抑制噪声的宽带碲基掺铒光纤放大器性能分析

设计了一个带光隔离器的复合型宽带碲基掺铒光纤放大器（EDTFA），通过对该结构模型下的速率方程和光功率传输方程组的数值模拟，理论研究了EDTFA在插入光隔离器后的性能变化。研究表明，通过插入光隔离器抑制反向传输的放大自发辐射（ASE）噪声，可以有效地改善宽带EDTFA的信号增益和噪声特性。在光纤激活长度240cm、铒掺杂浓度2000ppm和前向泵浦功率200mW下，光隔离器插入在最佳位置处时，1540nm～1600nm波段内16路信道小信号增益分别提高了0.8dB～5．9dB，噪声系数降低了0.2dB～2．2dB。研究结果对于新型宽带EDTFA应用于WDM通信系统中具有理论指导意义。     

1.55μm光纤放大器用掺Er3+碲酸盐玻璃光谱性能研究

制备了TeO2-BaO(Li2O,Na2O)-La2O3掺铒碲酸盐玻璃系统,测量玻璃的密度、折射率和DSC曲线,以及玻璃的吸收光谱和荧光光谱.由测得的密度和折射率等参数,应用Judd-Ofelt理论和McCumber理论,计算出碲酸盐玻璃的各光学性能参数与受激发射截面.且从测得热稳定性能较好的TBLE3荧光发射谱图中得到该碲酸盐玻璃荧光半高宽(FWHM)为～60nm,σepeak×FHWM值高达～600,明显大于掺铒硅酸盐玻璃和磷酸盐玻璃,表明该种碲酸盐玻璃是光纤发大器用的理想基质材料.     

宽带放大器用碲酸盐玻璃研究进展

硫酸盐玻璃作为宽带放大器用掺解或掺铥基质材料目前已成为宽带玻璃主动光纤研究的重要组成部分。本文主要从碲酸盐玻璃组成、结构、热稳定性、光谱特性四个方面总结了碲酸盐玻璃研究进展,并对其发展趋势进行了评述。     

掺铒碲酸盐玻璃光谱性质的J-O计算

研究了掺Er3+碲酸盐玻璃的吸收和荧光光谱性质;应用Judd-Ofelt理论计算了碲酸盐玻璃中Er3+离子的强度参数Ω(Ω2=4.79 × 10-20cm2,Ω4=1.52×10-20cm2,Ω6=0.66×10-20cm2),计算了离子的自发跃迁几率,荧光分支比;应用McCumber理论计算了Er3+的受激发射截面(σe=10.40 × 10-21cm2)、Er3+离子4I13/2→4I15/2发射谱的荧光半高宽(FWHM=65.5nm)及各能级的荧光寿命(4I13/2能级τrad=3.99ms);比较了不同基质玻璃中Er3+离子的光谱特性,结果表明掺铒碲酸盐玻璃更适合于掺Er3+光纤放大器实现宽带和高增益放大.     

掺铒碲钨酸盐玻璃及其平面波导

研制了一种用于宽带波导放大器的掺铒碲钨酸盐激光玻璃材料,对玻璃热稳定性、光谱性质进行了表征,并在其上采用离子交换法制作了平面光波导.掺铒碲钨酸盐玻璃的转变温度Tg和析晶开始温度Tx分别为377.1和488.5℃;荧光半高宽为52nm;应用McCumber理论,计算得出Er3+离子4I13/2→4I15/2跃迁在峰值波长1532nm的受激发射截面为0.91×10-20cm2. 不同条件下制作了在632.8nm处多模的平面光波导,通过拟合得到Ag+离子在300℃的有效扩散系数De为2.82×10-16μm2,活化能Q为149.7kJ/mol.研究结果表明掺铒碲钨酸盐玻璃具有较好的热稳定性、优良的光谱性能和离子交换性能,有望成为宽带放大的集成光学材料.     

