基于单晶光纤的固体激光器研究进展

单晶光纤激光器在激光医疗、激光成像、光电对抗以及人眼安全测照等领域具有重大的应用价值,近年来成为新型固体激光源研究的热点。文章介绍了单晶光纤的制备方法,分析了单晶光纤激光器的工作原理,着重阐述了连续单晶光纤激光器、调Q单晶光纤激光器及种子注入单晶光纤激光放大器的技术方案和最新研究进展,讨论了单晶光纤激光器的优点和劣势,并对单晶光纤激光器的进一步发展进行了展望。

激光加热基座法制备Er∶YAP单晶光纤及性能表征

本文采用了激光加热基座(LHPG)法逆向生长技术,实现了多组分Er∶YAP晶体的快速制备。利用LHPG法开展了Er∶YAP单晶光纤的生长研究,通过解决单晶光纤生长过程中存在的色心、开裂、直径起伏等关键问题,制备出直径0.8 mm、长度65 mm的高品质Er∶YAP单晶光纤。对不同掺杂浓度Er∶YAP晶体的光谱性能进行表征分析,结果表明掺杂浓度5%(原子数分数)时,Er^(3+)间存在较强的能量传递过程,有利于实现高效率中红外激光输出。

Nd∶CaYAlO_(4)单晶光纤的生长及光谱性能研究

采用微下拉法生长了不同掺杂浓度(0.25%,0.50%,0.75%,1.00%,原子数分数)的Nd∶CaYAlO_(4)单晶光纤。通过X射线衍射测试了单晶光纤晶体结构,结果表明晶体结构为四方晶系。测试了Nd∶CaYAlO_(4)单晶光纤的室温偏振吸收和荧光光谱,测试样品在807 nm附近有很强的吸收。其中,1.00%Nd∶CaYAlO_(4)的吸收最强,在σ偏振方向的吸收系数为4.20 cm^(-1),π偏振方向的吸收系数为4.06 cm^(-1)。1.00%Nd∶CaYAlO_(4)单晶光纤最强发射峰在σ和π偏振下都位于1080 nm,σ偏振方向的发射带宽为17.7 nm,π偏振方向的发射带宽为17.8 nm。0.25%、0.50%、0.75%、1.00%掺杂浓度的Nd∶CaYAlO_(4)单晶光纤4 F 3/2能级的荧光寿命分别为129、133、135和140μs,未观察到浓度猝灭。结果表明Nd∶CaYAlO_(4)单晶光纤是有潜力的超快激光增益介质。

激光加热基座法单晶光纤生长技术

单晶光纤是指具有光学纤维形态的单晶体,其同时保持了玻璃光纤的形态优势以及体块单晶优异的物理和化学性能,为高功率激光应用中替代传统玻璃光纤提供了一种思路。随着单晶光纤在材料种类及应用方向的不断拓展,单晶光纤在辐射探测、高温传感等领域也具有潜在的应用前景。本文在介绍单晶光纤应用背景的基础上,对国内外激光加热基座法单晶光纤生长技术进行了总结,详细讨论了单晶光纤生长过程中存在的问题及其改进方案,最后对单晶光纤未来的发展方向进行了展望。

蓝宝石单晶光纤生长及性能研究

蓝宝石单晶光纤结合了蓝宝石单晶熔点高、物理化学性能稳定的性能特点和光纤长径比大的结构优势,在高温传感、辐射探测等领域得到了广泛的研究。本文通过激光加热基座(LHPG)法成功制备出高质量蓝宝石单晶光纤,其最小直径为50μm,具有极高的柔韧性。在此基础上系统研究了晶体取向、晶体直径、退火温度等因素对蓝宝石单晶光纤应力分布及力学性能的影响规律,所制备的蓝宝石单晶光纤抗拉强度超过3000 MPa,展现出了优异的力学性能。

激光加热基座技术生长超细单晶光纤研究

单晶光纤(SCF)是具有纤维结构的“准一维”功能晶体材料,在高能激光、高温传感、辐射探测、信息通信等国防民生领域展现出了巨大的应用前景。本文采用激光加热基座技术成功制备出直径60~100μm、长径比>6000∶1的超细Al_(2)O_(3)、YAG单晶光纤,单晶光纤平均直径起伏<4%,展现出良好的柔韧性与波导特性,为单晶光纤器件的小型化与集成化创造了条件。

单晶光纤生长中的直径波动

本文研究了LHPG法生长晶体光纤中拉速、速比及熔区长度对长出的晶纤直径波动的影响。从理论上解释了所得到的实验结果。

激光加热单晶光纤生长装置的设计

本文讨论了各种单晶光纤生长方法的特点,设计了激光加热基座法(LHPG)生长装置。采用此装置已成功地生长出几种单晶光纤。

用LHPG法从粉末棒直接生长单晶光纤

研究了用激光加热基座(LHPG)法从粉末压制成型的源棒直接生长单晶光纤的规律。通过显微镜观察直径波动及通过对吸收谱、荧光谱的测试来判断单晶光纤的品质。实验发现,长出较好的单晶光纤需二次生长,先用较快的提拉速度将粉末压制棒生长成陶瓷多晶棒,随后从多晶棒生长出单晶光纤。但其最佳生长速度远比以单晶为源棒生长单晶光纤的速度小(从1.2mm/min 减小到0.2mm/min)。实验还发现,以多晶为源棒所对应的熔区形状系数 C 比以单晶为源棒的小;另外,该法生长的单晶光纤的光谱性能与大块晶体的光谱性能相同。

