纖長度及泵浦功率輸出光頻寬最高可達到460nm，光功率譜密度分布均勻，在超寬頻螢光光源方面的套用有著非常大的潛力。