掺铒硅酸盐玻璃光谱性质研究

通过对掺铒磷酸盐和硅酸盐玻璃光谱性质的研究,总结了氧化铒含量、Yb3+敏化剂含量、玻璃组成对荧光谱半高宽、荧光光谱形状、荧光寿命、上转换强度的影响规律,并对它们的光谱参数和上转换系数进行了计算.结果表明在同样掺杂浓度下,掺铒磷酸盐玻璃荧光寿命大于掺铒硅酸盐玻璃,前者在高铒浓度下(3.9×1020 cm-3)仍可达到7 ms荧光寿命,而后者荧光寿命只能达到5 ms.掺铒磷酸盐玻璃中随着Er3+含量的增加,荧光上转换增强不明显,而掺铒硅酸盐玻璃中,铒含量的增加会导致上转换效应的明显增加.通过对光谱参数的综合分析,优化了这二类玻璃的组成,为掺铒磷酸盐和硅酸盐玻璃在平面光波导器件和高铒浓度掺杂的EDFA器件中的应用提供了重要参考.(OH22)     

掺钕磷酸盐玻璃光谱和发光特性的研究

一、前言 掺钕磷酸盐玻璃具有高的受激发射截面,低的非线性折射率,在目前几种主要的激光钕玻璃中其增益系数最大。在这种系统中容易得到折射率温度系数为负值,应力热光系数和应力双折射热光系数均极小的玻璃。所以,掺钕磷酸盐玻璃被认为是高功率激光系统最有希望的工作物质之一,并且已用于大型高功率激光系统中。磷酸盐玻璃热光性能好,阈值能量低,经过化学刚化的掺钕磷酸盐玻璃还可作为重复频率中小功率激光器的工作物质,以这种玻璃为基质,研制成功了低热畸变的激光玻璃。此外,掺高     

Yb~(3+),Er~(3+)共掺磷酸盐铒玻璃光谱性质研究

研究了Yb3+ ,Er3+ 共掺磷酸盐铒玻璃的吸收光谱和荧光光谱性质。通过测定和计算各种Yb3 + ,Er3 + 共掺磷酸盐铒玻璃光谱参数 ,初步探明了Yb3+ 离子浓度、碱金属氧化物R2 O(R =Li,Na ,K)和碱土金属氧化物MO(M =Zn ,Mg ,Ca,Ba)的引入及网络生成体P2 O5 的含量对Yb3 + ,Er3 + 共掺磷酸盐铒玻璃光谱性质的影响。在Yb3+ ,Er3+共掺磷酸盐铒玻璃中实现了Er3+ 荧光寿命达 7 5ms,受激发射截面为 0 8× 10 - 2 0 cm2 的光谱特性 ,为今后该玻璃的激光实验提供了重要参数     

铬镱铒共掺磷酸盐玻璃光谱和激光性质研究

测定了Cr14 - 05铬镱铒共掺磷酸盐玻璃的主要热光参数,并测试了吸收、荧光光谱和激光性能等。结果表明该玻璃具有较好的光谱和热光性质,其激光输出性能可满足人眼安全激光测距光源应用的要求。     

Cr3+,Yb3+,Er3+共掺磷酸盐铒玻璃中Ce3+和Cr3+离子对光谱性质的影响

研究了 Cr3+ ,Yb3+ ,Er3+共掺磷酸盐铒玻璃的吸收光谱和荧光光谱性质。通过测定和计算各种 Cr3+ ,Yb3+ ,Er3+ 共掺磷酸盐铒玻璃的光谱参数 ,初步探明了 Ce3+ 和 Cr3+ 离子浓度含量对 Cr3+ ,Yb3+ ,Er3+ 共掺磷酸盐铒玻璃光谱性质的影响。结果表明 ,Ce O2 含量为 2 .8mol- %,Cr2 O3含量为 0 .0 8wt.- %玻璃的光谱性质较好。Ce3+ 离子价态的变化也对玻璃的光谱性质有重要影响。 Ce3+ 离子的存在更有利于对抽运光的吸收和能量的传递。在 Cr3+ ,Yb3+ ,Er3+共掺磷酸盐铒玻璃中实现了 Er3+荧光寿命达 8m s,受激发射截面为 0 .8× 1 0 - 2 0 cm2的光谱特性 ,为今后该玻璃的激光实验提供了重要参数。     

用于激光核聚变的玻璃

介绍并对比了用于高功率激光核聚变的硅酸盐、磷酸盐、氟磷酸盐掺钕玻璃;介绍了玻璃成分与光谱及激光参数的关系,以及非线性折射率和钕离子4F3/2→4I11/2能级对不同玻璃成分中的受激发射截面、荧光寿命的影响;此外还对大型激光玻璃的特殊工艺———磷酸盐激光玻璃的连续熔炼工艺、除水工艺和除铂工艺原理作了讨论。     

