一种基于Ho制造技术

本发明专利技术所属中红外光纤激光器领域，涉及一种基于Ho

【技术实现步骤摘要】
一种基于Ho
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共掺的ZBYA玻璃光纤及其激光器


[0001]本专利技术涉及激光
，尤其涉及一种一种基于Ho
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共掺的ZBYA玻璃光纤及其激光器。

技术介绍

[0002]位于中红外波段的光纤激光在军事国防、生物医疗、环境监测、遥感等方面有着重要的应用前景。目前制造用于产生及传输中红外波段激光的玻璃光纤材料主要为氟化物玻璃，包括氟化铝基玻璃，氟化铟基玻璃以及氟化锆基玻璃。三种玻璃材料中应用最为广泛也是最为成熟的为氟化锆基玻璃。
[0003]目前的氟化锆基玻璃光纤主要集中于ZBLAN(ZrF4‑
BaF2‑
LaF3‑
AlF3‑
NaF)组分，其低声子能量以及宽透过窗口的优势有利于中红外波段光纤激光的产生。但是ZBLAN玻璃的化学稳定性与热稳定性较差，在高功率光纤激光系统中容易损坏，从而限制了中红外高功率光纤激光的发展。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术中的缺点以及不足，本专利技术提供了一种基于Ho
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共掺的ZBYA玻璃光纤及其激光器研制一种具有优良化学稳定性以及热稳定性的玻璃光纤，用于产生中红外波段光纤激光。
[0005]一种基于Ho
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共掺的ZBYA玻璃光纤，由如下方法制备而成：
[0006]步骤一：将干燥的高纯氟化物原料ZrF4、BaF2、YF3、AlF3、PbF2放入玛瑙研钵中充分混合研磨20min；
[0007]步骤二：将研磨充分的药品装入干燥铂金坩埚中，在850℃的马弗炉中烧制2h；
[0008]步骤三：将熔融的玻璃液体浇注在320℃预热的模具中退火3h，直到冷却到室温后制备成预制棒；
[0009]步骤四：将预制棒分别用240目、400目、800目、1200目、2400目、4000目的砂纸表面抛光至光学级别，将预制棒放入真空干燥箱内100℃烘干12h；
[0010]步骤五：将处理好的光纤预制棒外部套上包层，置于光纤拉丝塔上，在氮气环境中拉至成外径260μm的基于Ho
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共掺的ZBYA玻璃光纤；
[0011]所述预制棒的组分为：(47
‑
55)ZrF4‑
(28
‑
35)BaF2‑
(7
‑
15)YF3‑
(4
‑
8)AlF3‑
(1
‑
4)PbF2‑ꢀ
(0.1
‑
6)HoF3‑
(0.1
‑
1)PrF3(mol％)，包层的组分为(47
‑
55)ZrF4‑
(28
‑
35)BaF2‑
(7
‑
15) YF3‑
(4
‑
8)AlF3。
[0012]一种基于Ho
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共掺的ZBYA玻璃光纤的激光器，包括泵浦光源、聚焦透镜、二向色镜、增益光纤；泵浦光源发出的激光光束经过聚焦透镜被聚焦到增益光纤端面的纤芯区域，一片二向色镜紧贴于增益光纤端面放置，激光器谐振腔由二向色镜以及增益光纤尾端的菲涅尔反射构成，由增益光纤尾端输出的激光由氟化铟跳线接收后输入到光谱仪中；所述的增益光纤为Ho
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共掺的ZBYA玻璃光纤，1150nm泵浦光源将增益光纤中Ho
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离子从
基态5I8能级抽运到5I6能级上，在达到泵浦阈值后，5I6和5I7能级之间实现粒子数反转，从而在这两个能级之间形成～2.9μm的激光振荡，光纤输出激光由通过氟化铟跳线接收到光谱仪中。
[0013]进一步的，所述的泵浦光源为拉曼光纤激光器；
[0014]进一步的，所述的聚焦透镜为氟化钙透镜；
