Er^(3+)-Yb^(3+)共掺磷酸盐玻璃平面波导

研制一种新型的Er3+ Yb3+共掺磷酸盐激光玻璃材料,在其上用离子交换方法进行平面光波导制作研究。实验表明,该玻璃在AgNO3+KNO3+NaNO3混合熔盐中具有良好的化学稳定性,为平面光波导放大器的制作提供了实验依据。

LD泵浦的镱铒共掺磷酸盐玻璃的光谱性质和激光性质

制备了Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃。通过分析其吸收光谱,根据McCumber理论计算得到了Er3+离子在波长1533 nm处的峰值发射截面为0.84×10-20cm2,4I13/2能级的荧光寿命为8.5 ms。利用激光二极管作为泵浦源,成功地实现了Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃激光器的连续运转。在室温下,获得最大激光输出功率为80 mW,斜率效率为16.5%。

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。

LD泵浦铒镱共掺磷酸盐玻璃被动调Q微型激光器实验研究

1.5μm LD泵浦铒玻璃被动调Q微型激光器是目前军事激光测距的研究热门,获得较高的激光单脉冲能量尤为重要。对以波长为940 nm的二极管激光器作为泵浦源,Er^(3+)/Yb^(3+)共掺磷酸盐玻璃作为增益介质,Co^(2+):MgAl_2O_4作为调Q晶体的微型化激光器进行了实验研究。为获得LD抽运铒镱共掺磷酸盐玻璃被动调Q微型激光器的最佳能量输出条件,分析了影响LD泵浦被动调Q激光器输出单脉冲能量的因素,并对影响被动调Q微型激光器输出能量的泵浦条件,增益介质长度,输出镜反射率等参数进行了多组实验优化,最终获得了波长1.535μm,单脉冲能量113μJ,脉宽6 ns,重复频率10 Hz,光束质量为1.2的稳定人眼安全激光输出。

前后双泵铒镱共掺磷酸盐玻璃波导放大器增益特性

在铒镱共掺磷酸盐玻璃波导放大器系统的速率方程和传输方程中,考虑上转换效应,并引入描述波导中信号光和泵浦光光场相互作用的重叠因子,以此讨论前后双泵结构与单前泵结构中,Er/Yb共掺比、泵浦光和信号光功率、泵浦光模数等因素对信号光增益的影响,并得到信号光增益光谱和放大自发辐射光光谱。模拟结果表明,与单前向泵浦相比,相同功率条件下,前后双向泵浦中,泵浦功率密度低且均匀分布,上转换效应被有效抑制,1532nm处信号光增益增大约2dB/cm,放大自发辐射光总功率提高。前后双向泵浦同样可以减弱多模泵浦光对增益的负面影响。数值模拟结果与实验值基本一致。

Er^(3+)-Yb^(3+)共掺磷酸盐玻璃(LGS-L)波导放大器设计

就作者自行研制的Er3 + Yb3 + 共掺磷酸盐玻璃 (LGS L) ,用重叠积分方法进行放大器设计。在Er3 + 、Yb3 + 掺杂浓度分别为 1.5 1× 10 2 6ions/m3 、19.1× 10 2 6ions/m3 的情况下可获得 2 .6dB/cm的增益 ;Er3 + 掺杂浓度为2× 10 2 6ions/m3 时 ,在 4cm的器件上可获得超过 15dB的增益。此外 ,讨论了信号光和抽运光光场强度的横向分布与Er3 + 、Yb3 + 横向掺杂浓度分布之间的重叠对放大器增益的影响 ,放大器的最佳长度 ,以及在 980nm抽运下 ,Yb3 + 、Er3 + 掺杂浓度比对放大器增益的影响。

LD抽运Er^(3+),Yb^(3+)共掺磷酸盐玻璃被动调Q激光器的理论分析和数值计算

研究了以Co^(2+)MgAl_2O_4晶体为饱和吸收体的LD抽运Er^(3+),Yb^(3+)共掺磷酸盐玻璃激光器.针对双掺离子之间的能量传递和Er^(3+)的多种跃迁过程,结合Co^(2+)MgAl_2O_4晶体中Co^(2+)离子的饱和吸收特性,给出了详尽的速率方程,在其基础上进行了数值分析,分析了输出镜透过率、激光介质长度、谐振腔长度、腔内往返损耗、饱和吸收体长度对激光阈值、峰值功率、单脉冲能量以及脉冲宽度的影响.

