低NA掺Yb大模场光纤的制备及激光性能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61775224
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0509.光学和光电子材料
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

With the enhancing of fiber laser power, single mode output large mode field optical fiber become one of the important research hot spot and the main development direction. with the development of laser beam combining technology,10KW and even 100 kw high birightness laser power can be achieved. However, Limited by traditional low SBS threshold of rare earth doped quartz substrate, 3 KW single frequency Narrow spectral lines laser still can not breakthrough. In addition, both the higher core NA and also the mode instalbility become one of the important drawbacks in fiber laser.Exploring the regulation of ytterbium doped fiber core material SBS gain performance and obtain high SBS threshold of the fiber core matrix, so that much more higher narrow line width laser power can be obtained. In this topic, base on the MCVD techonology, we develope new rareearth ions liquid doping method by sol-gel technique.According to the uniform sol codoped with Y/Al/P/F/Mg/Ca the local envirionment of rareearth ions can be controled. on the one hand the SBS treshold can be increased due to the addition of Y2O3 in the core, on the ohter hand, the thermal optical coefficient can be balanced by Mg/Ca. In combination with the effect control by codoping F, the low NA larege mode area Yb doped fiber with higher SBS threshold can be preprared.
随着光纤激光功率的提升,可实现单模输出的大模场光纤成为重要的研究热点和主要发展方向。利用光纤激光的光谱合成技术可以实现10KW甚至100KW量级的高亮度激光输出。然而受限于传统稀土掺杂石英基质的低SBS阈值影响,利用单路光纤很难突破3KW功率的窄谱线激光输出。同时,由于纤芯数值孔径偏大以及热引起的模式不稳定也成为制约光纤激光亮度的重要因素。探索调控掺镱纤芯材料的SBS增益性能,获得高SBS阈值的纤芯基质,则有望进一步提升单频或窄谱线激光的功率水平。本课题提出基于MCVD工艺,开展稀土掺杂硅溶胶的浸泡掺杂工艺新思路,利用溶胶制备所实现的稀土离子的高分散性特点,通过共掺杂Y/Al/P/F/Mg/Ca等成分,实现稀土离子的微观局域环境调控,一方面降低纤芯的SBS增益系数,另一方面平衡纤芯的热光系数,同时利用高掺氟实现纤芯折射率的有效控制,最终制备得到高SBS阈值的低数值孔径掺镱大模场光纤。

结项摘要

针对现有稀土有源光纤面临的因稀土掺杂不均匀引起的增益均匀性差、非线性SBS效应带来的光谱展宽以及稀土离子团簇为重要原因的光暗化效应等几大限制窄线宽光纤激光功率的因素,探索研究一种基于MCVD工艺液相浸泡稀土掺杂二氧化硅纳米溶胶制备大模场光纤的技术。基于该课题,系统开展了优化、提高MCVD制备掺镱双包层光纤预制棒的工艺重复性和可靠性研究。从掺镱大模场光纤制备的全流程开展基础和关键关键技术攻关,提高掺镱大模场光纤的技术水平;研究了结构弛豫对 Al3+/Yb3+共掺石英玻璃结构和性能的影响规律;开展了Yb3+掺杂石英玻璃及光纤的温度特性研究;参考MCVD结合溶胶液相稀土掺杂工艺技术,采用毛细管进行管内溶胶凝胶镀膜工艺技术,创新发展稀土高掺石英基复合玻璃光纤制备技术。. 基于本课题研究,改进完善低数值孔径掺镱双包层光纤的制备技术,通过调控磷铝比实现AlPO4结构基团的形成,进一步共掺杂氟,成功制备了稀土掺杂浓度超过7500ppm的25/400及35/250型掺镱大模场双包层光纤,纤芯NA小于0.045,远低于Nufern公司的常规0.065NA,表明在制备低NA光纤方面,工艺技术已取得较大进展。进一步与用户对接,适当调控纤芯数值孔径和吸收系数,制备成功纤芯数值孔径为0.058的25/400型掺镱双包层光纤,实现了2.2kW的高效窄线宽激光放大,线宽为25GHz,光束质量因子M2约为1.2,处于国内先进水平。基于该成果,承担研制的低数值孔径的掺镱大模场光纤已逐步产品化并在其他课题中获得应用。另外,该课题研究的低数值孔径光纤,进一步对预制棒进行抗辐照加固工艺处理,还可以制备耐辐照掺镱光纤,从而为天基光纤激光器研制提供关键光纤材料。

