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单晶光纤的包层结构制备研究进展
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作者 陈逸翀 程跃 +3 位作者 王亚飞 邵冲云 于春雷 胡丽丽 《材料导报》 北大核心 2025年第11期42-52,共11页
单晶光纤兼具光纤的结构优势与晶体的优良物理性能,在高功率激光和高温传感等领域具有广泛的应用前景。目前,导模法(EFG)、微下拉法(μ-PD)和激光加热基座法(LHPG)等技术可生产百微米级单晶光纤,其中LHPG法可生产直径小于100μm的单晶... 单晶光纤兼具光纤的结构优势与晶体的优良物理性能,在高功率激光和高温传感等领域具有广泛的应用前景。目前,导模法(EFG)、微下拉法(μ-PD)和激光加热基座法(LHPG)等技术可生产百微米级单晶光纤,其中LHPG法可生产直径小于100μm的单晶光纤。然而,晶体生长无法直接形成匹配的光学包层,限制了单晶光纤的发展。在过去40年里,单晶光纤包层制备技术已取得了许多进展,通过外包玻璃、晶体、多晶材料或飞秒激光改性大大提升了单晶光纤的应用潜力。本文系统地概述了各晶体生长技术的特点,并以蓝宝石(α-Al_(2)O_(3))和钇铝石榴石(YAG)单晶光纤为例,总结了各单晶光纤包层制备方法的优势和局限性,最后展望了单晶光纤包层结构制备的未来发展和应用。 展开更多
关键词 单晶光纤 激光加热基座法 光纤包层 钇铝石榴石 蓝宝石
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LHPG 法中熔区形状的研究 被引量:2
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作者 李冠告 刘载维 林以任 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 1993年第1期32-36,共5页
本文由静力学平衡导出的递推公式,用微机计算出激光加热基座生长(LHPG)法中等径生长状态和无生长状态的熔区形状及一些有关的数据。通过数据分析,得到熔区压强和熔区形状之间的关系及其取值范围,并对缩径比趋于零的情况进行了讨论。
关键词 单晶光纤 铌酸锂 lhpg
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LHPG法单晶光纤生长的动力学分析 被引量:2
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作者 李冠告 刘骊 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 1995年第3期208-211,共4页
本文运用动力学方法和借助于计算机,对LHPG法中熔区的形状、缩径比,以及生长时单晶光纤的直径变化作了分析。得到稳定生长时熔区的形状、合适的缩径比,以及单晶光纤直径变化的各种情况。
关键词 激光加热基座 单晶光纤 动力学 光学纤维
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激光加热基座(LHPG)法生长YVO_4晶纤 被引量:1
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作者 叶林华 严建设 陈继勤 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 1996年第2期118-121,共4页
采用激光加热基座(LHPG)法,用两束CO2激光加热生长YVO4晶纤。源棒直接由Y2O3-V2O5粉末压制、烧结制成。生长的晶纤开始一段是长约5-10mm的浅黄色单晶,随着是灰黑色多晶。X射线结构分析表明,晶纤是YV... 采用激光加热基座(LHPG)法,用两束CO2激光加热生长YVO4晶纤。源棒直接由Y2O3-V2O5粉末压制、烧结制成。生长的晶纤开始一段是长约5-10mm的浅黄色单晶,随着是灰黑色多晶。X射线结构分析表明,晶纤是YVO4化合物,但含有少量Y8V2O17第二相微粒。文中讨论了生长的YVO4晶纤中形成多晶段的原因。 展开更多
关键词 晶体 激光晶体 激光加热基座法 晶体生长 钒酸钇
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激光-超高频感应复合沉积Inconel 625合金涂层凝固过程与微观组织研究