掺钕玻璃波导激光器的特性研究

给出了掺钕磷酸盐激光玻璃的光谱特性、能级结构、速率方程和传输方程。研究了掺钕磷酸盐玻璃光波导激光器的输出特性。在忽略放大的自发辐射和激发态吸收的基础上,简化了四能级模型的速率-传输方程。而后利用重叠积分法和龙格-库塔法对掺钕磷酸盐玻璃光波导激光器进行了数值模拟,得到了激光器的输出功率与掺杂浓度、传输损耗和长度等参量之间的关系曲线。理论分析的结果表明,用重掺杂、损耗系数较小、长度合适的波导并优化激光器的制作,就可以获得较高的输出功率和斜率效率,此时的泵浦阈值也较低。     

杂质对掺钕磷酸盐激光玻璃光谱性质的影响

综述了过渡金属杂质（Cu,Fe）和稀土杂质（Dy,Pr,Sm,Ce）对掺钕磷酸盐激光玻璃吸收损耗及Nd^3＋荧光猝灭影响的研究状况。     

稀土掺杂碲酸盐玻璃放大光纤研究综述

文章介绍了光纤放大的研究历史,分析了掺铒光纤放大器(EDFA)和光纤拉曼放大器的优势和劣势,指明了稀土掺杂碲酸盐放大光纤的应用领域.文章介绍了掺铒和掺铥放大光纤的光放大机理,综述了掺铒碲酸盐和掺铥碲酸盐玻璃放大光纤的研究近况,得出了稀土掺杂碲酸盐玻璃放大光纤越来越接近实用化的结论.     

铬镱铒共掺磷酸盐玻璃的激光性质

研究了氙灯抽运脉宽、输出耦合镜的反射率、铒玻璃工作温度以及工作重复频率对铬镱铒共掺磷酸盐玻璃激光输出能量的影响。结果表明,对于输出能量,抽运脉宽为2.3 ms(10%最大幅度间)时较好;综合考虑激光阈值和斜率效率,输出耦合镜的反射率为85%时较好。此外,如同大多数激光介质那样,铬镱铒共掺磷酸盐玻璃的激光输出能量随铒玻璃工作温度的升高和工作重复频率的增加而降低。     

二极管泵浦准三能级固体激光器的新进展

对比了掺Nd3 、Yb3 、Ho3 、Tm3 等稀土离子的准三能级固体激光的特性,分析了它们在圆棒、板条、薄片、光纤等构型的固体激光器中的工作性能.着重总结了高平均功率掺Yb3 固体激光器的最新进展,最后简要介绍了本研究小组在高功率Yb:YAG/YAG复合板条激光器和光纤激光器两方面的最新研究结果.     

Enhancement of fluorescence emission and signal gain at 1.53 µm in Er3+/Ce3+ co-doped tellurite glass fiber

Er3+/Ce3+ co-doped tellurite glasses with composition of TeO2-GeO2-Li2O-Nb2O5 were prepared using conventional melt-quenching technique for potential applications in Er3+-doped fiber amplifier (EDFA). The absorption spectra, up-conversion spectra and 1.53 µm band fluorescence spectra of glass samples were measured. It is shown that the 1.53 µm band fluorescence emission intensity of Er3+-doped tellurite glass fiber is improved obviously with the introduction of an appropriate amount of Ce3+, which is attributed to the energy transfer (ET) from Er3+ to Ce3+. Meanwhile, the 1.53 µm band optical signal amplification is simulated based on the rate and power propagation equations, and an increment in signal gain of about 2.4 dB at 1 532 nm in the Er3+/Ce3+ co-doped tellurite glass fiber is found. The maximum signal gain reaches 29.3 dB on a 50 cm-long fiber pumped at 980 nm with power of 100 mW. The results indicate that the prepared Er3+/Ce3+ co-doped tellurite glass is a good gain medium applied for 1.53 µm broadband and high-gain EDFA.     

基于稀土掺杂石英光纤的单频光纤激光器

系统研究了利用稀土掺杂的石英光纤作为激光增益介质来实现分布布拉格反射式单频光纤激光器。实验中,分别将掺有Nd3+、Yb3+、Er3+/Yb3+和Tm3+的商用石英光纤,熔接到激光谐振腔中,实现了基于石英玻璃光纤的光纤激光系统在多波段的单纵模运转。对各光纤激光器的单频特性进行了研究,其中,激光器线宽可达几十千赫（特别是对于Er3+/Yb3+共掺光纤激光器,其线宽窄于7 kHz）,激光系统的强度噪声接近于散粒噪声极限,实验中获得了激光波长由930 nm到2m的单频光纤激光器。实验结果证明:商用的稀土掺杂石英光纤能够作为有效的增益介质来实现短腔型单频光纤激光器。同时,通过进一步的系统集成,基于稀土掺杂石英光纤的单频光纤激光器将得到更加广泛的应用。     

保偏光纤饱和吸收体单频窄线宽光纤激光器

研制了一种基于保偏(PM)光纤可饱和吸收体结合光纤光栅Fabry-Perot(FBG F-P)标准具的单频窄线宽光纤激光器.该激光器以高增益掺Er3+光纤(EDF)作为增益介质,采用行波环形腔消除空间烧空效应,并结合FBG F-P标准具选模,实现激光器单频运转.用一段PM EDF作为可饱和吸收体抑制跳模,以获得高效、稳...     

