Comparison between effects of Doppler broadening on pure and non-pure inversionless gain with frequency up-conversion

A study is made of the effects of Doppler broadening on pure gain without inversion, which means that neither one-photon nor two-photon inversions are allowed, and non-pure gain without inversion, which means that one-photon inversion does not occur but two-photon inversion is present, in a closed A-type three-level system with incoherent pumping. It is shown that when the driving field is resonant but the probe field is not, in a certain range of Doppler width, for the case of the lower degree of frequency up-conversion, generally, pure gain without inversion increases monotonically and non-pure gain without inversion does not monotonically increase or decrease with increasing Doppler width; for the case of the higher degree of frequency up-conversion, pure gain without inversion decreases monotonically but non-pure gain without inversion cannot be produced. In the case of two-photon resonance, in some range of Doppler width, pure gain without inversion does not monotonically increase or decrease while non-pure gain without inversion decreases monotonically with Doppler width increasing. Finally, an experimental scheme for examining our theoretical result is given.

Experimental demonstration of TE/TM polarizationindependent frequency upconversion assisted by polarization coupling

Optical frequency conversion based on the second-order nonlinearity(χ^((2))) only occurs in anisotropic media(or at interfaces) and thus is intrinsically polarization-dependent. But for practical applications, polarization-insensitive or independent operation is highly sought after. Here, by leveraging polarization coupling and second-order nonlinearity, we experimentally demonstrate a paradigm of TE/TM polarization-independent frequency upconversion, i.e., sum frequency generation, in the periodically poled lithium niobate-on-insulator ridge waveguide. The cascading of quasi-phase-matched polarization coupling and nonlinear frequency conversion is exploited. With a proper transverse electric field, TE and TM mode fundamental waves can be frequency-upconverted with an equal efficiency in the frequency converter. The proposed method may find ready application in all-optical wavelength conversion and upconversion detection technologies.

Microwave frequency upconversion employing a coupling-modulated ring resonator

We present a method to generate a frequency-doubled microwave signal by employing a coupling-modulated ring resonator. Critical coupling is achieved when the resonator intrinsic loss is perfectly balanced by the external coupling enabled by a Mach–Zehnder interferometer coupler. The high suppression of the carrier leads to a clean two-tone optical signal with the frequency interval two times larger than that of the input microwave frequency.The beating of the two-tone signal at a photodiode generates the frequency upconverted microwave signal.A theoretical model is established to analyze the modulation process and the microwave signal generation.Experimental results show that the electrical harmonic suppression ratio is around ~20 dB(29 dB) for an input microwave signal with 5 dBm(10 dBm) power.

Er^(3+)/Yb^(3+)共掺杂AlF_3基氟化物玻璃材料的频率上转换

Er3+ /Yb3+ 共掺杂的AlF3基氟化物玻璃材料ABCY的制备及其上转换荧光性质。样品的组分为 40AlF3 2 0BaF2 2 0CaF2 (2 0 2x 2y)YF3 xEr2 O3 yYb2 O3。在 95 0nm连续LD激发下 ,观察到该材料很强的绿色上转换发光 ,研究了该体系的上转换机理 ,认为Yb3+ 和Er3+ 之间的APTE效应是最主要的上转换途径。解释了红、绿色上转换荧光强度比值增大的现象 ,指出了可能的交叉弛豫过程。用公式y =a(x -x0 ) n 对上转换荧光强度与LD工作电流的关系进行拟合 ,得到的结果与理论值很好地一致。

掺Yb^(3+)双包层光纤中的绿光荧光分析

普通单模光纤与掺Yb3+ 双包层光纤熔接后 ,当用波长为 976nm激光耦合时 ,实验观察到掺Yb3+ 双包层光纤中呈现绿色的荧光并用光谱仪进行了测试 分析表明 :绿色荧光的产生为Yb3+离子间相互作用引起合作能量转移 (CET)过程 。

多壁纳米碳管的频率上转换效应研究

实验上测量了多壁纳米碳管的吸收光谱和光致发光谱,观察到了多壁纳米碳管的光频率上转换效应,激发波长为1064nm,发射光谱为带状光谱,峰值波长为780nm.由吸收光谱上观察到了纳米碳管的态密度分布的范霍夫奇点,这些奇点对应的吸收峰位置为685nm,719nm和894nm.上转换过程是纳米碳管的电子经双光子吸收,再经无辐射跃迁布居在范霍夫奇点,最后经辐射跃迁而产生荧光.