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作者 乔宇航 孙瑞 +3 位作者 刘淑琨 王晓岗 刘国梁 杨勇 《表面技术》 北大核心 2025年第11期144-158,共15页
目的研究激光-超高频(UHF)感应复合沉积过程中超高频感应热源对微观组织的影响规律。方法建立微观相场(PF)模型,对凝固过程中枝晶的生长进行数值模拟。采用熔池演化的宏观模型为微观相场模型提供凝固参数和流动条件,模拟沉积过程中枝晶... 目的研究激光-超高频(UHF)感应复合沉积过程中超高频感应热源对微观组织的影响规律。方法建立微观相场(PF)模型,对凝固过程中枝晶的生长进行数值模拟。采用熔池演化的宏观模型为微观相场模型提供凝固参数和流动条件,模拟沉积过程中枝晶的生长过程,评价激光-超高频(UHF)感应沉积工艺对枝晶生长的影响。结果在沉积过程中,随着超高频感应热源电流密度的增加,熔池固液界面的温度梯度和冷却速率逐渐增加。在电磁力的作用下,熔池中部产生了强烈的对流,其最大流速达到0.106 m/s。在枝晶生长模型中观察到,枝晶的生长速度出现周期性振荡现象,通过快速傅里叶变换(FFT)分析可知,在加入超高频感应热源后,枝晶的生长速度和振荡幅度均有所增加。此外,随着电流密度的增加,激光-超高频感应复合沉积层的一次枝晶臂间距逐渐减小。溶质分布结果表明,在激光-超高频感应复合沉积过程中,枝晶间Nb元素的平均质量分数从10.26%降至9.71%,且溶质分布更加均匀,这有助于提高枝晶间的过冷度,降低一次枝晶臂间距。最后,通过沉积实验对仿真结果进行了验证。结论随着电流密度的提高,激光-超高频感应复合沉积层具有更精细的微观组织和更弱的元素偏析。该工作为激光-超高频感应复合沉积过程中枝晶生长的模拟提供了一个有效的模型,为确定最佳沉积工艺参数提供了参考。 展开更多
关键词 超高频感应热源 电流密度 激光沉积 熔池模拟 相场模拟 枝晶生长
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单晶光纤的显微缺陷与生长条件 被引量:4
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作者 陈溪芳 卢子宏 +1 位作者 陈继勤 丁祖昌 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 1990年第3期235-239,共5页
本文研究激光加热基座法生长的单晶光纤显微缺陷与工艺条件的关系。当工艺条件控制不合适时,会在晶纤中产生直径为2~10μm的微孔。在原棒直径、晶纤直径、提拉速度、原棒送速不变的条件下,当控制熔区长度L为量佳值L_0时,可以获得显微... 本文研究激光加热基座法生长的单晶光纤显微缺陷与工艺条件的关系。当工艺条件控制不合适时,会在晶纤中产生直径为2~10μm的微孔。在原棒直径、晶纤直径、提拉速度、原棒送速不变的条件下,当控制熔区长度L为量佳值L_0时,可以获得显微缺陷最少的晶纤。当L<L_0时,显微缺陷密度随L的增大而减小;当L>L_0时,显微缺陷密度随L的增大而增大。熔区形状的对称性对显微缺陷的密度影响不大。 展开更多
关键词 单晶光纤 晶体 生长条件 显微缺陷
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复合单晶被动调Q光纤激光器的制备与数值模拟 被引量:1
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作者 夏红星 姚育成 李正佳 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期541-543,共3页
为了开发新型激光材料,采用激光加热基座法将Cr4+∶YAG单晶光纤和Nd3+∶YAG单晶光纤生长为一体化复合单晶光纤。利用速率方程理论,得到包含激光增益介质反转密度、光子密度和饱和吸收介质基态布居数密度的速率方程组。通过数值计算,求... 为了开发新型激光材料,采用激光加热基座法将Cr4+∶YAG单晶光纤和Nd3+∶YAG单晶光纤生长为一体化复合单晶光纤。利用速率方程理论,得到包含激光增益介质反转密度、光子密度和饱和吸收介质基态布居数密度的速率方程组。通过数值计算,求得复合单晶Cr4+被动调Q光纤激光器的若干重要特征参量及其与抽运率的函数关系曲线,计算结果较好地符合了实验结果,从而可以为优化设计这类单晶光纤激光器提供指导。 展开更多
关键词 激光器 复合单晶光纤 激光加热基座法 数值模拟
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掺钛宝石单晶纤维生长中的若干因素 被引量:2
