硫系光纤的红外激光导能特性研究

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红外硫系玻璃光纤可透中红外及远红外波段,且具有诸多优良特性如:化学稳定性好、折射率范围可调等,可用于传输红外激光,在军事、医疗等领域具有广泛的应用前景。  本文首先采用熔融法制备了低杂质含量的环保型Ge-Sb-Se硫系玻璃,研究了该玻璃在10.6μm CW CO2激光作用下的损伤特性和机理。在此基础上拉制出不同芯径的Ge-Sb-Se硫系玻璃裸光纤,探究其在CW CO2激光辐照下硫系玻璃光纤红外激光导能特性。并对影响光纤导能特性相关因素进行了总结,从损伤形貌图推测光纤损伤机理。论文结构安排如下:  论文的第一章,主要介绍了硫系玻璃光纤和其他典型红外导能光纤分类及其特性,以及采用硫系玻璃光纤用于红外激光导能优势和应用前景,详细介绍国内外硫系玻璃光纤红外激光导能方面研究进展,并分析了国内外研究成果与不足,提出本文研究意义、研究目的与研究内容。  第二章理论基础,主要涉及激光作用下光学材料损伤相关物理模型及相关计算方法。根据激光损伤机理建立连续激光辐照透明材料温升模型,并简要介绍数值求解温升方法-有限元分析理论。  第三章实验部分,主要介绍了硫系玻璃和光纤的制备及其各种性能测试方法,包括硫系玻璃光学、热学特性测试、光纤端面测试和光纤损耗测量等相关实验等。  第四章硫系玻璃块状样品激光损伤特性研究,首先列出了Ge20Sb15Se65硫系玻璃各种性能参数;然后自行搭建损伤测定实验装置进行激光损伤实验,探究了10.6μm CW CO2激光对玻璃的激光损伤特性,并分析玻璃样品的损伤形貌和损伤机理;最后,采用有限元分析方法求解连续激光辐照硫系玻璃温升模型,开创了理论与实践相结合的方法探究光学材料激光损伤特性,可以提前预知损伤实验结果,减少实验风险。  第五章Ge20Sb15Se65硫系玻璃裸光纤的红外激光导能特性研究,首先给出了拉制的光纤各项性能(包括端面几何形状,损耗图谱等);然后搭建红外激光导能实验装置,进行了不同芯径硫系裸光纤传输连续CO2激光实验测量,并讨论了光纤芯径和激光光斑大小与传输激光功率大小的关系,确定了最佳耦合的参数;最后分析讨论光纤端面损伤形貌和损伤机理。  第六章结论,总结了本论文的研究成果,以及不足之处。
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