近日，教育部科技發(fā)展中心根據國家科學技術獎勵工作辦公室《關于2014年度國家科學技術獎勵推薦工作的通知》(國科獎字[2013]60號)相關要求，對教育部推薦2014年度國家科學技術獎項目進行了公示(專用項目在適當范圍內公示)，公示期為2014年1月15日-1月21日。在這份項目表中，“高增益玻璃光纖與單頻光纖激光器商品化制備成套技術及其應用”項目被推薦為發(fā)明獎。下面是該項目詳細介紹：
項目名稱：高增益玻璃光纖與單頻光纖激光器商品化制備成套技術及其應用
項目簡介：
我國光纖及光纖器件產量處于世界前列，但多為中低端產品，高端市場被國外公司壟斷，特種光纖列為美國對華高科技出口管制清單，實行嚴格技術封鎖。隨著高清電視、三網融合、網絡電視等新興服務業(yè)發(fā)展，目前單信道最大傳輸容量40Gbt/s 已不能滿足需求。提高通信容量需用相干技術，激光光譜線寬越窄，相干性越好，通信容量越大（可提高3 個數量級），傳感與探測的精度越高（可提高2 個數量級）。然而隨著線寬變窄，功率降低、噪聲增大，光纖激光的單頻性能嚴重劣化，從光纖材料源頭解決問題已是國際同行的共識，為此研發(fā)高增益、低損耗的新型光纖材料成為研究熱點。
光纖的增益源于纖芯中摻雜的稀土發(fā)光離子，稀土摻雜濃度和發(fā)光強度影響著光纖增益系數。國內外同行從商用石英光纖（SiO2 含量超過98%）的摻雜入手，但因稀土氧化物與SiO2 存在分相，摻雜濃度不高于0.8wt%，增益始終未突破1dB/cm。后來美國的NP Photonics、Kigre、日本Hoya 和德國Schott等國際著名公司，紛紛開展多組分激光玻璃研發(fā)工作，但至今僅NP Photonics公司拉制出稀土摻雜磷酸鹽玻璃光纖，實現了單頻光纖激光器的商品化，但對外只出售激光器產品，禁售光纖。并且在本發(fā)明前，該光纖還仍存在增益較低的缺點。
受高技術領域發(fā)展與市場需求的雙重牽引，經近十年的不懈努力，突破了高濃度稀土摻雜和高效發(fā)光、多組分激光玻璃高品質熔制與光纖預制棒制作及低噪聲、高功率單頻光纖激光器開發(fā)等技術瓶頸，形成了如下技術發(fā)明：
發(fā)明點一：揭示了稀土離子與玻璃基質相互作用對發(fā)光的影響規(guī)律，建立了稀土發(fā)光強度與玻璃最大能量聲子密度的理論模型，發(fā)明了激光玻璃組分優(yōu)化技術，熔制出高濃度稀土摻雜的磷酸鹽激光玻璃，摻雜濃度比石英玻璃高16 倍。
發(fā)明點二：發(fā)明了一種芯/包界面熱熔鍵合制備玻璃光纖預制棒技術，并開發(fā)了相應的配套設備，拉制出目前已知最高增益系數磷酸鹽玻璃光纖。
發(fā)明點三：發(fā)明了可控穩(wěn)態(tài)溫度梯度場熔接技術，實現了磷酸鹽玻璃光纖與石英光纖光柵的熔接，設計并構建了短腔型激光諧振腔，發(fā)明了低噪聲高功率單頻光纖激光器，開發(fā)出專用檢測儀器并建立了質量保障體系。
項目從材料設計、制備到器件，成果全部轉化并在光越科技（深圳）公司實現單頻光纖激光器的商品化生產，第三方檢測數據顯示，產品的功率、線寬和信噪比等關鍵指標優(yōu)與國外同類產品，近三年累計新增銷售7519 萬元。
單頻光纖激光器產品已成功應用于激光相干合成、激光雷達及大氣探測等國家重大工程，為構建衛(wèi)星和航天器發(fā)射、常規(guī)及戰(zhàn)略武器試驗平臺做出重要貢獻。項目成果打破了國外的技術封鎖，實現了從石英光纖到高增益多組分玻璃光纖跨域式發(fā)展，極大地拓展應用領域，對光電信息材料與器件的發(fā)展具有重要推動作用。
項目獲發(fā)明專利授權5 項與軟件著作權3 項。獲教育部與廣東省一等獎各1項，并先后獲國內、國際各類獎項4 項。發(fā)表SCI 收錄論文30 余篇，培養(yǎng)研究生15 人，創(chuàng)建了多組分玻璃光纖與器件研發(fā)平臺。
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