双包层光纤设计

双包层光纤就是由掺杂纤芯、内包层、外包层、保护层 4 部分组成, 纤芯作为激光得波导,掺杂了镱离子，由于内包层包绕在纤芯得外围,耦合入内包层得多模泵浦光在内包层反射时，进入纤芯区域,就被镱离子所吸收，产生粒子数反转，当增益足够强时,就将多模泵浦光高效地转换为单模激光。双包层掺杂光纤与普通得单模光纤相比， 除了纤芯与内包层之间满足单模光纤条件外, 还有一层低折射率得外包层 ,使两个包层之间形成一个多模光波导层, 外包层得折射率小于内包层得折射率,内包层得折射率小于纤芯得折射率，其横向尺寸与数值孔径均远大于纤芯，这样就可以比较容易地将高功率得多模半导体激光泵浦入光纤,并被限制在内包层中传输，不扩散,有利于保持高功率密度光泵.针对石英玻璃掺杂稀土离子浓度低得缺点，选择对稀土离子具有较高溶解度得磷酸盐玻璃作为增益介质，大大提高了Ｙ b2O3掺杂浓度。并通过熔融过程中通入纯氧与 CCl4解决除水问题，提高Ｙ b3+荧光寿命。内包层采纳与纤芯同基质得磷酸盐玻璃，确定纤芯数值孔径，通过调节组分严格控制内包层玻璃得折射率。玻璃折射率与玻璃分子体积与玻璃内阳离子得极化率有关,极化率越大,折射率越大;分子体积越小,折射率越大。阳离子极化率决定于离子半径及其外电子层结构，原子价相同得阳离子其半径越大，极化率越高，且氧离子与周围阳离子之间得键力越大，则氧离子得外电子被束缚得越牢固,其极化率也越小。故当阳离子半径增加时不仅其本身极化率上升而且提高了氧离子极化率。通过改变配方组分可以直接对磷酸盐玻璃得折射率产生影响。外包层选用自制得磷酸盐玻璃，通过掺入氟化物降低外包层玻璃得折射率，并掺入 B2O3稳定玻璃得网络结构，提高玻璃得热力学性能，以满足光纤拉制要求。在此基础上采纳管棒法拉制双包层磷酸盐光纤.烧制大块磷酸盐玻璃得具体工艺制度:将配方所需得药品用高精度电子天平称量。将除 P2O5外得所有药品置于玛瑙研钵中充分研磨 30 分钟 , 后倒入 P2O5 在白炽灯下研磨 5分钟 , 装入石英坩埚中封口备用。待高温炉升温至进料温度后 , 分两次进料 , 第一批料无气泡后进第二批料。待反应气泡消逝 , 通入高纯氧气与 CCl4,高温炉升温至熔融温度 , 并熔制 30 分钟。大块磷酸盐玻璃采纳精密退火制度，在退火温度保温 12 ０分钟后，每隔１200 分钟温度下降 100℃,当退火温度为 500℃时，退火制度如下。退火后得到得大块磷酸盐玻璃在光纤制作过程中,首先要制出具...