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+)掺杂硫系玻璃微球在980nm激光泵浦下的荧光特性

采用玻璃粉料高温漂浮熔融法制备了0.9%Er2S3(质量分数)∶75%GeS2-15%Ga2S3-10%CsI(摩尔分数)硫系玻璃微球,并用熔融拉锥法制备了锥腰直径为2.31μm的石英光纤锥。将其与直径119μm的硫系微球进行耦合,在980 nm激光泵浦下获得了微球中与Er3+:4I13/2→4I15/2跃迁对应的1.54μm处的荧光光谱。分析了微球和块状玻璃荧光光谱差异的原因,并用Mie散射理论公式对微球荧光光谱共振峰间隔进行了计算。共振峰间隔实验结果与理论计算误差最小仅为0.05%,验证了理论分析的正确性。最后,讨论了微球峰值间隔与泵浦功率的关系,排除了泵浦功率对共振峰间隔的影响。