激射波长和泵浦波长对掺Yb3＋双包层光纤激光器的影响

为探讨激射波长和泵浦波长对掺Yb3+双包层光纤激光器的影响,数值模拟了泵浦波长为975nm和915nm,激射波长在1050nm至1120nm范围变化时,掺Yb3+双包层光纤激光器的输出特性。结果表明,当泵浦波长为975nm,激射波长在1088nm左右,以及泵浦波长为915nm时,激射波长在1080nm左右时,双向泵浦和反向泵浦的掺Yb3+双包层光纤激光器输出功率达到最大值。与915nm的泵浦源相比,利用975nm泵浦可使泵浦阈值功率降低以及获得更高的激光翰出功率。泵浦波长为975nm和915nm时,激射波长在1090nm附近,阈值功率达到最低值。所得的结果对激光器的优化设计具有重要意义。

掺Yb3+磷硅酸盐微球腔O波段自激发拉曼激光的研究

本研究使用锥光纤与微球腔耦合系统来激发掺Yb3+的磷硅酸盐微球腔(YDPM),对其下转换激光进行探究,该掺杂材料是通过高温煅烧法获得.通过976 nm半导体激光器抽运YDPM,成功获得了由Si-O-P键和P=O双键振动产生的不同频移量,最终实现O波段附近的自激发拉曼激光输出.在同一掺杂微球腔中,当抽运功率为8.75 mW时,于1 237.7 nm处获得自激发拉曼激光;当抽运功率达到9.94 mW时,Yb^3+(2F5/2→2F7/2)下转换自激发拉曼激光于1 269.6 nm处获得.此外,本研究通过四级级联拉曼激光成功实现了O波段下转换激光的输出.以上探究为制备DWDMs及放大器提供了更便捷的可能.

利用啁啾脉冲光谱滤波和非线性偏振旋转技术实现高稳定性和开机自启动的全光纤掺Yb^3＋光纤锁模激光器

建立理论模型,讨论了非线性偏振旋转全光纤锁模激光器的锁模过程、谐波过程以及导致激光器锁模运行难以稳定的影响因素.讨论了采用啁啾脉冲光谱滤波产生脉冲自振幅调制、增加激光器锁模稳定性和自启动能力的机理以及非线性偏振旋转与啁啾脉冲光谱滤波相结合实现锁模的物理过程和脉冲演化过程.研制出全光纤结构的超短脉冲掺Yb^(3+)光纤环形激光器,采用非线性偏振旋转和啁啾脉冲光谱滤波相结合的锁模技术,实现了激光器锁模的开机自启动和高稳定运行.对激光器进行了长期运行稳定性、锁模开机自启动能力、锁模输出参数可重复性监测.锁模脉冲中心波长1052.9 nm,谱宽9.1 nm,脉冲能量4.25 nJ,脉冲宽度17.8 ps.运行期间,各参数波动均小于0.3%.开机自启动能力和可重复性测试显示,激光器可实现一键自启动,启动后各参数可重复精度在0.55%以内.

LD端面抽运掺Yb^(3+)双包层光纤激光器自脉动行为的实验研究

本文对连续波半导体激光器端面抽运的Fabry-Perot腔掺Yb^(3+)双包层光纤激光器的自脉动输出行为进行了研究.发现低Q值腔光纤激光器具有两种形式的自脉动输出,一种是饱和吸收被动调Q产生的自脉冲,另一种是与光纤中的受激Raman散射(SRS)效应相对应的阵发性巨脉冲.通过提高光纤激光器谐振腔的Q值并选择合适的抽运功率,可以有效地减小输出功率的自脉动,获得稳定的连续波激光输出.

温度调谐掺Yb^(3+)双包层光纤激光器研究

实验研究了掺Yb3+双包层光纤激光器的温度调谐特性。当光纤的温度从13℃变化到95℃时,输出激光的中心波长从1084.9nm增加到1096.3nm,输出激光功率从0.95W减小到0.58W。波长的调谐范围为11.4nm。理论分析表明,当光纤的温度升高时,高于零点的增益范围向长波方向移动,同时增益呈下降趋势。理论分析可以很好地解释实验现象。

掺Yb^(3+)石英光纤的制作

利用一种新型的环形石墨炉加热的改进的化学汽相沉积(MCVD)车床制作出了高吸收、低背景损耗单包层高掺Yb3+石英光纤,并对其几何参数和吸收谱进行了测量、分析和讨论,得出了高掺Yb3+石英光纤的制作要点在于高质量疏松层的制作的结论,并分析了疏松层中掺P有助于提高掺Yb3+量的机理。制作出的高掺Yb3+单包层石英光纤样品在976 nm波长下的吸收可达594 dB/m,而背景损耗只有0.1 dB/m。