Yb^(3+)、Er^(3+)掺杂ZBLAN非晶的激发态频率上转换

我们以前对非晶 ＺＢＬＡＮ光纤玻璃中掺杂稀土离子 Ｅｒ_（３＋）的转换发光的研究表明，在室温、大功率半导体激光器的激发下，Ｅｒ_（３＋）的荧光主要是通过单离子步进双光子过程发生的，而其多光子过程虽然非常微弱，但在强的半导体激光的照射下也可产生．通过Ｙｂ_（３＋）的掺杂敏化，Ｅｒ_（３＋）的各条荧光谱线都有不同程度的增强，而且增强幅度极大，产生了迄今为止我们所知的最强的绿光发射， Ｅｒ离子的蓝、紫外的发光也得到子测量．这说明 Ｙｂ_（３＋）对 Ｅｒ_（３＋）的上转换荧光过程有着强烈的敏化作用，这一现象的应用前景有待进一步开拓．

掺Tm^(3+)石英光纤中频率上转换产生可见光的实验研究

报道了实验研究连续锁模1053nmNd：YLF激光泵浦的掺Tm3+石英光纤中可见光区的频率上转换过程．测量了可见荧光光谱，并用Tm离子的分步三光子吸收过程解释了可见光频率上转换现象．

掺Tm^(3+)石英光纤频率上转换过程的实验研究

报道了实验研究连续１０５３ｎｍＮｄ３＋ＹＬＦ激光泵浦国产掺Ｔｍ３＋石英光纤产生紫外（３８７．４ｎｍ）、蓝光（４７７．４）、红光（６５１．４）、近红外光（８０２．９ｎｍ）的频率上转换荧光的实验结果。测量了荧光发射光谱以及发光强度随泵浦功率的变化，并给出了实验结果的初步机理解释。

以N为耦合中心多枝分子的双光子上转换荧光

采用非线性透过率法研究了以N为耦合中心的多枝化合物N-[4-{2-(3,5-二-[5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑-2-]苯基}-1-乙烯基}苯基}-N,N-二苯胺(BPODPA),N,N-双[4-{2-(3,5-二-[5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑-2-]苯基}-1-乙烯基}苯基}-N-苯胺(BBPOPA)和N,N,N-三[4-{2-(3,5-二-[5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑-2-]苯基}-1-乙烯基}苯基}胺(TBPOA)的双光子吸收性质,测定了化合物的单光子荧光光谱和双光子上转换荧光光谱,研究了多枝化对三苯胺分子双光子吸收和双光子激发荧光性质的影响.在800nm波长的激光激发下,化合物BPODPA、BBPOPA和TBPOA在二氯甲烷溶液中发出很强的蓝绿色双光子上转换荧光,荧光峰分别位于502、515和518nm.这些多枝结构化合物的双光子吸收截面较大,双光子吸收增强来源于多枝分子中扩展的!共轭体系和重复单元的协同效应.

激光诱导水体频率上转换的荧光发射

用Nd:YAG的二倍频532 nm激光对几种不同水体的激光诱导荧光(LIF)光谱进行了测量,利用特征光谱荧光标记(SFS)技术指认出水体中溶解有机物(DOM)、叶绿素a(Chl a)及类胡萝卜素等物质的特征光谱带。指出在455 nm波长处具有较大强度的荧光峰是附属色素中抗氧化作用的类胡萝卜素(PPC)的贡献。提出了激光诱导PPC荧光频率上转换发射的动力学模型。

Yb^(3+)/Er^(3+)共掺碲钨酸盐玻璃的能量传递与频率上转换发光

在970nm LD激发和Er^(3+)离子浓度几乎不变情况下,研究了Yb^(3+)/Er^(3+)共掺碲钨酸盐玻璃中的能量传递和其上转换发光特性。结果表明:随掺Yb^(3+)浓度的增加,Yb^(3+)件/Er^(3+)间能量传递效率也增加,其值在0.52到0.60之间。在Yb^(3+)/Er^(3+)共掺碲钨酸盐玻璃中观察到峰值分别位于533,547nm和668nm的上转换绿光和红光,它们分别来源于Er^(3+)离子2~H_(11/2)→~I_(15/2)(533 nm),~S_(3/2)&→~4I_(15/2)(547 nm)和~4F_(9/2→~4I_(15/2)(668 nm)辐射跃迁。上转换红光和绿光均为双光子过程,且随Yb^(3+)离子掺杂浓度的增加,上转换红绿光强度和其强度比值I_r/I_g也增加,这被认为是与激发态Er^(3+)与激发态Yb^(3+)之间的能量传递过程有关。