单晶光纤的显微缺陷与生长条件

本文研究激光加热基座法生长的单晶光纤显微缺陷与工艺条件的关系。当工艺条件控制不合适时,会在晶纤中产生直径为2～10μm的微孔。在原棒直径、晶纤直径、提拉速度、原棒送速不变的条件下,当控制熔区长度L为量佳值L_0时,可以获得显微缺陷最少的晶纤。当L<L_0时,显微缺陷密度随L的增大而减小;当L>L_0时,显微缺陷密度随L的增大而增大。熔区形状的对称性对显微缺陷的密度影响不大。

LHPG法生长单晶光纤中熔区生长界面对消除气泡的影响

采用激光加热基座法(LHPG法)生长的单晶光纤一般具有较好的表面光学质量,但单晶光纤在生长过程中常产生包裹气泡。该类气泡的存在将严重劣化光纤的性能。由于其产生原因复杂,多年来一直没有有效的消除方法。本文采用LHPG法生长Nd3+:YAG单晶光纤,深入分析了熔区生长界面对消除气泡的影响。实验结果表明,相比于其它熔区,凹形熔区稳定性能较好,是最佳的熔区形状,采用此熔区生长出的单晶光纤没有气泡,具有极好的光学品质。

铌酸锂单晶光纤的生长

用导模法生长成功φ0.5×(160—170)mm各种取向的LiNbO_3单晶光纤。研究了单晶光纤形貌和生长参数的关系。比较了α轴和c轴LiNbO_3单晶光纤在生长速度、抗张强度上的差别。对c轴光纤单畴结构的形成机制进行了简单讨论。

单晶光纤生长特性

本文研究了影响激光加热小平面基座法生长的单晶光纤品质的因素。实验得出:在一定的拉速与送速的速度比下,生长无明显的显微映陷单晶光纤的熔区长度 L_P=k(D+d),(D、d 分别为源棒和光纤直径),对于 Nd:YAG 和 Al_2O_3,k 分别为0.70±0.04和0.65±0.03。在源棒直径 D 与送速 V_S不变的条件下,拉速 V_(?)越大,所需的加热功率越小,理论分析与实验结果相一致。研究了影响生长的光纤直径波动的因素,解释了直径波动百分比随着速度比增大而增大的实验事实。

Al_2O_3单晶光纤生长及光学特性

本文利用激光加热小基座法(LHPG 法)生长了 Al_2O_3单晶光纤,晶纤直径从100μm 至1mm,直径波动小于2%,长度可达30cm。测量了晶纤的光损耗谱,光散射位置谱;讨论了晶纤直径波动,显微缺陷对光散射的影响。表明 Al_2O_3单晶光纤在近红外波段光损耗主要决定于散射损耗;而晶纤的直径波动和显微缺陷对散射损耗和光学均匀性有很大影响。

硅酸铋单晶光纤生长

利用自制电阻加热式下拉法生长装置,在较小温度梯度和较低下拉速度条件下,首次生长出晶向为[111]的硅酸铋单晶光纤,直径0.5—2mm,长度大于9mm。经测试,其磁光效应显著,电流-光强变换线性相关系数大于0.95,可用于制作光纤型磁光器件。

α轴向生长Nd：MgO：LiNbO_3单晶光纤的包层及特性

通过镁离子内扩散方法，实现了沿α轴向生长的掺镁钕铌酸锂单晶光纤具有阶跃和抛物折射率分布的芯－包层波导结构。对包层晶纤的损耗进行了测量，测得其损耗为１．８０ｄＢ／ｃｍ，即比包层前晶纤损耗降低了约６倍。对包层晶纤的传输模式进行了观察，得到了低次模传输的好结果。

高温传感器用单晶光纤的生长及光学品质

用激光加热基座法（ＬＨＰＧ）生长了Ａｌ_２Ｏ_３及ＺｒＯ_２单晶光纤，并研究了两种单晶光纤（ＳＣＦ）的生长条件及其光学品质，初步实验证明：两种单晶光纤可用于制作高温传感器。

传感与传能用蓝宝石单晶光纤的生长与光学特性

用激光加热小基座法生长了直径为２００～１０００μｍ，长度达５０ｃｍ的蓝宝石单晶光纤．对蓝宝石单晶光纤的光学传输特性进行了分析和测试，结果表明蓝宝石单晶光纤在可见到近红外波段具有良好的光学传输特性，可应用于高温传感和医用近红外激光传输．

α轴向Nd：MgO：LiNbO_3单晶光纤的镁离子内扩散显微特性研究

α轴向Ｎｄ：ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ_３单晶光纤的镁离子内扩散显微特性研究阙文修，姚熹（西安交通大学电子材料研究室，西安７１００４９）霍玉晶（清华大学电子工程系，北京１０００８４）提要：α轴向生长的Ｎｄ：ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ_３单晶光纤经镁离子内扩散以改变其表...