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作者 吴路生 王爱华 +2 位作者 吴金明 朱桂霞 殷绍唐 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 1995年第4期316-319,共4页
本文报道了用激光加热基座法生长钛宝石单晶光纤中,激光功率、熔区形状、拉速及直径比等因素对光纤质量的影响。系统地研究了绿光吸收系数对于生长气氛和源棒浓度的依赖关系。
关键词 钛宝石 激光加热基座法 光学纤维 激光材料
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LiB_3O_5单晶光纤生长 被引量:3
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作者 霍玉晶 张红武 +1 位作者 赵书清 季阳阳 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 1989年第4期259-261,共3页
采用激光加热基座法(LHPG)生长了 LiB_3O_5(LBO)单晶光纤,采用不同的定向籽晶,不同的源棒,及不同的助熔剂均成功地生长出 LBO 光纤。其中采用相位匹配方向的籽晶生长出的光纤,二端面抛光后,一端用 YAG 1.064μm 激光照射,在另一端有0.53... 采用激光加热基座法(LHPG)生长了 LiB_3O_5(LBO)单晶光纤,采用不同的定向籽晶,不同的源棒,及不同的助熔剂均成功地生长出 LBO 光纤。其中采用相位匹配方向的籽晶生长出的光纤,二端面抛光后,一端用 YAG 1.064μm 激光照射,在另一端有0.532μm 绿光输出。 展开更多
关键词 三硼酸锂 单晶光纤 lhpg
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激光加热基座法生长高质量Yb^(3+)掺杂Y_(3)Al_(5)O_(12)单晶光纤 被引量:4
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作者 戴云 张中晗 +4 位作者 苏良碧 李金 龙勇 丁雨憧 武安华 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期761-765,共5页
单晶光纤即具有光纤形态的单晶材料,是功能晶体材料一维化发展的重要体现。单晶光纤兼具单晶材料优异的光学性能和激光光纤散热效率高、光束质量高等特点,有望解决传统玻璃材质激光光纤非线性效应强、热导率低等瓶颈问题,实现激光峰值... 单晶光纤即具有光纤形态的单晶材料,是功能晶体材料一维化发展的重要体现。单晶光纤兼具单晶材料优异的光学性能和激光光纤散热效率高、光束质量高等特点,有望解决传统玻璃材质激光光纤非线性效应强、热导率低等瓶颈问题,实现激光峰值功率、脉冲能量等性能的突破。本工作采用自主研制的激光加热基座(Laser-heated Pedestal Growth,LHPG)单晶光纤炉制备了两组Ф0.2 mm×710 mm的Yb^(3+)掺杂Y_(3)Al_(5)O_(12)(Yb:YAG)单晶光纤,并对其进行了表征。制备的单晶光纤长径比大于3500,直径波动小于5%,且表现出一定的柔韧性;X射线摇摆曲线测试结果显示Yb:YAG单晶光纤的结晶质量与所用源棒相比有所提升;EDS线扫描结果证明单晶光纤中的Yb3+沿轴向呈现均匀分布。实验结果表明:准一维化的单晶光纤具有良好的结晶质量与光学均匀性,有望成为一种性能优异的高功率激光增益材料。 展开更多
关键词 激光加热基座法(lhpg) Yb:YAG单晶光纤 激光晶体
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Dy^(3+)掺杂Lu_(2)O_(3)和Y_(2)O_(3)单晶光纤下转换荧光测温性能 被引量:6
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作者 张娜 李阳 +3 位作者 尹延如 王涛 张健 贾志泰 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期182-191,共10页