High efficient and narrow linewidth fiber laser based on fiber grating Fabry-Perot cavity

A high Er3+-doped narrow linewidth fiber laser based on fiber Bragg grating Fabry-Perot cavity was demonstrated. The spatial hole burning effect was restrained by a fiber Faraday rotator. Two short fiber Bragg grating Fabry-Perot cavities as narrow bandwidth filters discriminated and selected laser longitudinal modes efficiently. A stable single-frequency 1534.83 nm laser was acquired. Pumped by two 976 nm laser diodes and two-ended output, the fiber laser exhibited a 12 mW threshold. Total 39.5 mW output power and one end 22 mW output power were obtained at the maximum 145 mW pump power. Optical-optical efficiency was 27% and slope efficiency was 29.7%. The output power seemed to be saturated when pump power increased. The 3 dB linewidth of the laser was less than 7.5 kHz, measured by the delayed self-heterodyne method with 15 km monomode fiber. The high power narrow linewidth fiber laser can be used in high resolution fiber sensor systems.     

Yb3+/Er3+共掺ZnF2粉末上转换发光特性研究

为了研究ZnF₂作为基质材料、稀土离子Yb3+和Er3+共掺摩尔分数不同时的发光性能,采用高温固相法,在820℃时制备稀土掺杂ZnF₂样品,并对各个样品进行上转换发射光谱测试。将激发功率与上转换发射功率进行曲线拟合,确定Yb3+和Er3+光子吸收过程。结果表明,在980nm半导体激光器激发下,样品在可见光区域内存在533nm,555nm和655nm 3个上转换发射峰,发射的红光强度大于绿光强度,吸收光子数目依次为1.73,1.75,1.88,确定3个发射峰均对应于双光子吸收。此研究说明稀土离子掺杂ZnF₂材料将在上转换红色荧光粉领域有重要的应用前景。     

基于光纤Bragg光栅的掺铒光纤激光器

研制了基于光纤Bragg光栅的掺铒单模光纤激光器。用 980nmLD作抽运源 ,在 1 56 μm波段获得了谱线宽为 0 1nm的激光输出。最大输出光功率为 1 73mW。输出功率稳定性为± 0 .0 2dB ,波长稳定性为 0 0 5dB。阈值抽运光功率为 7mW ,斜率效率为 3%。     

Ce3+离子对掺Er3+碲酸盐玻璃光谱性质的影响

研究了Ce3 + 对掺Er碲酸盐玻璃荧光光谱性质的影响 ,比较了不同的Ce3 + 掺杂浓度下Er3 + 离子荧光发光强度的变化 ,分析了Ce3 + 离子对Er3 + 离子作用的原理 ,应用经典方程计算了Er3 + 离子 4I1 1 / 2 能级的荧光寿命及其变化     

LD泵浦的1.3at.%Er3+: CaF2中红外高功率固体激光器（特邀）

3 μm波段激光是高精度外科手术的理想光源,也可作为长波中红外光参量振荡器的有效泵浦源。LD直接泵浦Er3+掺杂晶体是获得2.7~3 μm波段中红外激光的有效技术途径,具有成本低、结构紧凑简单等优点。由于Er3+ 2.8 μm激光下能级阻塞问题,一般需要高浓度掺杂,但高浓度掺杂易引起强烈的光吸收,增强了激光晶体的热效应,从而阻碍了激光功率的提升。低声子能量的氟化钙晶体特有的萤石型结构使得三价稀土离子极易形成“团簇”,将低浓度Er3+掺杂到氟化钙晶体中即可获得高效率的中红外激光增益介质。笔者课题组使用温度梯度法成功生长了低浓度掺杂1.3at.%Er3+: CaF₂激光晶体,利用LD直接泵浦获得了2.2 W的中红外激光输出,这是目前利用LD端面泵浦同类晶体中的最高中红外激光输出功率。同时,文中还对上转换泵浦方式下该晶体的2.8 μm激光特性进行了研究。实验结果表明,低浓度掺杂的1.3at.%Er3+: CaF₂晶体是一类具有产业化前景的中红外激光材料,有望推动长波中红外激光器向着结构紧凑、成本低的方向发展。