大芯徑能量光纖材料分析與性能研究.pdf

1、大芯徑能量光纖作為新一代信息與能量傳輸媒介，相對單模光纖而言其傳播模式為多種模式傳播、纖芯尺寸較大、光耦合難度相對單模光纖而言較容易，但是其缺點(diǎn)為傳輸損耗系數(shù)較大、生產(chǎn)制備工藝相對較難等。相比小芯徑單模石英光纖而言，大芯徑能量光纖能夠傳輸更多能量，在高能量傳輸領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景，尤其在激光傳輸?shù)阮I(lǐng)域，越來越引起科研工作者的關(guān)注。為促進(jìn)我國大芯徑能量光纖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作為“863”項(xiàng)目的子課題，本論文主要研究內(nèi)容包括：
　　對比分析

2、五種大芯徑能量光纖成分以及分析通過兩步法制備的氟摻雜光纖預(yù)制棒成分、不同氟含量摻雜對大芯徑能量光纖傳輸性能的影響作為出發(fā)點(diǎn)，著重分析成分以及不同光纖預(yù)制棒生產(chǎn)工藝及相應(yīng)拉制工藝對光纖形貌及性能的影響。結(jié)果表明不同光纖生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的大芯徑能量光纖對裸光纖表面以及斷面有明顯的影響，并且對于（OVD+MCVD）兩步法生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的大芯徑能量光纖通過調(diào)整反應(yīng)原料配料比、蒸發(fā)壓力、靶棒的移動速度以及修正系數(shù)等生產(chǎn)工藝參數(shù)也同樣影響著光纖形貌與性能

3、；包層氟含量為1.25％相比包層氟含量為0.52%可明顯減少光纖預(yù)制棒制備過程中所產(chǎn)生以及吸附的水分子和光纖存在水峰值，并且降低光纖玻璃網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)變鍵進(jìn)而提高了光纖傳輸損耗性能。
　　針對大芯徑能量光纖在特殊環(huán)境下的應(yīng)用，尤其是在輻照環(huán)境、高低溫溫差相對較大的環(huán)境下的應(yīng)用，結(jié)合高低溫循環(huán)設(shè)備，著重研究了高低溫循環(huán)對國產(chǎn)大芯徑能量光纖傳輸損耗系數(shù)的影響規(guī)律，探討了在高低溫循環(huán)下大芯徑能量光纖傳輸損耗機(jī)理進(jìn)行探討。實(shí)驗(yàn)利用相關(guān)高低溫設(shè)備

4、通過測試大芯徑能量光纖在-100℃～100℃溫度范圍內(nèi)光纖透過率的變化狀況，進(jìn)而研究溫度對大芯徑能量光纖傳輸損耗的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明大芯徑能量光纖在光纖常用第一窗口（850nm波段）傳輸損耗系數(shù)隨著溫度的變化呈波動性變化，并且在整個溫度區(qū)間內(nèi)其傳輸損耗系數(shù)在2.543dB/km到4.237dB/km范圍內(nèi)波動；研究還發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過高低溫循環(huán)實(shí)驗(yàn)測試后，光纖纖芯與包層處未產(chǎn)生順磁性缺陷，這說明在此溫度范圍內(nèi)光纖化學(xué)鍵（O-Si-O）未發(fā)生斷鍵