稀土倍半氧化物单晶光纤材料凭借超高的熔点(~2400℃)、稳定的物化性能以及灵活的结构被认为是极具潜力的高温传感介质。本文采用激光加热基座(LHPG)法,成功生长了透明无开裂Dy^(3+)离子掺杂的倍半氧化物单晶光纤Lu_(2)O_(3)和Y_(2)O_(3... 稀土倍半氧化物单晶光纤材料凭借超高的熔点(~2400℃)、稳定的物化性能以及灵活的结构被认为是极具潜力的高温传感介质。本文采用激光加热基座(LHPG)法,成功生长了透明无开裂Dy^(3+)离子掺杂的倍半氧化物单晶光纤Lu_(2)O_(3)和Y_(2)O_(3)。依据Dy^(3+)离子的^(4)I_(15/2)和^(4)F_(9/2)能级为一对热耦合能级对(TCLs),测试得到了430~520 nm波长范围内的下转换荧光光谱。荧光强度比(FIR)结果显示,晶体在298~673 K温度范围内的荧光强度具有良好的温度相关性。其中Dy∶Lu_(2)O_(3)在该范围内的最大相对灵敏度和绝对灵敏度分别为0.97%·K^(-1)(315 K)和1.62×10^(-4) K^(-1)(673 K),展现出更为优异的温度传感性能。 展开更多
关键词 激光加热基座法 倍半氧化物单晶光纤 下转换荧光 荧光强度比 温度探测
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新型激光加热基座生长法生长氧化锆单晶光纤 被引量:2
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作者 王楠楠 王高 +2 位作者 李仰军 王小燕 赵辉 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期19-21,共3页
为了拉制氧化锆单晶光纤,采用一种基于激光加热基座生长法的单晶光纤拉制系统,在原有的激光加热基座生长法生长单晶光纤的基础上,设计出环形聚焦激光加热系统,对其光学系统进行了改进、优化。利用椭球镜的双焦点特性设计光路,在其第一... 为了拉制氧化锆单晶光纤,采用一种基于激光加热基座生长法的单晶光纤拉制系统,在原有的激光加热基座生长法生长单晶光纤的基础上,设计出环形聚焦激光加热系统,对其光学系统进行了改进、优化。利用椭球镜的双焦点特性设计光路,在其第一焦点处形成聚焦环形热源,用于熔化晶棒,拉制光纤;通过ZEMAX光学软件对系统进行了光学仿真。结果表明,在光学系统的聚焦点,能形成高质量的环形热源。该系统有着其它激光加热基座生长法的光学系统无法比拟的优点,在拉制氧化锆和其它高温单晶光纤方面有着很好的应用。 展开更多
关键词 激光技术 激光加热基座生长法 环形激光加热系统 椭球反光镜 氧化锆单晶光纤
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激光加热基座法制备Er∶YAP单晶光纤及性能表征 被引量:2
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作者 武旭 张振 +2 位作者 张中晗 武安华 苏良碧 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第7期1308-1316,共9页
本文采用了激光加热基座(LHPG)法逆向生长技术,实现了多组分Er∶YAP晶体的快速制备。利用LHPG法开展了Er∶YAP单晶光纤的生长研究,通过解决单晶光纤生长过程中存在的色心、开裂、直径起伏等关键问题,制备出直径0.8 mm、长度65 mm的高品... 本文采用了激光加热基座(LHPG)法逆向生长技术,实现了多组分Er∶YAP晶体的快速制备。利用LHPG法开展了Er∶YAP单晶光纤的生长研究,通过解决单晶光纤生长过程中存在的色心、开裂、直径起伏等关键问题,制备出直径0.8 mm、长度65 mm的高品质Er∶YAP单晶光纤。对不同掺杂浓度Er∶YAP晶体的光谱性能进行表征分析,结果表明掺杂浓度5%(原子数分数)时,Er^(3+)间存在较强的能量传递过程,有利于实现高效率中红外激光输出。 展开更多
关键词 中红外激光 Er∶YAP晶体 激光加热基座法 单晶光纤 能量传递
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Er掺杂CGA晶体的生长及浓度优化研究 被引量:2
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作者 李琳 谭慧瑜 +4 位作者 郑为比 谭俊成 李真 张沛雄 陈振强 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第7期1325-1334,共10页
