导　　师： 周时凤

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 大数据、云计算、物联网等新一代信息技术的迅猛发展对通信网络的数据传输容量提出了更高的要求。超宽带通信网络成为信息时代的基础设施,以及国家经济社会发展的重要基础,据此我国提出了“宽带中国战略”。在超宽带通信网络中,光作为信息传输的主要载体,其信息传输容量取决于光纤放大器的增益带宽。目前商用的Er3+离子掺杂光纤放大器,受稀土离子窄带发光特性的影响仅能提供35 nm的增益带宽,成为制约超宽带数据传输的瓶颈。基于具有本征宽带发光离子掺杂的光纤放大器以及基于非线性效应的光纤拉曼放大器被认为是最有潜力实现超宽带光放大的器件。目前受限于可选择的增益介质种类少和增益性能差,阻碍了其进一步应用。本论文针对光纤放大器增益介质存在的问题,从材料学角度入手,以结构研究-性能调控-光纤制备为主要研究路线开展了以下工作。基于多组分过渡金属氧化物玻璃体系,利用该玻璃非均匀结构调控析出的微晶相,以及引入高极化率拉曼活性单元并结合析晶过程提高拉曼增益性能,实现了增益介质的超宽带可调控近红外发光特性以及增益平坦的宽带高增益拉曼特性,通过熔融纤芯法制备了多组分过渡金属氧化物玻璃光纤。具体的研究内容和研究结果如下:（1）多组分过渡金属氧化物玻璃的结构研究:过渡金属Ta元素具有高电价、大场强,在重掺Ta2O5的玻璃基质内存在化学及结构的不均匀性。我们利用分子动力学模拟了钽硅酸盐玻璃体系中Ta-O键和Si/Al-O键的空间分布,计算了各元素的路径分布、配位数和键长,证明了该玻璃体系内部存在纳米尺寸的Ta和Si/Al元素富集的非均匀结构,并且在富集区域Ta和Si/Al元素主要以[TaO6]和[Si/AlO4]结构单元形式存在。另外通过模拟玻璃不同淬冷速度下元素的富集状态,推断出玻璃非均匀结�

关 键 词： 过渡金属氧化物玻璃 微晶玻璃 宽带发光 拉曼增益 光纤

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