Yb^(3+)/Tm^(3+)双掺硫卤玻璃1.8μm中红外发光特性研究

用熔融淬冷法制备了系列不同组分和Tm3+/Yb3+掺杂浓度的Ge-Ga-Se-CsI硫卤玻璃样品,测试了样品的拉曼光谱、折射率、吸收光谱、红外荧光光谱。研究了975nm激光泵浦下样品的1.23μm和1.8μm荧光特性。分析了Tm3+/Yb3+之间声子辅助的共振能量转移,结果表明两个离子间有效的能量转移途径为Yb3+∶2F5/2→Tm3+∶3 H5。计算得到常温下Tm3+∶3 H5→3F4和Tm3+∶3F4→3 H6跃迁的多声子弛豫速率分别为303s-1和0.30s-1。

Tm^(3+)/Dy^(3+)共掺硫卤玻璃中红外发光和能量传递研究

用熔融急冷法制备了系列Tm3+/Dy3+共掺0.9(Ge25Ga5S70)-0.1CsI硫卤玻璃,测试了样品的吸收光谱以及800 nm激光泵浦下中红外荧光光谱特性。结果表明:Tm3+离子的引入能够有效提高Dy3+离子2.9μm中红外荧光强度。当Tm3+离子掺杂浓度固定,随着Dy3+离子掺杂浓度的增加,Tm3+:3F4→3H6跃迁产生的1.8μm荧光强度和荧光寿命明显单调下降,Tm3+:3F4→Dy3+:6H11/2能量传递为Tm3+/Dy3+之间能量转移的主要途径。由于Tm3+:1.8μm荧光发射光谱与Dy3+:6H15/2→6H11/2的吸收光谱之间存在较大的重叠区,Tm3+/Dy3+之间有效的能量传递主要来源于Tm3+:3F4能级向Dy3+:6H11/2能级的共振能量传递。

Ho^(3+)/Tm^(3+)共掺Ge-Ga-S-CsI玻璃的2.0μm中红外发光特性的研究

用熔融急冷法制备了系列Ho3+/Tm3+共掺的78GeS2-12Ga2S3-10CsI玻璃样品,测试了样品的吸收光谱以及808 nm激光泵浦下的2μm中红外荧光光谱。用Judd-Ofelt理论计算了Ho3+离子在78GeS2-12Ga2S3-10CsI硫卤玻璃中的强度参数Ωi(i=2,4,6)、自发辐射跃迁概率Arad和辐射寿命rτ等光谱参数,以及Ho3+离子在2μm处的吸收截面aσ、发射截面eσ和增益系数G(λ)。讨论了808 nm激光泵浦下的样品中红外荧光特性与Tm3+离子掺杂浓度之间的关系,分析了Tm3+和Ho3+之间的能量转移机制。结果表明,Ho3+/Tm3+共掺的78GeS2-12Ga2S3-10CsI玻璃是一种理想的2μm激光基质材料。

Tm^(3+)掺杂Ge-Ga-Se-CsI玻璃中红外发光和增益特性研究

用熔融急冷法制备了系列Tm3+掺杂浓度的Ge-Ga-Se-CsI硫卤玻璃样品,通过测试的吸收光谱和Judd-Ofelt理论计算了Tm3+离子的强度参数(Ωi,i=2,4,6)、自发辐射跃迁几率(A)、荧光分支比(β)、以及辐射寿命(τrad)等光谱参数。研究了800 nm激光泵浦下样品红外荧光特性与掺杂浓度之间的关系,计算了常温下Tm3+:3F4→3H6(1.8μm)和3H5→3F4(3.8μm)发射截面以及3F4→3H6(1.8μm)跃迁的增益截面与波长的函数关系。

808 nm LD激发下高折射率差光纤锥-硫卤微球耦合系统的荧光回廊模

用熔融淬冷法制备了0.5wt.%掺杂Nd^3＋：75GeS2-15Ga2S3-0CsI（0.5wt.%Nd-GGSI）硫卤玻璃.在此基础上以玻璃粉料漂浮熔融法制备出粒径为50-300μm高折射率（n≈2.1）玻璃微球,并在显微镜下选出表面质量高的硫卤微球用于后续实验.将火焰法拉制出的直径1-2μm间的双锥形石英微纳光纤与硫系微球进行近场耦合.相位匹配条件下测试结果表明光纤锥倏逝场将激发球内径向高阶回音壁模式.实验测量了在808nm LD激光泵浦下直径110μm微球的荧光光谱特性,结果表明：掺Nd3＋硫卤微球在输出端1 075nm波段附近产生了等间距分布的荧光回音壁模式的光学谐振,共振峰间隔为1.80nm.实验结果与微球腔回音壁模式谐振的理论模型有较高的符合度。

