工业
光纤激光器制造正成为石英光纤增长最快的市场之一。光纤
激光器展现出了许多优于二极管泵浦固体激光器的性能,诸如卓越的性能、优良的可靠性、紧凑的体积、较高的效率,以及为用户带来的成本节省。特别是掺镱光纤激光器,其在连续波和脉冲工作模式下,分别实现了数千瓦量级的功率输出。[1]掺镱光纤激光器应用的不断增多,激发了业界对各种类型的二氧化硅光纤的开发,而且每种光纤都具备独特的属性,以满足特定的应用需求。由于
玻璃的设计和
材料特性对光纤激光器的性能具有决定性的影响,因此光纤及其预制棒的制造也在不断向前发展。
$(aq;DR 6<._^hyq 大多数二氧化硅光纤都是通过基于改进型化学气相沉积(MCVD)法制作的光纤预制棒拉制而成。这种方法非常适合于制造传输用的无源光纤,但是不太适合于在预制棒的玻璃结构中掺杂稀土离子。现有的名为溶液掺杂技术就是为解决这个问题应运而生的,但是仍然不能用于制造具有多层结构、设计复杂的光纤。[2]为了弥补目前对光纤激光器的需求与现有稀土掺杂能力之间的差距,英国南安普顿大学光
电子研究中心(ORC)开发出了两项新技术——现场溶液掺杂技术和化学坩埚沉积技术。 [3,4]
GQqGrUQ*} sU ZA!sv 现场溶液掺杂技术
mll:rWC) *?rWS"B 在传统的溶液掺杂方案中,一层称为“Soot”的硅微粒首先被沉积在高纯度玻璃基质管的内壁(见图1)。Soot只有几十微米厚,但是其较大的表面积使其具有了多孔结构。这层硅微粒最终会形成光纤的纤芯。在硅微粒层沉积之后,玻璃管从制备预制棒的车床转移到另外一个装置上,这个装置中包含溶有稀土离子和共掺杂离子(如铝)的溶液。玻璃管在这个装置中经过一个指定的浸泡周期(一般为1个小时)后,再次被转移到车床上。接下来,硅微粒层通过高温熔结成玻璃体。每层掺杂都必须重复这个过程,这将会降低可用预制棒的产量,因为这个过程要连续转移玻璃管。因此,这种技术并不适用于多于3到4层的掺杂。
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xH-d<Ht,7 图1:改进型化学气相沉积(MCVD)设备用于制备光纤预制棒,图中正在沉积多孔硅层
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