掺Yb^(3+)双包层光纤激光器的研究进展

光纤激光器以其独特的优势得到快速发展,其应用范围已经扩展到工业加工、国防军事、医疗等领域。综述了连续、脉冲掺Yb3+双包层光纤激光器的国内外研究进展,介绍了利用能承受高功率的合束器、光纤光栅的全光纤激光器,利用种子光主振荡光纤放大技术产生高光束质量、高平均功率、高峰值功率的脉冲光纤激光器。分析了影响光纤激光器功率提高的因素,如光纤的损伤、非线性性效应、热效应。最后,对掺Yb3+双包层光纤激光器的发展前景进行了展望。

掺Yb^(3+)双包层光纤激光器的实验分析

文章将掺Yb3+双包层光纤激光器的实验作为主要的研究对象,对具体的实验进行了详细的阐述和说明,从实验采用的装置出发,对其原理进行分析和探讨,在此技术上对实验的过程进行解释和说明,并对试验之后得到的结果进行分析和讨论。

掺Yb^(3+)环形光纤激光器的双波长可调谐特性

通过构建基于非线性偏振旋转机理的掺Yb3+环形光纤激光器,获得了等幅和非等幅两种双波长输出状态,分别测量其输出功率.结果表明,由于不同波段激光增益的差别较大,因此不同波长的转换效率相差较大.分析了双波长输出的可调谐特性,并考察了泵浦功率对1 029 nm和1 048 nm双波长输出的影响.观察到2～7个波长的输出,并测量了其泵浦功率区间及最大输出功率.

掺Yb^(3+)双包层大模场面积微结构光纤光谱特性的研究

掺Yb3+双包层大模场面积微结构光纤(micro-structured fibers,MSF)是作为超大功率光纤激光器的理想介质。本文首先采用非化学气相熔炼法制备出掺Yb3+石英基玻璃材料,然后按照设计要求,通过排布拉制法制备了掺Yb3+双包层大模场面积微结构光纤。分别利用钛宝石飞秒激光器(波长调至为975 nm)和波长为980 nm LD激光器作为激励源,对掺Yb3+双包层大模场面积微结构光纤的荧光光谱进行分析,实验结果表明:该光纤在波长为1 050 nm处产生强的荧光,同时该光纤还能有效的抑制合作发光现象(coopera-tive luminescence)的产生。

掺Yb^3＋双包层光纤激光器实验中的荧光分析

在研究掺Y b3+光纤激光器的实验中,发现伴生有可见区的荧光,用光谱仪测量发现该可见区荧光的波长分别为639.4 nm,520.7 nm,487 nm和474.8 nm,通过对比分析掺Y b3+光纤中杂质的能级结构,发现伴生的红、绿、蓝荧光由Y b3+与P r3+合作产生,其荧光过程是由于Y b3+离子的能量转移给P r3+,由P r3+受激辐射产生的红、绿、蓝荧光。实验结果表明:掺Y b3+双包层光纤吸收泵浦光后产生的荧光是上转换的,这会导致光纤激光器激光能量转换效率的降低。

Tm^(3+)/Yb^(3+)共掺碲酸盐玻璃的近红外发光及能量传递机理

采用高温熔融法制备了组分为TeO2-ZnO-Na2O的Tm3+离子单掺和Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃,应用Judd-Ofelt理论计算分析了玻璃样品的强度参量Ωt(t=2,4,6),自发辐射跃迁几率A,荧光分支比β和荧光辐射寿命τrad等光谱参量,测量得到了不同Yb3+离子掺杂浓度下玻璃样品的Tm3+离子上转换发光谱.结果显示,在980nm泵浦光激励下玻璃样品发射出强烈的近红外上转换荧光.对Tm3+离子上转换发光分析表明,强烈的Tm3+离子近红外上转换发光主要来自于Yb3+/Yb3+离子间的共振能量传递以及基于单声子和双声子辅助的Yb3+/Tm3+离子间的非共振能量传递过程,并进一步计算得到了声子贡献比和能量传递系数.最后,计算分析了Tm3+∶3 F4→3 H6能级间跃迁的1.8μm波段吸收截面、受激发射截面和增益系数.研究表明,Yb3+/Tm3+共掺TeO2-ZnO-Na2O玻璃可以作为近红外波段固体激光器的潜在增益基质.

Er^(3+)∶Yb^(3+)∶Tm^(3+)共掺硼硅酸盐玻璃光致发光温度特性和能级劈裂

高温固相烧结法制备了Er3+∶Yb3+∶Tm3+共掺硼硅酸盐玻璃.在978 nm半导体激光器抽运下,测量了样品在300～573 K下光致发光谱强度随温度的变化,讨论了室温时上转换绿光和红光等波段的光谱劈裂.分析了Er3+,Yb3+和Tm3+之间的能量传递机制.研究结果表明,当温度升高时,Er3+∶Yb3+∶Tm3+共掺硼硅酸盐玻璃的481 nm蓝光、517和534 nm绿光、以及657 nm红光等光致发光强度单调下降,在490 K时几乎消失.但900 nm左右的近红外光谱则随温度的升高而持续增强,而且其中心波长向短波方向移动.在室温时,光谱劈裂明显,高温时劈裂逐渐消失.

