热离子交换型铝锗酸盐波导玻璃中钬离子的1.2μm近红外荧光发射

采用高温熔融法制备了适用于钾钠离子交换波导的钬离子掺杂铝锗酸盐玻璃,并对热离子交换玻璃样品的波导折射率分布和红外光谱特性进行了表征。实验结果表明,在390℃的KNO_3熔盐中热离子交换4 h时,波导玻璃折射率最大改变量为0.006 9,K^+-Na^+热离子交换有效扩散深度为7.802μm,有效扩散系数达0.063μm^2/min。K^+-Na^+离子交换有效扩散系数比磷酸盐玻璃低,与MP19硅酸盐玻璃相当,但明显高于BK7玻璃和硼硅酸盐玻璃,其热离子交换过程易于控制。在644 nm泵浦光下可观察到Ho^(3+)归属于~5I_6→~5I_8的1.196μm近红外有效发射,最大受激发射截面为2.30×10^(#21)cm^2。当Ho^(3+)在~5I_6能级的分数因子超过0.6时,增益截面达10^(#21)cm^2量级以上。有效的近红外荧光发射和稳定的波导性能表明钬掺杂铝锗酸盐玻璃是~1.2μm波导激光器潜在的增益介质。

波导适用型铝锗酸盐玻璃中铥离子上转换荧光光子输出与量子产率定量

制备了适用于钾钠离子交换波导的Tm^(3+)/Yb^(3+)掺杂铝锗酸盐玻璃,利用积分球配以光纤光谱仪在975nm激光泵浦下对玻璃的上转换荧光进行测试,解析出样品的绝对荧光特征参量。测试与计算结果显示,在380℃的KNO3熔盐中,Tm^(3+)/Yb^(3+)掺杂的铝锗酸盐玻璃的钾钠离子交换有效扩散系数为0.070μm^2/min,热离子交换过程易于控制。铝锗酸盐玻璃样品中,Tm^(3+)主要发出477 nm蓝光和806 nm近红外光,其中近红外光为支配性发射。绝对荧光参数和激发功率密度呈正相关,当功率密度达到1 482 W/cm2时,三光子上转换蓝光的绝对光谱功率、净发射光子数和量子产率分别为269μW、6.46×10^(14)/s和1.43×10^(-4),双光子近红外光上转换对应的3个参量分别为4 024μW、1.63×10^(16)/s和3.61×10^(-3)。基于波导适用型铝锗酸盐玻璃中Tm^(3+)上转换荧光的绝对化表征,为进一步研发光电子器件和激光材料提供了有益的数据参考。