熊猫保偏光纤掺硼应力棒掺硼量、结构及光纤性能研究

论文摘要

目前,熊猫保偏光纤广泛应用于耦合器、起偏器、偏振控制器、光纤滤波器、光纤激光器与放大器以及光纤陀螺仪等各种器件中。本文以熊猫保偏光纤掺硼应力棒为实验材料,对保偏光纤掺硼应力棒的掺硼量进行了模拟计算,并对掺硼应力棒在升温过程中相变及其相结构进行了分析,最后研究了掺硼应力棒硼含量分布对应力棒折射率及熊猫光纤性能的影响。首先本文基于结构性能定量关系研究思路,将理化性质参量折射率n和密度d与物质结构参量摩尔折射度RD以及成分参量掺硼量联系起来,构建了反映物质结构、成分与性质之间关系的数学模型,模拟计算掺硼应力棒的掺硼量。通过实验数据计算出了B2O3和SiO2在掺硼应力棒中的摩尔折射度分别为10.54613和7.37332。对该数学模型和计算结果进行了验证,掺硼量计算值与实测值的相对误差在0.5%以内,表明该数学模型的精度高,能够满足生产实践中掺硼应力棒的掺硼量估算。其次基于热分析和热膨胀分析过程中的吸放热变化规律和线膨胀率变化规律,从硼配位和硅配位角度进行分析,总结了掺硼应力棒在升温过程中的相结构变化规律,并通过傅里叶变温红外光谱分析进行了验证。研究结果表明:随着温度的提高,掺硼应力棒会先后发生分相和混溶,在此过程中,伴随一些基团含量有规律的变化。即硼配位发生由三角体到四面体再到三角体的转变,硅氧网络聚集导致Si2O52-层状结构的含量发生先下降而后又提高的转变。另外,研究发现,掺硼应力棒不同的硼含量对掺硼应力棒在升温过程中相结构的变化影响不大。最后研究了掺硼应力棒折射率随棒轴向和径向的分布情况以及其熊猫保偏光纤性能沿棒轴向的变化。研究结果表明:掺硼应力棒的折射率沿径向分布基本一致,而其沿轴向呈现先急速增长,然后水平阶段,最后缓慢增长的分阶段变化趋势。另外,熊猫光纤的拍长和偏振串音沿轴向也呈现增大的趋势,而损耗沿轴向变化不大。掺硼应力棒在化学气相沉积制备过程中由于气体喷嘴位置的单向性会导致掺硼应力棒硼含量分布不均,这是造成掺硼应力棒折射率沿轴向阶段性变化的原因。并且造成熊猫保偏光纤的拍长和偏振串音沿轴向增大。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 雷晓飞

导师: 谢超英,赵霞

关键词: 熊猫保偏光纤,掺硼应力棒,掺硼量,分相和混溶,偏振串音和拍长

来源: 上海交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 上海交通大学

分类号: TN253

DOI: 10.27307/d.cnki.gsjtu.2019.001798

总页数: 65

文件大小: 2331K

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