Tm^(3+)/Yb^(3+)共掺杂ZBLAN玻璃的多光子紫外上转换发光

利用光谱分析手段研究了熔融淬火法制备的Tm和Yb共掺杂的重金属氟化物玻璃ZrF4-BaF2-LaF3-A1F3-NaF的上转换发光性质.在980 nm连续激光的激发下,观察到了较强的363 nm(1D2→3H6),347nm(1I6→3F4)和291 nm(1I6→3H6)的紫外上转换发光,以及中心位于454 nm,475 nm,643 nm,687 nm和804 nm的上转换荧光.这些上转换发射所对应的f-f跃迁为1D2→3F4,1G4→3H6,1G4→3F4,3F3→3H6和3H4→3H6.根据上转换发光强度随泵浦光功率的双对数变化关系得到,347 nm和363 nm的发光分别属于5光子和4光子上转换过程.结果表明:Tm和Yb共掺杂的ZrF4-BaF2-LaF3-A1F3-NaF玻璃可以有效地把近红外波段的激光转化成紫外波段的光.

级联双包层Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤放大器的增益瞬态

基于速率方程的离散算法,首次实现了对双包层Er3+/Yb3+共掺光纤放大器级联链路增益瞬态的分析。研究了级联链路中功率漂移与撤除信道数及级联放大器数量的关系。

微型化LD泵浦Er^(3+),Yb^(3+)共掺磷酸盐玻璃被动调Q激光器

报道了一种主要应用于激光测距的微型化激光二极管泵浦Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃被动调Q激光器。采用中心波长940nm的二极管作为泵浦源,Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃作为增益介质,Co2+:MgAl2O4作为被动调Q晶体,通过优化增益介质和被动调Q晶体参数,获得了最佳的增益介质长度和被动调Q晶体初始透过率。当泵浦能量14mJ,重复频率10Hz,泵浦脉宽5ms时,获得了单脉冲能量480μJ,脉宽5ns,峰值功率大于20kW的激光输出,激光光束质量因子为1.2。

基于光纤平移的窄线宽可调谐Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤激光器

针对输出耦合镜旋转调谐时输出光束方向变化问题,设计了一种光纤位置平移、而调谐输出光束方向不变的光纤激光器系统。运用光栅方程,分析了光纤平移的调谐机理;采用输出与反馈光束耦合模型,分析了输出增益线宽随光纤位置、光束半径的变化。理论分析表明:该光纤激光器可获得线宽小于0.2nm的调谐激光输出。实验结果表明,该激光器在波长为1543.446nm处获得的调谐输出功率最大,达到470mW,计算的斜率效率为23.9%;整个调谐区域达到36nm,调谐范围内激光的3dB线宽小于0.08nm。

二价碱土金属氟化物对Er^(3+)/Tm^(3+)/Yb^(3+)共掺氟氧锗酸盐玻璃热稳定性和光谱特性影响的研究

制备了分别含有MgF2,CaF2,SrF2或BaF2的Er3+/Tm3+/Yb3+共掺氟氧锗酸盐玻璃试样和包含BaF2纳米晶的玻璃陶瓷试样,所制备试样均具有良好的透光性。对试样的热稳定性和上转换发光特性进行了研究。通过分析试样的吸收光谱发现,随着所含二价阳离子原子量的增大,试样的紫外吸收截止波长明显向短波方向移动。结果显示:通过改变所含二价碱土金属离子的种类能够对激发光的颜色进行调节,特别值得关注的是Mg2+的影响;结果证实:通过对包含二价碱土金属的玻璃进行微晶化处理或者增加二价碱土金属的含量均能提高上转换发光的强度。

Tm^(3+)/Yb^(3+)/Er^(3+)共掺氟氧硅酸盐玻璃的上转换发光特性

利用熔融法制备了Tm3+/Yb3+/Er3+共掺氟氧硅酸盐玻璃.在980nm LD激发下,研究了Tm3+离子和Er3+离子之间的能量传递和Tm3+离子的上转换荧光,分析了Tm3+离子的上转换机理,发现蓝色上转换荧光是三光子过程对应于1 G4→3 H6的跃迁,而红色上转换荧光是双光子过程对应于1 G4→3 F4的跃迁.比较不同掺杂摩尔分数的样品的荧光强度,发现Tm3+离子的最佳掺杂摩尔分数为0.2%.

掺Yb^(+3)光纤的光学双稳与多稳的相干控制研究

Yb+3具有简单的二能级结构,利用双光子驱动建立起原子的相干,由于Yb+3的能级具有上下多重态的结构特点,使原子跃迁在多个Stark子能级间发生.这些跃迁的相干叠加决定着介质的非线性吸收和色散,而相干叠加的结果取决于驱动场的拉比频率.结果表明通过改变驱动场的拉比频率,可有效控制系统的双稳与多稳的存在与否和阈值强度的高低.