[0015]进一步的，激光器谐振腔由二向色镜以及增益光纤组成，二向色镜对1150nm的光有着高透过率，对～3μm的光有着高反射率。
[0016]与现有的技术相比，本专利技术至少有以下优点：
[0017]本专利技术新型ZBYA玻璃光纤与传统的ZBLAN玻璃光纤相比，有着更高的玻璃转变温度，有更高的抗激光损伤阈值，以及更好的抗潮解能力，更有益于在潮湿环境中工作。
[0018]本专利技术采用增益光纤产生的中红外激光有着较高的效率，其斜率效率达到了24％，最大输出功率为2.16W(如图2所示)。激光输出的中心波长为2862nm，如图(3)所示。且由于 ZBYA玻璃光纤良好的热稳定性和化学稳定性，在没有任何外界保护措施的条件下，2.9μm 激光在1W以上的稳定输出时间达到了50分钟(如图4所示)。并且此专利技术的可移植性和可集成度高，有利于实际应用。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的结构示意图.
[0020]图2展示了激光功率随着泵浦光功率变化关系图
[0021]图3为激光输出光谱。
[0022]图4展示了2.9μm光纤激光瓦级输出的持续时间。
具体实施方式
[0023]下面对本专利技术进行进一步描述，以下实例只是描述性的，不是限定性的，本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0024]第一目的在于提供一种新型氟化锆基玻璃光纤的制备方法(ZrF4‑
BaF2‑
YF3‑
AlF3)，研制一种具有优良化学稳定性以及热稳定性的玻璃光纤，用于产生中红外波段光纤激光。
[0025]第二目的在于提供一种基于Ho
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稀土离子共掺杂ZBYA玻璃光纤的瓦级中红外光纤激光的产生方法。
[0026]本专利技术的第一目的是通过以下技术方案实现的：
[0027]通过吸注法制备一种基于ZBYA玻璃的单包层稀土掺杂玻璃光纤预制棒。
[0028]优选地，在本专利技术中，预制棒纤芯的组分为(47
‑
55)ZrF4‑
(28
‑
35)BaF2‑
(7
‑
15)YF3‑ꢀ
(4
‑
8)AlF3‑
(1
‑
4)PbF2‑
(0.1
‑
6)HoF3‑
(0.1
‑
1)PrF3(mol％)，包层的组分为(47
‑
55)ZrF4‑ꢀ
(28
‑
35)BaF2‑
(7
‑
15)YF3‑
(4
‑
8)AlF3。将所述光纤预制棒表面抛光至光学质量，使用光纤拉丝塔拉制成光纤。所述材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Ho
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共掺的ZBYA玻璃光纤，其特征在于，由如下方法制备而成：步骤一：将干燥的高纯氟化物原料ZrF4、BaF2、YF3、AlF3、PbF2放入玛瑙研钵中充分混合研磨20min；步骤二：将研磨充分的药品装入干燥铂金坩埚中，在850℃的马弗炉中烧制2h；步骤三：将熔融的玻璃液体浇注在320℃预热的模具中退火3h，直到冷却到室温后制备成预制棒；步骤四：将预制棒分别用240目、400目、800目、1200目、2400目、4000目的砂纸表面抛光至光学级别，将预制棒放入真空干燥箱内100℃烘干12h；步骤五：将处理好的光纤预制棒外部套上包层，置于光纤拉丝塔上，在氮气环境中拉至成外径260μm的基于Ho
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共掺的ZBYA玻璃光纤；所述预制棒的组分为：(47
‑
55)ZrF4‑
(28
‑
35)BaF2‑
(7
‑
15)YF3‑
(4
‑
8)AlF3‑
(1
‑
4)PbF2‑
(0.1
‑
6)HoF3‑
(0.1
‑
1)PrF3(mol％)，包层的组分为(47
‑
55)ZrF4‑
(28
‑
35)BaF2‑
(7
‑
15)YF3‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏飞，王顺宾，徐昌骏，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：