申请/专利权人：华南理工大学

申请日：2018-06-28

公开（公告）日：2021-09-21

公开（公告）号：CN108947233B

主分类号：C03B37/027(20060101)

分类号：C03B37/027(20060101);C03B37/00(20060101);C03C13/04(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.09.21#授权;2019.01.01#实质审查的生效;2018.12.07#公开

摘要：本发明公开了一种掺钛蓝宝石非晶光纤的制备方法，包括以下步骤：1将掺钛蓝宝石晶体加工成芯棒；2对步骤1得到芯棒进行清洗；3将清洗后的芯棒插入包层管中，制成预制棒；所述包层管的材料为熔融温度高于纤芯材料的玻璃材料；4光纤拉制：将制备好的预制棒放入拉丝塔内，升温，使拉丝炉的温度升到高于掺钛蓝宝石晶体的熔融温度，保温15～20min，拉制光纤，得到纤芯为非晶态的掺钛蓝宝石非晶光纤。本发明还公开了上述光纤及其应用。本发明掺钛蓝宝石非晶光纤的制备方法工艺简单，备得到的掺钛蓝宝石非晶光纤与掺钛蓝宝石晶体具有相似的发光特征。

主权项：1.一种掺钛蓝宝石非晶光纤，其特征在于，所述掺钛蓝宝石非晶光纤为芯-包结构光纤，选用晶态掺钛蓝宝石作为纤芯材料，经过纤芯熔融法拉丝制备成纤芯为非晶态的掺钛蓝宝石光纤；所述掺钛蓝宝石非晶光纤的制备包括以下步骤：（1）将掺钛蓝宝石晶体加工成芯棒；掺钛蓝宝石晶体按质量百分比含有：Ti2O3:0.01~3%；余量为Al2O3；（2）对步骤（1）得到芯棒进行清洗；（3）将清洗后的芯棒插入包层管中，制成预制棒；所述包层管的材料为拉丝温度高于纤芯材料熔融温度的玻璃材料；（4）光纤拉制：将制备好的预制棒放入拉丝塔内，升温，使拉丝炉的温度升到高于掺钛蓝宝石晶体的熔融温度，保温15~20min，拉制光纤，得到纤芯为非晶态的掺钛蓝宝石非晶光纤；所述使拉丝炉的温度升到高于掺钛蓝宝石晶体的熔融温度，具体为：使拉丝炉的温度升到2050~2200℃。

