复合材料光纤由于其在非线性光学、光学传感、能量传输、光开关、光电探测及生物医学等领域具有广泛的应用前景而越来越受到关注。不同于传统使用的光纤,复合材料光纤有望将各种各样的材料整合在光纤中。纤维形式的晶体半导体波导结构不仅具有良好的非线性光学效应和光电性能,还可以作为传统光纤和平面半导体光子学两者间的独特波导结构。石英光纤在波长大于2.4μm的中红外波段具有较高的光传输损耗,而氟化物及硫系化物光纤在中远红外波段只能传导一定的光功率。因此晶体半导体芯光纤被看作在中红外甚至远红外波段能进行低损耗高功率传导的首选材料。同时硒作为一种重要的半导体元素,具有非线性光学响应快、电导率高、红外透过性好等特点,其在电学及光电领域也有较大的应用前景。因此,硒可以当作复合光纤和光纤集成电子元器件的一个重要的纤芯材料。但目前在制备这种晶体半导体纤芯复合光纤上面临的主要问题是光纤性能不佳、光传输损耗较高。本研究基于研究团队在复合光纤研究制备上的技术积累,成功地拉制出了磷酸盐玻璃包层/硒芯半导体复合光纤。为了提高光纤的光传输损耗和光电性能,研究了通过热退火后处理制度来制备低损耗晶体硒半导体纤芯复合光纤,探索了利用连续光输出的固态半导体激光器晶化无定形硒纤芯光纤。研究内容和主要研究成果如下:(1)研究了磷酸盐玻璃包层/硒芯半导体复合光纤的制备技术。通过熔融纤芯反应法成功制备了磷酸盐玻璃包层/硒芯半导体复合光纤,研制的光纤直径为175μm,纤芯直径为25μm。通过元素分析,发现纤芯里溶解了质量分数为2%的氧;采用多晶X射线衍射仪测试图谱、拉曼图谱及透射图谱综合分析了光纤纤芯的结晶状态,并发现直接拉制的光纤纤芯为无定形态。光纤在150°C下热处理后,纤芯可由无定形态转变为多晶态;采用截断法测试出无定形态和晶态硒芯光纤在1310 nm处的传输损耗分别为2.44 dB/cm和3.10 dB/cm。对退火晶化后的光纤进行光电性能测量,发现晶化后的光纤在暗光和光照条件下存在三倍左右的电导率变化。(2)通过两段退火使光纤纤芯晶粒长大,光纤损耗大幅度降低。对无定形态硒芯的结晶性能进行了系统研究,发现通过两段热退火处理磷酸盐玻璃包层/硒芯半导体复合光纤,能使纤芯出现晶粒长大、缺陷减少现象,导致光纤损耗由2.44 dB/cm(1310 nm)的降低到1.5 dB/cm。两段退火处理后的光纤较之前在150°C简单退火1 h后的光纤,电导率在光照下由4.1×10-7?-1cm-1提高到5.1×10-7?-1cm-1。(3)研究了532 nm激光对复合光纤纤芯晶化的规律。基于无定形硒芯和包层材料对光的吸收和透过性质,我们选取并确定了532 nm激光为光纤纤芯晶化的加热源。对辐照激光的参数进行了优化,确定了适合制备晶体硒芯光纤的方案并通过拉曼图谱证明我们成功地实现了无定形硒纤芯的晶化,透射电镜进一步证实了532 nm激光对光纤纤芯晶化的有效性。