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单晶光纤制备技术研究
资料介绍
单晶光纤是一种新型的高性能光学材料，具有抗电磁干扰、耐腐蚀、传光性好等优点，常被用于晶纤激光器、晶纤倍频器、全息数据储存、红外激光传导以及高温探测等领域。本课题是以单晶光纤在高温探测领域的应用为研究背景，高温单晶光纤可用于1800℃以上的高温测量，如飞机、火箭发动机燃气温度的测量，冶金、炼钢中炉温的测量等，这是传统的测量方法无法做到的，且这种方法较传统的方法具有精度高、分辨率高、响应快、可连续测量的优点。因此，研究高品质单晶光纤的制备技术，对于晶纤的应用，特别是高温探测领域有非常重要的意义。
本文研究了单晶光纤的三种制备方法，导模法、毛细管固化法和基座法。常用的激光加热基座法就是基座法的一种，它是采用激光熔融晶体棒后，通过引入籽晶来提拉生长单晶光纤的方法。本文首先基于激光加热基座法的生长原理，提出采用环形热源来加热晶体源棒制备单晶光纤的方案，并通过Zemax光学软件对环形热源光学系统进行设计与仿真，理论上验证了该方案的可行性。其次，利用步进电机实现单晶光纤生长时源棒和籽晶运动的控制，该部分以STC89C52单片机为控制核心，将步进电机旋转运动转换成直线运动，使装有光纤夹具的机械结构平台能精确控制籽晶和源棒提拉运动，从而控制了单晶光纤的生长速度。最后，通过尝试拉制α-Al2O3单晶光纤，分析了晶纤生长过程中，晶纤生长速度、熔区长度以及源棒和晶纤直径比对晶纤质量的影响，得到了几种不同直径的α-Al2O3晶纤的最佳生长条件，为进一步生长高品质的单晶光纤提供了可靠的理论依据，同时对本实验室研究单晶光纤在高温探测领域的应用创造了便利条件。
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