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高增益玻璃光纤与单频光纤激光器项目荣获2014国家技术发明二等奖

本文摘要:2014年度国家科技奖励大会今天在京举行。70项科研成果获得国家技术发明奖,其中高增益玻璃光纤与单频光纤激光器成套制取技术及其应用于荣获二等奖。项目主要已完成人为华南理工大学杨中民、徐善辉、张勤远、张伟南、钱奇及姜中宏。 项目概述: 我国光纤及光纤器件产量正处于世界前茅,但多为中低端产品,高端市场被国外公司独占,特种光纤列入美国对华高科技出口管制表格,实施严苛技术封锁。

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2014年度国家科技奖励大会今天在京举行。70项科研成果获得国家技术发明奖,其中高增益玻璃光纤与单频光纤激光器成套制取技术及其应用于荣获二等奖。项目主要已完成人为华南理工大学杨中民、徐善辉、张勤远、张伟南、钱奇及姜中宏。  项目概述:  我国光纤及光纤器件产量正处于世界前茅,但多为中低端产品,高端市场被国外公司独占,特种光纤列入美国对华高科技出口管制表格,实施严苛技术封锁。

随着高清电视、三网融合、网络电视等新兴服务业发展,目前单信道仅次于传输容量40Gbt/s已无法符合市场需求。提升通信容量只用相干性技术,激光光谱线长就越较宽,相干性就越好,通信容量越大(可提升3个数量级),传感与观测的精度越高(可提升2个数量级)。

然而随着线宽变宽,功率减少、噪声减小,光纤激光的单频性能相当严重劣化,从光纤材料源头解决问题已是国际同行的共识,为此研发高增益、低损耗的新型光纤材料沦为研究热点。  光纤的增益源自纤芯中掺入的稀土闪烁离子,稀土掺入浓度和发光强度影响着光纤增益系数。国内外同行从商用石英光纤(SiO2含量多达98%)的掺入应从,但因稀土氧化物与SiO2不存在分互为,掺入浓度不低于0.8wt%,增益一直并未突破1dB/cm。

后来美国的NPPhotonics、Kigre、日本Hoya和德国Schott等国际知名公司,争相积极开展多组分激光玻璃研发工作,但至今仅有NPPhotonics公司纳申请专利稀土掺入磷酸盐玻璃光纤,构建了单频光纤激光器的商品化,但对外只出售激光器产品,停售光纤。并且在本发明前,该光纤还仍不存在增益较低的缺点。  不受高技术领域发展与市场需求的双重机车,经近十年的不懈努力,突破了高浓度稀土掺入和高效闪烁、多组分激光玻璃高品质熔制与光纤钢架棒制作及低噪声、高功率单频光纤激光器研发等技术瓶颈,构成了如下技术发明者:  发明者点一:说明了了稀土离子与玻璃基质相互作用对闪烁的影响规律,创建了稀土发光强度与玻璃仅次于能量声子密度的理论模型,发明者了激光玻璃组分优化技术,熔申请专利高浓度稀土掺入的磷酸盐激光玻璃,掺入浓度比石英玻璃低16倍。

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  发明者点二:发明者了一种芯/包在界面热熔键合制取玻璃光纤钢架棒技术,并研发了适当的设施设备,纳申请专利目前未知最低增益系数磷酸盐玻璃光纤。  发明者点三:发明者了高效率稳态温度梯度场熔接技术,构建了磷酸盐玻璃光纤与石英光纤光栅的熔接,设计并建构了短腔型激光谐振腔,发明者了低噪声高功率单频光纤激光器,研发出有专用检测仪器并创建了质量保障体系。  项目从材料设计、制取到器件,成果全部转化成并在光就越科技(深圳)公司构建单频光纤激光器的商品化生产,第三方检测数据表明,产品的功率、线宽和信噪比等关键指标优与国外同类产品,近三年总计追加销售7519万元。

  单频光纤激光器产品已顺利应用于激光相干性制备、激光雷达及大气观测等国家根本性工程,为建构卫星和航天器升空、常规及战略武器试验平台作出最重要贡献。项目成果超越了国外的技术封锁,构建了从石英光纤到高增益多组分玻璃光纤跨域式发展,很大地扩展应用领域,对光电信息材料与器件的发展具备最重要推展起到。  项目获得发明专利许可5项与软件著作权3项。

获得教育部与广东省一等奖各1项,并先后获得国内、国际各类奖项4项。公开发表SCI收录于论文30余篇,培育研究生15人,创立了多组分玻璃光纤与器件研发平台。


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