不同基质掺Yb~(3+)光纤的单频极限输出功率

综合分析了不同基质掺Yb3+光纤的材料特性,在改进的极限输出功率理论模型的基础上,对Yb3+掺杂的硅光纤、磷酸盐光纤、YAG晶体(或陶瓷)光纤以及蓝宝石光纤的单频极限输出功率特性进行了详细分析。计算结果表明,YAG晶体(或陶瓷)光纤和蓝宝石光纤单频极限输出功率可以达到10kW以上。分析了单模情况下的极限输出功率,结果表明YAG晶体(或陶瓷)光纤和蓝宝石光纤在单模情况下也有较大优势,目前的单频激光功率还有很大的提升空间。对于单频激光光纤材料而言,降低受激布里渊散射(SBS)增益系数、提高导热性能是提高极限输出功率的有效途径。     

空位缺陷和相变对冲击压缩下蓝宝石光学性质的影响

为了探究冲击压缩下蓝宝石光学性质的变化行为,本文采用第一性原理方法,在180 GPa的压力范围内计算了蓝宝石理想晶体和含空位点缺陷晶体的光学性质.吸收光谱数据表明,仅考虑压力和温度因素不能解释冲击消光实验的结果,而冲击诱导的氧离子空位点缺陷应该是导致该结果的一个重要原因.波长在532 nm处的折射率数据表明:1)蓝宝石的两个高压结构相变将导致其折射率明显上升;在Corundum和Rh_2O_3相区,其折射率将随冲击压力增大而降低;在CalrO_3相区,压力小于172 GPa时,其折射率随冲击压力增大而缓慢地降低,但172 GPa以上时折射率却随冲击压力增大而逐渐增大;2)空位点缺陷对折射率随冲击压力的变化规律有明显的影响.本文结果不仅有助于增强用空位点缺陷的物理机理来解释蓝宝石冲击透明性损伤现象的可靠性,而且对未来进一步的实验研究以及发展新型窗口材料有重要的参考作用.     

我国蓝宝石晶体生长技术的现状与发展趋势

经过半个多世纪的发展,蓝宝石晶体(Al2O3)依据其高强度、高硬度,耐高温、耐磨擦、耐腐蚀,透光性能好、电绝缘性能优良等一系列优良的理化特性得到广泛的作用。我国在蓝宝石晶体生长技术研究方面取得了巨大的成就,各种生长工艺技术都有长足发展,取得了可喜的成就,部分蓝宝石晶体生长方法已广泛应用于产业化规模生产,为我国轻工业、国防工业、航空航天等做出了巨大贡献,也为近几年飞速发展的LED产业提供了有力保证。     

冲击压缩下蓝宝石单晶散射消光的理论计算

考虑局部温升会引起折射率的变化,对蓝宝石体材及其内部绝热剪切带的折射率进行了理论计算。计算结果表明,绝热剪切带以及周围体材的折射率均随波长的增加而减小,并且二者之差在80GPa、99GPa、132GPa、183GPa和255GPa五个压力点处均高于0.02。在此基础上,本文提出并建立了冲击绝热剪切带散射消光的物理模型,并采用离散偶极子近似方法计算了蓝宝石在上述五个压力点处的散射消光谱。计算的散射截面随波长和压力的增加而减小;在计算出剪切带数密度后,所得散射系数与实验数据定性相符。本文研究取得的蓝宝石散射消光认识对于理解脆性材料动态变形的微细观机理及其冲击透明性变化具有一定的参照价值。     

激光超声技术测量高温下蓝宝石单晶的弹性模量

利用纳秒激光脉冲所激发的超声纵波, 非接触地测量了蓝宝石单晶沿c轴方向的弹性模量 C₃₃随温度的变化关系. 结果表明, 在室温到1000 ℃ 的范围内, 蓝宝石的弹性模量C₃₃随温度T的升高而减小, 两者之间近似呈如下二次关系: C₃₃ = - 1.541× 10^-5T² - 0.021T + 498.3. 由于该方法利用激光烧蚀效应激发出了强度很大的纵波, 因此对弹性模量的测量具有较高的精度, 估算C₃₃的测量误差不超过0.1%.     

加热功率波动对SAPMAC法生长蓝宝石晶体的影响

本文根据温度波在熔体介质中的传播理论,结合SAPMAC法蓝宝石晶体生长工艺特点,研究了由加热功率波动引起的温度波动对晶体生长的影响.研究表明由于氧化铝高温熔体具有较大的热扩散系数,温度波较容易传到固液界面引起界面温度起伏;界面的温度起伏会使晶体内产生气泡、空腔等缺陷.根据温度波的频率、幅值对氧化铝熔体的传递深度、衰减规律的关系,提出了提高系统热惯性、增加界面熔体包裹层厚度等抑制措施.     

光位移法测定蓝宝石高温折射率及理论研究

根据惠更斯原理搭建了一台可分别测量晶体折射率各向异性的实验装置，并在室温至1200℃的温度范围内采用光位移法间接测定了蓝宝石在445 nm波长下的寻常光折射率n_o和非寻常光折射率n_e，计算得到相应的热光系数为1.5793×10^-4 K^-1和1.5517×10^-4 K^-1。此外，基于第一性原理计算了蓝宝石的折射率等光学参数，相应的折射率变化规律与实验相近。实验与计算的结合验证了蓝宝石高温折射率数据的可靠性，为蓝宝石材料的开发应用和相关器件的性能优化设计提供了有效参考。     

飞秒激光微加工蓝宝石晶片光纤压力传感器

提出了一种高温大量程的蓝宝石法布里-珀罗（F-P）干涉仪压力传感器。传感器由三层蓝宝石晶片直接键合而成，包括蓝宝石衬底、带通孔的蓝宝石晶片和感压蓝宝石晶片。飞秒激光用于在蓝宝石晶片的中心刻蚀通孔，并粗糙化感压蓝宝石晶片的外表面。利用蓝宝石晶片抛光面作为F-P腔的反射面，有助于降低解调出的光学腔长波动，提高压力分辨率。提出的传感器在室温、0～30 MPa的高压力范围内光学腔长随压力线性变化，压力灵敏度为0.1253μm/MPa，相对分辨率达到0.04%FS(full scale，全量程)，且能在700℃下稳定工作。