上转换对Er^(3+),Yb^(3+)共掺磷酸盐玻璃激光器输出的影响

研究了激光二极管抽运的Er3+,Yb3+共掺磷酸盐玻璃激光器中共协上转换(cooperative upconversion)和累积能量转移(cumulative energytransfer)对激光输出的影响.通过对速率方程的数值模拟,定量计算并分析了共协上转换和累积能量转移对激光输出的影响,发现共协上转换对阈值抽运功率的影响可达到22%之多,实验结果和理论曲线相当符合.这有助于对Er3+,Yb3+共掺磷酸盐玻璃激光器进行优化.

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。

Er^(3+)/Yb^(3+)共掺磷酸盐玻璃的发光与1.54μm激光性能

介绍了用于1.54μm激光发射的Er3+/Yb3+共掺激光材料的发展,并着重介绍了Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃的光谱性质,及其在玻璃激光器、光纤激光器、光纤放大器以及光波导中的应用。最后,对Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃材料的发展前景作了展望。

Er-Yb共掺磷酸盐波导激光器中的Er-Yb能量传递研究

对Er-Yb共掺磷酸盐玻璃波导激光器进行理论研究,弄清Er-Yb能量传递的作用。利用重叠积分方法,对Er-Yb共掺系统的速率方程及激光器中信号光和泵浦光的传输方程进行求解,在980 nm的泵浦光作用下对光波导激光器中Er-Yb能量传递过程的影响做了详细研究,讨论了Yb-Er能量传递对激光器的增益和输出特性的影响。计算结果表明:Yb-Er能量传递对激光器的增益和输出功率的影响不明显。Yb^(3+)离子在Er^(3+)-Yb^(3+)共掺系统中起化解Er^(3+)离子"团簇"、提高泵浦效率的作用。

双包层Er^(3+)-Yb^(3+)共掺磷酸盐光纤放大器的研究

提出了一种新的基于磷酸盐的铒镱共掺双包层掺铒光纤放大器。在分析了铒镱共掺系统能级,忽略放大自发辐射与激态吸收的基础上,通过Runge-Kutta法求解速率方程,边界方程,数值计算结果得出:双包层铒镱共掺磷酸盐光纤放大器具有更优良的增益特性,其单位长度增益高于硅酸盐双包层铒镱共掺光纤放大器,它应该是传统硅酸盐双包层铒镱共掺光纤放大器的有力竞争者和替代者。

Yb^(3+)-Er^(3+)共掺硼磷酸盐玻璃光谱性质的成分依赖性

以Yb3+-Er3+共掺的B2O3 -P2O5 -MO-R2O-Al2O3 (M=Zn,Ca,Sr,Ba;R=Li,Na,K)玻璃系统为研究对象,分别分析了B2O3 的含量以及加入不同种类的碱金属和碱土金属氧化物对玻璃的光谱性质的影响.研究结果表明,随着B2O3 含量的提高,玻璃的自发辐射跃迁几率降低,辐射寿命增长,但吸收截面、相应的积分吸收截面和发射截面减小,玻璃的折射率在B2O3 含量为15% (摩尔分数)时达到极小值.随着修饰体阳离子场强的升高,吸收截面和发射截面有增大趋势.