项目成果

期刊论文数量(28)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(3)
Temperature dependence of the spectral properties of Yb3+/P5+/Al3+ co-doped silica fiber core glasses
Yb3 /P5 /Al3 共掺石英光纤芯玻璃光谱特性的温度依赖性
  • DOI:
    10.1364/ome.426280
  • 发表时间:
    2021-08-01
  • 期刊:
    OPTICAL MATERIALS EXPRESS
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Cheng, Yue;Yang, Qiubai;Hu, Lili
  • 通讯作者:
    Hu, Lili
Photodarkening-resistance improvement of Yb3+/Al3+ co-doped silica fibers fabricated via sol-gel method
溶胶-凝胶法制备Yb3/Al3共掺石英光纤的抗光暗化性能
  • DOI:
    10.1364/oe.26.028506
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Xie Fenghou;Shao Chongyun;Wang Meng;Zhou Qinling;Lou Fengguang;Xu Wenbin;Yu Chunlei;Feng Suya;Hu Lili
  • 通讯作者:
    Hu Lili
Centimeter-scale Yb-free heavily Er-doped silica fiber laser
厘米级无镱重掺铒石英光纤激光器
  • DOI:
    10.1364/ol.43.002356
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Optics Letters
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Wang Fan;Lin Zhiquan;Shao Chongyun;Zhou Qinling;Zhang Lei;Wang Meng;Chen Danping;Gao Guojun;Wang Shikai;Yu Chunlei;Hu Lili
  • 通讯作者:
    Hu Lili
Preparation and characterization of sol-gel derived highly transparent aluminosilicate glass thin films with ultrahigh doping level of Yb3+ ions
超高掺杂 Yb3 离子溶胶-凝胶法高透明铝硅酸盐玻璃薄膜的制备及表征
  • DOI:
    10.1016/j.optmat.2019.109352
  • 发表时间:
    2019-12
  • 期刊:
    Optical Materials
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Lisi Xia;Chunlei Yu;Shiyu Sun;Qinling Zhou;Fan Wang;Shao-Wei Wang;Lili Hu;Qiuhong Yang;Yang Zhang
  • 通讯作者:
    Yang Zhang
Relationship between glass structure and spectroscopic properties in Er3+/Yb3+/Al3+/P5+-doped silica glasses
Er3 /Yb3 /Al3 /P5 掺杂石英玻璃的玻璃结构与光谱性能的关系
  • DOI:
    10.1364/ome.389769
  • 发表时间:
    2020-05-01
  • 期刊:
    OPTICAL MATERIALS EXPRESS
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Shao, Chongyun;Wang, Fan;Hu, Lili
  • 通讯作者:
    Hu, Lili

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其他文献

面向高功率窄线宽激光应用的掺镱石英玻璃光纤研究进展
  • DOI:
    10.3788/lop202259.1516011
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    激光与光电子学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    阳求柏;沈辉;张磊;李秋瑞;于春雷;漆云凤;胡丽丽
  • 通讯作者:
    胡丽丽
STZ诱导小鼠糖尿病模型中胸腺异位基因表达的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    免疫学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘阳;王莉;张医芝;陈继冰;李一;于春雷
  • 通讯作者:
    于春雷
非肥胖型糖尿病小鼠胸腺异位基因及MHC-Ⅱ类分子的表达
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国生物制品学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李冬;于春雷;杨巍;李一
  • 通讯作者:
    李一
Transmission Properties of a New Glass Ceramic and Doped with Co2+ as Saturable Absorber for 1.54 m Er Glass Short Pulse Laser
掺杂Co2作为1.54饱和吸收体的新型玻璃陶瓷的传输性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Wuhan University of Technology-Mater. Sci. Ed.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于春雷;陈力;冯素雅;何冬兵;王孟;胡丽丽
  • 通讯作者:
    胡丽丽
聚氨酯制备的多尺度模拟方案
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    物理化学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    安哲;于春雷;薛耀红;刘鸿
  • 通讯作者:
    刘鸿

其他文献

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于春雷的其他基金

银和铈离子掺杂RPL磷酸盐玻璃光纤剂量材料的研制
  • 批准号:
    50902137
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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