Er^(3+)/Ho^(3+)共掺GeS_2-In_2S_3-CsI玻璃上转换发光和能量传递研究

用熔融急冷法制备了系列Er3+/Ho3+共掺80GeS2-10In2S3-10CsI硫卤玻璃,测试了样品的状态稳定性、拉曼光谱、吸收光谱以及上转换光谱。在该样品中出现了强烈的绿光(526、549nm)和红光(660nm),分别对应于2 H11/2→4I15/2(Er3+)、4S3/2→4I15/2(Er3+)+5S2(5F4)→5I8(Ho3+)和4F9/2→4I15/2(Er3+)+5F5→5I8(Ho3+)的跃迁。研究了Er3+/Ho3+离子在该样品中的上转换发光机制和能量传递机理。在该系列0.6%(摩尔分数)Er2S3/xHo2S3共掺样品中,上转换发光强度随着Ho2S3掺杂量的增加而显著提高,当Ho2S3掺杂量增加至0.6%(摩尔分数)时,绿光(549nm)和红光(660nm)强度达到最大值,此时的绿光和红光强度分别是未掺Ho2S3时的4.2和10倍。绿光和红光均为双光子吸收过程。

Tm^(3+)掺杂硫卤玻璃光纤的中红外增益特性研究

采用高温熔融淬冷法制备了1%Tm3+掺杂的72GeS2-18Ga2S3-10CsI(GGSI)硫卤玻璃,测试了样品的折射率、吸收光谱和800nm激光泵浦下的中红外荧光光谱,利用Judd-Ofelt和Futchbauer-Ladenburg(FL)理论分析计算了Tm3+在GGSI玻璃中的自发辐射几率、荧光分支比、辐射寿命、吸收截面、发射截面等光谱参数,进而建立了Tm3+的四能级粒子数速率-光功率传输方程模型,模拟计算Tm3+掺杂GGSI玻璃光纤中红外3.73μm波段的增益与掺杂光纤长度、泵浦功率和信号功率的关系。模拟结果显示,硫卤玻璃基掺铥光纤具有较高的信号增益和较宽的中红外增益谱,泵浦功率为1 000mW时,最大小信号增益值达到30dB,20dB增益带宽达到180nm,同时也存在合适的泵浦功率和光纤掺杂长度以期获得最佳信号增益。表明Tm3+掺GGSI硫卤玻璃光纤可作为中红外3.73μm波段放大的理想增益介质。

Er^(3+)/Tm^(3+)共掺碲酸盐玻璃的近红外光谱特性

选择50TeO2-30B2O3-20BaO系统作为稀土掺杂的基础玻璃,通过高温熔融法制备了不同掺杂比的Er3+/Tm3+共掺和单掺碲酸盐玻璃。通过比较共掺和单掺碲酸盐玻璃的吸收光谱和808 nm泵浦光激发下的发射光谱,发现Tm3+的掺入会降低Er3+在1 550 nm处的发光强度,通过能量传递可以得到Tm3+的1 800 nm发光。此外,Er3+/Tm3+使该玻璃具备了发光性能,当Er3+/Tm3+分别达到摩尔分数1.0%和0.4%时,发光强度达到最大值,继续提高掺杂浓度,发光强度反而减弱。

Er^(3+)/Tm^(3+)共掺TeO_2-ZnO-Na_2O玻璃的近红外光谱特性及能量传递机理

采用高温熔融退火法制备了一系列Er3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃,通过测量玻璃样品的热差扫描(DSC)曲线、吸收光谱、荧光光谱和荧光衰减曲线,结合计算Tm3+离子的Judd-Ofelt强度参数、自发辐射跃迁几率和辐射寿命等光谱参数,对800nm激光二极管(LD)抽运下Tm3+离子的1.85μm波段红外光谱特性进行了研究。结果显示,Er3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃具有良好的热稳定性,并随着玻璃中Tm3+离子掺杂浓度的增加,Er3+离子1.53μm波段荧光强度迅速减小,而Tm3+离子1.85μm波段荧光强度相应增大。对Tm3+离子的1.85μm波段发光过程分析表明,Tm3+离子红外荧光强度的增强归结于Tm3+:3 H4→Er3+:4I9/2、Er3+:4I11/2→Tm3+:3 H5及Er3+:4I13/2→Tm3+:3F4能级间能量传递的结果,由此进一步计算了能量传递微观系数、临界半径和声子贡献比。研究表明,Er3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃有望作为1.85μm波段光纤激光器的候选材料.

光纤材料及制备

TN25 98063703硫卤玻璃红外光纤材料研究进展=Researchprogress in sulfur halide infrared optical fibermaterials[会,中]/杜金成,张久明,谢康,赵修建(武汉工业大学新材料研究所.湖北,武汉(430070))//全国第八次光纤通信暨第九届集成光学学术会议.