Cr^(3+),Yb^(3+),Er^(3+)共掺磷酸盐铒玻璃中Ce^(3+)和Cr^(3+)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。

Er^(3+)/Yb^(3+)共掺铅铌磷酸盐玻璃光纤放大器特性

以P2O5、Nb2O5、Na2O、Ga2O3和PbCl2为基质制备Er3+/Yb3+共掺磷酸盐(EYPNGP)玻璃.应用McCumber原理研究的结果显示,EYPNGP玻璃在1530 nm处的峰值受激发射截面和有效带宽分别为6.20×10-21cm2和56.6 nm,大于常规的掺铒磷酸盐玻璃.数值模拟计算结果表明,对于EYPNGP光纤放大器而言,利用较短的激活长度就可获得足够的信号光放大.

玻璃平面波导的热键合制备与界面扩散研究

铒镱共掺磷酸盐玻璃平面波导在散热和抑制非线性效应方面具有独特优势,可开发作为近红外1.5μm高平均功率固体激光器的增益介质,具有重要意义。文中应用光胶热键合方法制备铒镱共掺磷酸盐玻璃平面波导,研究了预键合阶梯升温过程对键合质量的影响。通过电子探针表面分析(EPMA)得到键合温度和键合时间对键合界面分子扩散层厚度的影响,并根据Fick第二定律,探讨了一维等效假设下的芯层玻璃中的Yb^(3+)扩散机理,建立了热键合过程中的固-固界面分子扩散模型。最终通过选择最优的热处理工艺参数,得到了键合质量良好且键合强度达到11.63MPa的芯层厚度为100μm的三明治结构平面波导。

紧凑型人眼安全1.5µm铒玻璃激光器

针对激光测距、激光雷达、自动驾驶等领域对体积小、重量轻的 1.5µm波段光源的迫切需求,设计了一款紧凑型激光测距用铒玻璃激光器.该型激光器具有体积小、重量轻、免温控的特点,并对其输出特性进行了实验研究.实验证明,使用 940 nm半导体激光器泵浦,在输出功率 12 W,泵浦脉宽 1.6 ms,泵浦重复频率 10 Hz,被动调Q晶体T0=92%,输出镜反射率R=90%条件下,输出中心波长 1 535 nm脉冲激光,脉冲宽度 5 ns,单脉冲能量 502µJ,重复频率 10 Hz,激光器结构紧凑,结构尺寸为 32 mm×12 mm×8 mm,重量<10 g.激光器在无温控的条件下,可在-40~60℃环境温度下稳定工作,可被广泛应用于便携手持激光测距仪、无人机、无人车等领域.

1.55μm光波导放大器最新进展

文中对工作于1.55μm波段的光波导放大器的一些新的制作技术、材料、结构进行了综述。

泵浦功率对有源环形微腔滤波器特性的影响

研究泵浦功率对Er-Yb共掺磷酸盐玻璃有源环形腔滤波器滤波特性的影响。利用重叠积分方法求解Er-Yb共掺系统的速率方程与功率传输方程,讨论了泵浦功率对滤波器的传输特性、带宽和精细度的影响。数值计算结果表明:泵浦功率的改变不会改变环形腔滤波器的谐振特性,泵浦功率的提高对滤波器输出光谱特性具有重大的影响。一方面压缩了滤波器的带宽,另一方面又提高了滤波器的精细度。

光纤光栅主动稳频的短直线腔单频光纤激光器

利用1.8cm长的Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃光纤作为增益介质制作了一个可调谐的短直线腔窄线宽单偏振单纵模光纤激光器。其谐振腔反射镜由高反射率的光纤布拉格光栅(FBG)和低反射率的保偏光纤FBG构成,使用976nm单模半导体激光器作为抽运源。当进入谐振腔的抽运功率为360mW时获得了输出功率65mW,信噪比大于70dB,线宽约为3kHz,偏振消光比达到40dB的激光输出。另外,通过使用压电陶瓷(PZT)调节增益光纤的长度实现了激光波长的电调谐,其调谐斜率约为14.2 MHz/V。采用边频锁定的方式进行主动稳频,使得激光输出的长期频率波动从25MHz/10s减少到了2.5MHz/h,从而实现了全光纤结构的高功率、高频率稳定性的单频光纤激光器。