3μm输出掺稀土离子的氟磷酸盐玻璃光纤的研制

3微米中红外激光在民用尤其是军用领域具有重要应用，然而目前仅在氟化物玻璃光纤中实现了3微米光纤激光输出，由于光纤物化与机械强度等特性差，给其实际应用带来无法解决的困难。本项目拟研究一种可实现3微米输出掺稀土离子的氟磷酸盐玻璃光纤。通过玻璃组分研究，研制出玻璃热学、物化、机械强度、中红外透过、稀土掺杂浓度等综合性能优良的光纤纤芯和包层玻璃材料。通过组分调整、稀土离子掺杂类型、浓度与掺杂方式等因素对稀土离子3微米发光特性与机理的研究，获得具有3微米波段发射截面高、荧光寿命长的掺稀土氟磷玻璃材料。在此基础上，通过光纤预制棒制备和光纤拉制技术的研究，获得低损耗双包层结构玻璃光纤，并对光纤激光输出特性进行深入分析，最终实现3微米波段毫瓦级激光输出。本项目研制工作对探索我国新型中红外激光光纤材料具有重要意义，将为我国中红外光纤激光材料与器件等相关技术和产业的发展提供重要的研究思路与技术参考。

3微米中红外激光在民用和军用领域具有重要应用，然而目前仅在氟化物玻璃光纤中实现了3微米光纤激光输出，由于光纤物化与机械强度等特性差，给其实际应用带来无法解决的困难。本项目以探索实现新型3微米波段稀土掺杂发光氟磷酸盐玻璃为研究目标，以解决3微米波段光纤激光器用增益材料稀土掺杂玻璃光纤所涉及的基础问题为研究内容。通过对氟磷酸盐玻璃组分、玻璃熔制工艺的设计和优化，制备得到了兼有机械强度高、热稳定性能好、化学稳定性能和析晶稳定性能优良、声子能量适中的高光学质量掺稀土氟磷酸盐玻璃组份；通过改变稀土离子浓度、敏化离子组合方式、泵浦波长等因素，研究其对稀土掺杂氟磷酸盐玻璃3微米波段发光效率和发光性能参数的影响规律，提高发光效率，优化发光性能参数，获得声子能量低且抗析晶性能优良的高光学质量的稀土掺杂氟磷酸盐玻璃。通过改进光纤拉丝工艺实现掺稀土氟磷酸盐玻璃光纤的拉制，并进行光纤的荧光及激光特性测试，获得高强度低损耗的掺稀土氟磷酸盐玻璃光纤。本课题研究的掺稀土氟磷酸盐玻璃光纤材料，可为研制具有自主知识产权的稀土掺杂特种光纤，发展3微米光纤激光器提供科学依据和技术储备。