全文数据：一种掺钛蓝宝石非晶光纤及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及光纤的制备，特别涉及一种掺钛蓝宝石非晶光纤及其制备方法和应用。背景技术[0002]掺钛蓝宝石晶体是迄今为止最重要的激光介质之一，它不仅具有良好的热传导性能、机械性能和较高的饱和通量，更重要的是它宽于4〇〇nm的波长可调谐范围是目前现有的任何激光介质所无法比拟的。利用不同的泵浦源和泵浦方式，人们己经成功地研制出各种掺钛蓝宝石晶体激光器，飞秒激光就是蓝宝石激光器的一个重要运用。另外，借助倍频技术、光参量振荡与放大技术，人们已经把蓝宝石激光器的输出波长范围拓展到从紫外至红夕卜。同时蓝宝石激光器还有一个重要的优点在于其结构简单和工作稳定，因此，近十几年来掺钛蓝宝石晶体固态激光器得到了广泛的研宄和应用。[0003]目前为止，几乎所有掺钛蓝宝石晶体制备的激光器均是固态激光器，难于实现掺钛蓝宝石激光器的小型化，虽然现在可以通过生长法直接拉制单晶光纤，但是这种制备单晶光纤的工艺相当的复杂。如何实现掺钛蓝宝石晶体激光器的小型化，是目前亟待解决的问题。如果能够利用较为成熟的玻璃光纤拉制技术制备掺钛蓝宝石光纤，对于解决上述问题和研制新型光纤激光器都具有十分重要的意义。发明内容[0004]为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种掺钛蓝宝石非晶光纤的制备方法，制备工艺简单，制备得到的掺钛蓝宝石非晶光纤与掺钛蓝宝石晶体具有相似的发光特征。[0005]本发明的另一目的在于提供上述制备方法制备得到的掺钛蓝宝石非晶光纤。[0006]本发明的再一目的在于提供上述掺钛蓝宝石非晶光纤的应用。[0007]本发明的目的通过以下技术方案实现：[0008]—种掺铬红宝石非晶光纤，所述掺铬红宝石非晶光纤为芯-包结构光纤，采用晶态掺铬红宝石作为纤芯材料，经纤芯熔融法拉丝制备成纤芯为非晶态的掺铬红宝石非晶光纤。[0009]所述包层材料为高纯石英管。[0010]所述掺铬红宝石非晶光纤在光纤激光器和光纤温度传感中的应用。[0011]—种掺铬红宝石非晶光纤的制备方法，包括以下步骤：[0012]1将掺铬红宝石晶体加工成芯棒；[0013]所述掺铬红宝石晶体化学按质量百分比含有：[0014]〇2〇3:〇.〇1〜4%;[0015]余量为Al2〇3;[0016]⑵对步骤⑴得到芯棒进行清洗；[0017]3将清洗后的芯棒插入包层管中，制成预制棒;所述包层管的材料为拉丝温度高于纤芯材料熔融温度的玻璃材料；[0018]⑷光纤拉制：[0019]将制备好的预制棒放入拉丝塔内，升温，使拉丝炉的温度升到高于掺铬红宝石晶体的熔融温度，保温15〜20min，拉制光纤，得到纤芯为非晶态的掺铬红宝石非晶光纤：[0020]所述对步骤⑴得到芯棒进行清洗，具体为：[0021]用超声波清洗，再用去离子水和无水酒精清洗干净。[0022]步骤⑷所述升温，具体为：[0023]使拉丝炉以5〜10°C每分钟的升温速度升到拉丝温度。[0024]所述使拉丝炉的温度升到高于掺铬红宝石晶体的熔融温度，具体为：[0025]使拉丝炉的温度升到2050〜2200°C。[0026]步骤⑴所述加工，具体为:在加工机床上冷加工。[0027]与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：[0028]本发明通过采用高熔融温度的高纯石英棒作为包层，掺钛蓝宝石晶体作为纤芯材料，采用纤芯熔融法成功拉制出非晶态的蓝宝石光纤，并在光纤纤芯中实现了源于Ti3+的宽带发光，制备工艺简单，通过拉曼光谱表征证明制备的光纤纤芯呈非晶态，其主要组成为Ah〇3,通过荧光光谱表征测试发现拉制的光纤与掺钛蓝宝石晶体具有相似的发光特征。本发明制备的这种光纤在研制新型宽带可调谐光纤激光器和实现宽带可调谐激光器小型化等方面具有十分重要的意义和潜在的应用价值，为掺钛蓝宝石晶体在激光领域的应用提出了一种新的途径。附图说明[0029]图1为本发明的实施例的掺钛蓝宝石非晶光纤的截面显微照片。[0030]图2为本发明的实施例的掺钛蓝宝石非晶光纤的荧光光谱图。具体实施方式[0031]下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。[0032]实施例1[0033]1•纤芯材料的选取:选用掺有钛的蓝宝石晶体作为纤芯材料。[0034]掺钛蓝宝石晶体的组分，按质量百分比，各组分及含量如下：[0035]Ti02:0.1%；[0036]余量为AI2O3。