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单晶光纤与陶瓷光纤的三大本质区别

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单晶光纤是具有光纤波导结构的单晶材料,陶瓷光纤是通过适当的热处理在纤芯玻璃内可控生长晶体,晶体均匀的分布在玻璃基质中。

与传统玻璃光纤相比,单晶光纤与陶瓷光纤均具有高热导率、高激光损伤阈值、高长径比、大比表面积、较小的非线性效应、高掺杂浓度、较低的热透镜效应等优点,易产生高功率的输出以及传输高能量的激光,有效的解决了传统光纤的发光效率低、低浓度掺杂的缺陷,在高温光纤探测、传感、光纤激光以及非线性光学等领域有着广泛的应用。

那么,单晶光纤与陶瓷光纤有哪些区别呢?

制备方法不同。单晶光纤的制备方法为激光加热基座法和微下拉法;而陶瓷光纤制备方法有纤芯熔融法、流延成型结合共烧结技术等。

参数与性质不同。陶瓷光纤同单晶光纤相比,具有更高的断裂韧性且更易实现高浓度掺杂,对掺杂离子发光效率的提高有一定促进作用。但多晶结构同时也导致了陶瓷光纤表面粗糙度远高于单晶光纤,光在陶瓷光纤中发生多次散射,光的平均传输路径增加,光散射损耗增大。通过抛光可以去除明显的粗糙,但是仍有许多的缺陷,随着缺陷的减少,陶瓷光纤的光学透过率逐渐接近单晶光纤。

产品应用范围不同。目前单晶光纤的应用研究主要集中在高温光纤探测、传感、高能激光、非线性光学等领域。陶瓷光纤具有多晶态的陶瓷结构,兼备陶瓷和传统光纤的性能,其高浓度的稀土离子掺杂优势使得陶瓷光纤在激光增益领域有着巨大的潜力,但由于晶界的存在,作为激光增益介质的陶瓷光纤的光学质量较差,仍需优化制备工艺来提升陶瓷光纤的光学质量,而其耐高温的特性使陶瓷光纤在高温探测领域内有着巨大的应用空间。

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