本文采用激光加热基座法生长出一系列掺杂不同Er^(3+)浓度(摩尔分数)的Er∶CaGdAlO 4(Er∶CGA)激光晶体,并对制备出的系列晶体开展详细的光学性能研究。结合J-O理论计算和光学性能表征,通过对比吸收光谱中780~840和955~1020 nm的最大吸... 本文采用激光加热基座法生长出一系列掺杂不同Er^(3+)浓度(摩尔分数)的Er∶CaGdAlO 4(Er∶CGA)激光晶体,并对制备出的系列晶体开展详细的光学性能研究。结合J-O理论计算和光学性能表征,通过对比吸收光谱中780~840和955~1020 nm的最大吸收系数、吸收截面、半峰全宽和辐射寿命等,以及荧光发射光谱的发射强度、发射截面和能级荧光寿命等光学性能参数,得到Er^(3+)的最佳掺杂浓度为5%。该工作为获得一种有望用于1.5~1.7μm近红外波段全固态激光器的新型激光增益介质提供了一定的实验基础。 展开更多
关键词 1.5~1.7μm近红外激光 Er∶CGA晶体 激光加热基座法 光学性能 全固态激光器 增益介质
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微机控制的晶体光纤生长设备 被引量:1
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作者 危子彪 霍玉晶 何淑芳 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 1996年第3期268-271,共4页
本文介绍了小型激光加热基座法晶体光纤生长设备的系统构成,以及微机在控制晶纤生长速度、直径等方面的应用。
关键词 晶体光纤 激光加热基座法 计算机控制 晶体生长
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单晶光纤制备及高温传感器研究进展 被引量:5
16
作者 王涛 贾志泰 +2 位作者 李阳 张健 陶绪堂 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2021年第9期1603-1624,共22页
单晶光纤(single-crystal fiber),是一种纤维形态的晶体材料,凭借优异的物理和化学性能以及大长径比的结构特点在国防及民生领域都有着广泛的应用前景。随着导模法、激光加热基座法以及微下拉法等生长技术的日渐成熟,单晶光纤迎来了科... 单晶光纤(single-crystal fiber),是一种纤维形态的晶体材料,凭借优异的物理和化学性能以及大长径比的结构特点在国防及民生领域都有着广泛的应用前景。随着导模法、激光加热基座法以及微下拉法等生长技术的日渐成熟,单晶光纤迎来了科学研究和应用发展的黄金时期,其材料种类以及应用方向均呈现多元化发展态势,其中面向高温传感领域的高熔点氧化物单晶光纤凭借其耐高温、抗氧化、结构紧凑等特点在强氧化、强辐射、强腐蚀、强电磁干扰等极端环境中展现出了巨大的应用潜力。近年来,研究者们不断将光学、声学等传感技术与单晶光纤介质相结合,在保持传感器结构灵活性的基础上,拓宽了常规玻璃光纤传感器的使用温度,同时弥补了热电偶等传统接触式测温技术在恶劣环境中寿命较低的缺陷。本文以单晶光纤的制备技术为出发点,回顾了单晶光纤的发展历史,分析了单晶光纤三种主要制备方法的技术特点及发展现状。同时,总结了单晶光纤在高温传感领域的主要研究成果,展望了单晶光纤高温传感技术的应用前景。 展开更多
关键词 单晶光纤 单晶生长 高温传感器 光纤传感器 导模法 微下拉法 激光加热基座法
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激光加热基座光纤炉研制及单晶光纤生长研究
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作者 戴云 张中晗 +5 位作者 王皙彬 李金 龙勇 苏良碧 丁雨憧 武安华 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期214-218,共5页
单晶光纤(SCF)是一种将体块晶体与玻璃光纤的优势相结合的新型一维化晶体材料,其具有优异的物理化学以及热管理性能,在激光、闪烁、传感等方面具有巨大的应用潜力。目前单晶光纤的主要生长方法有激光加热基座(LHPG)法和微下拉(μ-PD)法... 单晶光纤(SCF)是一种将体块晶体与玻璃光纤的优势相结合的新型一维化晶体材料,其具有优异的物理化学以及热管理性能,在激光、闪烁、传感等方面具有巨大的应用潜力。目前单晶光纤的主要生长方法有激光加热基座(LHPG)法和微下拉(μ-PD)法,其中LHPG法生长过程中不需要使用坩埚,可制备更小直径的单晶光纤,以充分发挥光纤的形态优势。研制了国内具有自主知识产权的LHPG单晶光纤炉,并生长了Al_(2)O_(3)、YAG、LuAG等单晶光纤,其中YAG单晶光纤直径可达200μm,长度为710 mm,长径比大于3500:1。同时对单晶光纤的直径均匀性、结晶质量等性能进行了研究,结果表明准一维化的单晶光纤仍具有良好的物化性能。 展开更多