碲酸盐玻璃析晶性能研究

碲酸盐玻璃由于独特的光学性质在光通讯领域具有潜在的应用价值，如掺铒光纤放大器和非线性光学器件，因而得到广泛的关注。近几年，国内外为了提高碲酸盐玻璃的机械性质和光学性能而采取了玻璃的微晶化处理，希望得到碲酸盐玻璃陶瓷。对几种碲酸盐玻璃系统进行了热力学分析，研究比较了其析晶性能，并结合已见报道的文献论证了有望做出玻璃陶瓷的碲酸盐玻璃系统。     

掺铒碲酸盐玻璃的热力学稳定性和光谱性质的研究

分析了掺Er³⁺碲酸盐玻璃的热力学稳定性能,研究了掺Er3+碲酸盐玻璃的吸收和荧光光谱性质;应用Judd-Ofelt理论计算了碲酸盐玻璃中Er3+离子的强度参数Ω(Ω₂=4.79×10^-20cm², Ω₄=1.52×10^-20cm²,Ω₆=0.66×10^-20_cm2),计算了离子的自发跃迁几率,荧光分支比;应用McCumber理论计算了Er3+的受激发射截面(σ_e=10.40×10^-21cm²)、Er³⁺离子⁴I_13/2→⁴I_15/2 发射谱的荧光半高宽(FWHM=65.5nm)及各能级的荧光寿命(⁴I_13/2能级为τ_rad=3.99ms);比较了不同基质玻璃中Er3+离子的光谱特性,结果表明掺铒碲酸盐玻璃更适合于掺Er³⁺光纤放大器实现宽带和高增益放大.     

碱金属和碱土金属对掺Tm3+碲酸盐玻璃光谱性质的影响

研究了碱金属和碱土金属离子修饰的掺铥碲酸盐玻璃的光谱性质,讨论了碱金属和碱土金属对掺铥碲酸盐玻璃J-O强度参数、1.46μm荧光发射强度、荧光半高宽、受激发射截面等光谱性质的影响,并与一些传统氧化物玻璃进行了比较.研究表明碱金属Li 和碱土金属Ba2 掺碲酸盐玻璃更适宜用作掺铥光放大器基质.含Li 的碲酸盐玻璃展现出7.90×10-21cm2的高发射截面;含Ba2 碲酸盐玻璃具有7.55×10-21cm2的高发射截面、103nm的荧光半高宽.     

掺Er3+氟铅硅酸盐玻璃的光谱性质和热稳定性研究

制备了掺Er^3 氟铅硅酸盐玻璃，研究了玻璃的物理性质、热稳定性、吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命，应用McCumber理论，计算了能级^4I13／2→^4I15／2跃迁的吸收和受激发射截面．结果表明：以PbF2等分子替代PbO含量，样品密度、折射率、热稳定性、吸收截面和受激发射截面降低，但荧光半高宽和荧光寿命增加，对Er^3 离子在不同玻璃基质中带宽特性的比较发现，Er^3 掺杂50SiO2—50PbF2玻璃的带宽特性与碲酸盐和铋酸盐玻璃相当，大于磷酸盐，锗酸盐和硅酸盐玻璃，表明掺Er^3 氟铅硅酸盐玻璃可作为宽带光纤放大器的基质材料。     

掺铒氧氟碲酸盐玻璃的上转换发光研究

研究了掺铒氧氟碲酸盐玻璃的吸收光谱和上转换发光光谱，分析了Er^3 离子在氧氟碲酸盐玻璃中的上转换发光机理．结果表明：通过975nm的激光二极管(LD)激发，在室温下同时观察到强烈的绿光(524和545nm)和红光(655nm)，分别是由于Er^3 离子^2H11／2→I15／2，^4S3／2→I15／2，和^4F9/2→I15／2跃迁．随PbF2含量增加，绿光的发光强度增加趋势较小，而红光的发光强度增加趋势大于绿光．上转换发光机理主要涉及能量转移和激发态吸收，强烈的绿光和红光激发都是由于双光子吸收过程．