ZBLAN∶Yb^(3+),Tm^(3+)双频共激发的上转换发光

首先测量了ZBLAN∶Yb3+,Tm3+分别在980nm和808nm激光激发下的400~600nm波段内的上转换发光光谱,在此基础上研究了980,808nm激光共激发下ZBLAN∶Yb3+,Tm3+的上转换发光特性。在测量过程中,分别改变输入激光功率,测量了上转换发光强度与泵浦激光输入功率的关系,由此绘制双对数曲线图,对上转换发光机制进行了分析。研究证明980nm激发为三光子过程、808nm激发为双光子过程,而980,808nm激光共同激发为共协过程。

Er^(3+)掺杂ZBLAN非晶的激发态频率上转换

非晶 ＺＢＬＡＮ光纤玻璃中掺杂稀土离子 Ｅｒ_（３＋）的上转换发光的研究表明，在室温、大功率半导体激光器的激发下，Ｅｒ_（３＋）的荧光主要是通过单离子步进双光子过程发生的，而其多光子过程虽然非常微弱，但在强的半导体激光的照射下也可产生．通过对这两种不同过程的实验测量，可以为进一步深入地研究上转换机制提供新的依据．

包层泵浦上转换光纤激光器进展

本文在概述频率上转换和包层泵浦技术的基础上，综述了近年来频率上转换激光器进展，展望了包层泵浦上转换光纤激光器的发展前景。

频率上转换中信号模式识别研究

使用上转换材料可有效地将红外射线转换为可见光。对于确定的上转换材料，当 选用恰当的激发光源进行激发时，可得到唯一确定的转换光谱；使用上转换材料将红外射线转 换为可见光这种技术，有很好的私密性，可安全、有效地用于防伪鉴真识别技术中。本文在光 学频率上转换理论上，建立了弱光光谱检测系统，使新型光谱发射器件、专用光电接收器件、 光德波器件和光电混合集成模块、专用弱光信号处理及补偿芯片等元件实现优化组合和匹配。

新型激光上转换晶体Ba_2ErCl_7的原料合成和晶体生长

本文报道了用 Ｅｒ２ Ｏ３ ， Ｂａ Ｃｌ２·２ Ｈ２ Ｏ 和 Ｎ Ｈ４ Ｃｌ 直接合成新型激光上转换晶体 Ｂａ２ Ｅｒ Ｃｌ７ 的原料和单晶生长方法。差热分析（ Ｄ Ｔ Ａ） 测得其熔点为６４３ ．７ ℃。能谱分析（ Ｅ Ｄ Ｓ） 结果显示 Ｂａ∶ Ｅｒ＝ ２∶１ ，扫描电镜（ Ｓ Ｅ Ｍ） 显示出晶体的结晶习性。分别用 Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ 和 Ｂｒｉｄｇｍａｎ 方法得到厘米级单晶。晶体在８０８ｎｍ Ｌ Ｄ 激光下产生强上转换绿色激光，阈值低。文中还讨论了合成反应的机理和晶体产生开裂的原因。

钛宝石激光泵浦Er:Yb:Cr Kigre磷酸盐玻璃频率上转换研究

报道了以940～990nm可调谐钛宝石激光泵浦下Er：Yb：Cr混掺Kigre磷酸盐玻璃薄片中的红、绿频率上转换的实验结果并分析了双光子作用机制。频率上转换的激发光谱表明，在940～990nm的激光波长范围内均有可见荧光发射，而975nm为最佳泵浦波长。在不同的激励波长泵浦下，上转换荧光辐射强度与入射泵浦功率对数曲线的微分斜率从低泵浦的1．8减至高泵浦的0．6，并讨论了该饱和效应的机理。

用于光学频率转换防伪检测的光电接发集成器件研究

以光学频率上转换检测理论为基础,设计产生特定波长的光发射芯片,用来激发转换材料的表面产生另一个特定波长的光学信号,通过设计专用光接收芯片接收进行检测判决。采用混合集成技术,将光发射芯片、光接收芯片、光滤波片、弱光信号处理系统集成到微型化系统模块中,解决了原有分离器件检测的问题,提高了检测准确度和集成度,可以运用到综合防伪检测系统中。

Pr^(3+)∶Y_2SiO_5晶体中橙—蓝频率上转换过程

测量了Pr3+∶Y2SiO5晶体的吸收谱,标定了室温下Pr3+在Y2SiO5晶体4f2组态内的能级.利用579 nm激光激发Pr3+∶Y2SiO5晶体,观察到480~515 nm上转换荧光带.运用时间分辨激光光谱技术测量了3P0能级的上转换荧光衰减曲线.通过研究上转换荧光的衰减曲线、吸收谱、激发谱和上转换荧光强度与泵浦激光单脉冲能量的关系,确定了以1D2为中间态的能量转移上转换主要是上转换机制.