Er^(3+):LiYF_4单晶生长与光谱特性

采用坩埚下降法在非真空密闭条件下生长出尺寸为φ9mm×68mm的1mol%Er3+:LiYF4单晶材料,测试了样品的折射率、透过光谱、吸收光谱、以及在980nm和792nm激光泵浦下的近红外和中红外荧光光谱.应用Judd-Ofelt理论计算了Er3+离子在LiYF4晶体材料中的强度参数(Ωt,t=2,4,6)、能级跃迁振子强度(fcal)、自发辐射跃迁几率(A)、荧光分支比(β)、辐射寿命(τrad)等光谱参数,讨论了其近红外和中红外的荧光特性.结果表明,在980nm和792nm激光泵浦下观察到了1.5μm近红外荧光和3.0μm中红外荧光,分别对应于Er3+:4I13/2→4I15/2和4I11/2→4I13/2跃迁,并分析了3.0μm中红外荧光强度较弱的可能原因.

硫系玻璃基掺铒微结构光纤4.5μm波段中红外信号放大特性

为进一步揭示硫系玻璃基掺Er3＋微结构光纤作为中红外光纤放大器增益介质的可行性，数值求解了800Bin泵浦波长下Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃基掺Er3＋微结构光纤中Er3＋离子数速率方程和光功率传输方程组，理论研究了4．5μm波段中红外信号的放大特性。结果显示，Ga5Ge20Sb10S65酯硫系玻璃基掺Er3＋微结构光纤具有较高的信号增益和很宽的增益谱。在50cm光纤长度上，最大信号增益超过了40dB，高于30dB信号增益的放大带宽达到了280am（4420～4700nm）。同时，进一步研究分析了4500nm波长信号增益与光纤长度、信号输入功率和泵浦功率的关系。研究表明，Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃基掺Er3＋微结构光纤是一种理想的可应用于4．5μm波段中红外宽带放大器的增益介质。

硫系玻璃光子晶体光纤研究进展

硫系玻璃与石英玻璃相比具有折射率高(2.0～3.5)、声子能量低(小于350 cm-1)、优良的中远红外透过性能、较宽的组分可调等特性。近年来,硫系玻璃光子晶体光纤作为一种新型中红外光子晶体光纤备受关注。回顾了硫系玻璃光子晶体光纤研究历程,从玻璃组成选择、光纤制备与损耗的降低、传输特性和结构设计、色散特性及应用等方面总结了硫系光子晶体光纤的研究现况,并对其发展前景进行了展望。

掺铒硫系玻璃光纤的中红外增益特性模拟研究

实验制备了Er3+掺杂质量分数为1%的Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃,测试了其折射率、吸收光谱和荧光光谱,利用Judd-Ofelt和Futchbauer-Ladenburg理论计算了Er3+离子的自发辐射几率、吸收截面和受激发射截面等光谱参数。在综合考虑Er3+离子的交叉弛豫、能量上转换和激发态吸收效应的基础上,应用四能级粒子数速率-光功率传输方程模型,模拟计算了Er3+掺杂Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃光纤的中红外2.74μm波段的增益特性。结果显示,Er3+掺杂硫系玻璃光纤在2.74μm中红外波段具有较高的信号增益和较宽的增益谱,最大增益值和20dB增益带宽分别超过了40dB和200nm,表明其是可用于中红外2.74μm波段宽带放大的理想增益介质。

Er^(3+)掺杂硫系光子晶体光纤的中红外增益特性研究

实验制备了质量比为1%的Er3+掺杂75GeS2-15Ga2S3-10CsI(GGSI)硫系玻璃,测试并计算了相关光谱参数,使用多级法计算了设计的光子晶体光纤(PCF)在2.8μm的中红外信号的模场分布。在此基础上,建立了Er3+的四能级粒子数速率-光功率传输方程模型,模型综合考虑了Er3+的交叉弛豫和能量上转换,模拟得到了Er3+掺杂GGSI硫系玻璃PCF在2.8μm的中红外增益与掺杂光纤长度、泵浦功率和信号功率的变化关系。研究结果显示,Er3+掺杂GGSI硫系PCF放大器在2 750～2 950nm波段平均信号增益值超过了40dB,明显优于传统结构光纤的平均信号增益值20dB。

掺铒硫系玻璃的制备及其微结构光纤的中红外信号放大特性研究

为进一步揭示硫系玻璃基掺Er^(3+)微结构光纤对于中红外波段信号的放大特性,采用熔融淬火法研制了Er^(3+)离子掺杂的Ga_5Ge_(20)Sb_(10)S_(65)硫系玻璃,测试了玻璃样品的吸收光谱和2.7μm波段荧光光谱,利用Judd-Ofelt和Futchbauer-Ladenburg理论分别计算得到了Er^(3+)离子的辐射跃迁概率、辐射寿命以及2.7μm波段受激发射截面.在此基础上,建立了一个980 nm抽运下该玻璃基掺Er^(3+)微结构光纤2.7μm波段中红外信号的放大模型,理论上研究了其作为2.7μm波段中红外信号增益介质时的光放大特性.结果显示,硫系玻璃基掺Er^(3+)微结构光纤具有优异的高增益和宽带放大品性.在200 mW抽运功率激励下的100 cm光纤长度上,最大小信号增益超过了40 dB,高于30 dB信号增益的放大带宽达到了120 nm(2696—2816 nm).研究表明,Ga_5Ge_(20)Sb_(10)S_(65)硫系玻璃基掺Er^(3+)微结构光纤是一种理想的可应用于2.7μm波段中红外宽带放大器的增益介质.

Performance of Er^(3+)-doped chalcogenide glass MOF amplifier applied for 1.53 μm band

A model of Er3+-doped chalcogenide glass(Ga5Ge20Sb10S65) microstructured optical fiber(MOF) amplifier under the excitation of 980 nm is presented to demonstrate the feasibility of it applied for 1.53 μm band optical communications.By solving the Er3+ population rate equations and light power propagation equations,the amplifying performance of 1.53 μm band signals for Er3+-doped chalcogenide glass MOF amplifier is investigated theoretically.The results show that the Er3+-doped chalcogenide glass MOF exhibits a high signal gain and broad gain spectrum,and its maximum gain for small-signal input(-40 dBm) exceeds 22 dB on the 300 cm MOF under the excitation of 200 mW pump power.Moreover,the relations of 1.53 μm signal gain with fiber length,input signal power and pump power are analyzed.The results indicate that the Er3+-doped Ga5Ge20Sb10S65 MOF is a promising gain medium which can be applied to broadband amplifiers operating in the third communication window.