关键词 光纤光学 单晶光纤 激光加热基座法 光纤质量
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激光加热基座法单晶光纤生长技术
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作者 武安华 周声耀 +5 位作者 戴云 张中晗 张振 寇华敏 王皙彬 苏良碧 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期29-37,共9页
单晶光纤是指具有光学纤维形态的单晶体,其同时保持了玻璃光纤的形态优势以及体块单晶优异的物理和化学性能,为高功率激光应用中替代传统玻璃光纤提供了一种思路。随着单晶光纤在材料种类及应用方向的不断拓展,单晶光纤在辐射探测、高... 单晶光纤是指具有光学纤维形态的单晶体,其同时保持了玻璃光纤的形态优势以及体块单晶优异的物理和化学性能,为高功率激光应用中替代传统玻璃光纤提供了一种思路。随着单晶光纤在材料种类及应用方向的不断拓展,单晶光纤在辐射探测、高温传感等领域也具有潜在的应用前景。本文在介绍单晶光纤应用背景的基础上,对国内外激光加热基座法单晶光纤生长技术进行了总结,详细讨论了单晶光纤生长过程中存在的问题及其改进方案,最后对单晶光纤未来的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 晶体生长 单晶光纤 激光加热基座法 后热器
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晶体光纤及晶体衍生光纤制备与应用综述 被引量:6
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作者 刘兆军 高悉宝 +6 位作者 丛振华 邵贤彬 谢永耀 蒋明渊 王上 赵智刚 张行愚 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期23-41,共19页
晶体光纤是一种新型的高性能光纤材料,具有稀土离子掺杂浓度高、传光性好、耐高温、耐腐蚀等优点.晶体光纤在激光及传感方面具有巨大的应用潜力,然而至今还没有成功制备出真正意义上的同时具有晶体纤芯和晶体包层的小芯径晶体光纤.与传... 晶体光纤是一种新型的高性能光纤材料,具有稀土离子掺杂浓度高、传光性好、耐高温、耐腐蚀等优点.晶体光纤在激光及传感方面具有巨大的应用潜力,然而至今还没有成功制备出真正意义上的同时具有晶体纤芯和晶体包层的小芯径晶体光纤.与传统的玻璃光纤相比,晶体光纤的制备工艺更加复杂,如何对晶体光纤制备工艺进行完善和创新是当前需要解决的重要问题.为了探索提高晶体光纤质量的途径,本文以晶体光纤的四种制备技术为主线,回顾了晶体光纤及其制备方法的发展历程,讨论了每种制备方法的局限性,对晶体光纤目前的应用状况进行了总结,并对其未来发展趋势进行了展望. 展开更多
关键词 光纤材料 晶体光纤 光纤设计与制造 激光加热基座法 微下拉法 无粘合剂键合法 熔融芯法
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单晶光纤生长技术研究进展 被引量:3
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作者 顾鹏 王鹏刚 +2 位作者 官伟明 郑丽 谭云强 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2021年第12期2362-2378,共17页
单晶光纤因其独特的结构特点以及优良的物理性能而被广泛应用于高功率激光器、辐射探测以及高温环境监测等领域。本文综述了单晶光纤的生长技术,探讨了微下拉法(μ-PD)、激光加热基座法(LHPG)以及导模法(EFG)的生长特点,并重点梳理了单... 单晶光纤因其独特的结构特点以及优良的物理性能而被广泛应用于高功率激光器、辐射探测以及高温环境监测等领域。本文综述了单晶光纤的生长技术,探讨了微下拉法(μ-PD)、激光加热基座法(LHPG)以及导模法(EFG)的生长特点,并重点梳理了单晶光纤生长过程中存在的问题及解决方案。此外详细介绍了包层制备技术发展现状以及局限性。最后,阐述了现阶段单晶光纤的主要分类以及应用场景并对未来发展作出展望。 展开更多
关键词 单晶光纤 微下拉法 激光加热基座法 导模法 化学溶蚀法 包层制备 光纤种类
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