[0037]2.选取包层管：[0038]包层管采用F300高纯石英管。内径3.1mm，外径25mm，长度为200mm，内外表面均抛光呈镜面。[0039]3•预制棒制备：[0040]1将掺钛蓝宝石晶体在加工机床上冷加工成直径3mm，长约50mm的细晶体棒。[0041]2将加工好的掺钛蓝宝石晶体芯棒和包层管放在盛有水的盒子中用超声波清洗大约10min，再用去离子水清洗2〜3次，最后用无水酒精清洗干净。[0042]3将心棒插入包层官中，包层营下部用直径2•8〜3•2mm的端面磨平的锥形石英玻璃棒塞紧，防止芯棒掉落，制成预制棒。[0043]4.光纤拉制：[0044]将制备好的预制棒放入拉丝塔内，缓慢升温，使拉丝炉的温度升到高于蓝宝石晶体的熔融温度约2100°C，保温15min。通过调整拉丝的速度和预制棒下料速度，拉制出不同尺寸的光纤。[0045]5•对已制备好的光纤进行表征，图1为本实施例制备的光纤截面图，从图中可以看到明显的芯-包结构。[0046]实施例2[0047]1•纤芯材料的选取:选用掺有钛的蓝宝石晶体作为纤芯材料。[0048]掺钛蓝宝石晶体的组分，按质量百分比，各组分及其含量如下：[0049]Ti02:0.3%；[0050]余量为A1203。[0051]2•选取包层管：[0052]包层管米用F3〇0高纯石英管。内径3.6mm，外径25mm，长度为200mm，内外表面均抛光呈镜面。[0053]3•预制棒制备：[0054]1将掺钛蓝宝石晶体在加工机床上冷加工成直径3.5mm，长约50mm的细晶体棒。[0055]2将加工好的掺钛蓝宝石晶体芯棒和包层管放在盛有水的盒子中用超声波清洗约lOmin，再用去离子水清洗2〜3次，最后用无水酒精清洗干净。[0056]3将芯棒插入包层管中，包层管下部用直径3.4〜3.8mm的端面磨平的锥形石英玻璃棒塞紧，防止芯棒掉落，制成预制棒。[0057]4.光纤拉制：[0058]将制备好的预制棒放入拉丝塔内，缓慢升温，使拉丝炉的温度升到高于蓝宝石晶体的熔融温度（约2100°C，保温20min。通过调整拉丝的速度和预制棒下料速度，拉制出不同尺寸的光纤。[0059]5•对已制备好的光纤进行表征，图2为本实施例制备的光纤的荧光光谱。从图2中我们可以看出，制备的光纤和掺钛蓝宝石晶体有基本相同的荧光光谱，在532nm激光激发下在600〜900nm范围内具有宽带发光，该宽带发光源于Ti3+的能级跃迁。由此可见，该光纤在制备新型掺钛蓝宝石可调谐激光器等方面具有潜在的应用价值。[0060]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：奸、纤，其特征在于，所述掺钛蓝宝石非晶光纤为芯—包结构光材料，紐纤繩脈雖齡麟芯为骗态的惨钦@2•根据权利要求1所述的掺钛蓝宝石非晶光纤，其特征在于，所述包层材料为高纯石英目。3.权利要求1臟雜蓝细非晶烟：在可糖册激錢機光器小雛方面的应用。4.一种掺钛监i石非晶光纤的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：⑴将掺钛蓝宝石晶体加工成芯棒；惨駄监宝石晶体的化学按质量百分比含有.Ti02:0.01〜3%;余量为Al2〇3;⑵对步骤⑴得到芯棒进行清洗；3将清洗后的芯棒插入包层管中，制成预制棒;所述包层管的材料为拉丝温度高于纤芯材料熔融温度的玻璃材料；⑷光纤拉制：将制备好的预制棒放入拉丝塔内，升温，使拉丝炉的温度升到高于掺钛蓝宝石晶体的熔融温度，保温I5〜2〇min，拉制光纤，得到纤芯为非晶态的掺钛蓝宝石非晶光纤。5.根据权利要求4所述的掺钛蓝宝石非晶光纤的制备方法，其特征在于，具体为：用超声波清洗，再用去离子水和无水酒精清洗干净。6.根据权利要求4所述的掺钛蓝宝石非晶光纤的制备方法，其特征在于，步骤4所述升温，具体为：使拉丝炉以5〜1TC每分钟的升温速度升到拉丝温度。7.根据权利要求4所述的掺钛蓝宝石非晶光纤的制备方法，其特征在于，所述使拉丝炉的温度升到高于掺钛蓝宝石晶体的熔融温度，具体为：使拉丝炉的温度升到约2050〜220TC。8.根据权利要求4所述的掺钛蓝宝石非晶光纤的制备方法，其特征在于，步骤（1所述加工，具体为:在加工机床上冷加工。

百度查询： 华南理工大学 一种掺钛蓝宝石非晶光纤及其制备方法和应用

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD