溶胶凝胶法制备的掺铥石英玻璃光谱性质及光纤激光性能(英文)

用溶胶凝胶法制备了摩尔百分比为0.3Tm2O3-0.3xAl2O3-(100-0.3-0.3x)SiO2(x=8,10,15,20)的一系列铥掺杂石英(ATS)玻璃。研究了样品的光谱性质,1811nm处最大发射截面为6.39×10-21 cm2,最长荧光寿命为645μs。样品的最低OH含量为10.5×10-6。采用管棒法制备了光纤预制棒,采用组分为0.3Tm2O3-4.5Al2O3-95.2SiO2的玻璃作为纤芯,八边形的纯石英管作为内包层,用紫外固化剂作为外包层拉制双包层光纤。测量了光纤的激光性质,在66cm长的光纤中得到了最大为1.23W的激光输出,斜率效率为11.7%,激光阈值为6.07W,激光中心波长为1952nm。

纤芯掺铥均匀性对TDF及其TDFL性能的影响

为改善掺铥光纤激光器(TDFL)的性能,对大模场双包层(LDC)铥掺杂光纤(TDF)及其搭建的TDFL的光学特性进行了实验研究。实验以两种不同类型LDC-TDF(即气相掺杂法制备的VTDF-7光纤和液相掺杂法制备的STDF-29光纤)作为试样,并以其分别搭建了TDFL。对上述TDF和TDFL光学性能分别进行详细实验研究后发现:相比STDF-29光纤,VTDF-7光纤具有更大的均匀纤芯掺杂区域;相比STDF-29光纤搭建的TDFL,VTDF-7光纤搭建的TDFL具有更高的光转换效率(53.5%,前者仅为48.7%,高出约5%)和长期稳定性(连续工作65h的功率不稳定性低于1%,前者仅工作1h就表现出了超过10%的功率衰减)。经分析,VTDF-7光纤搭建的TDFL的激光效率提高以及光子暗化效应减弱的主要原因是VTDF-7光纤中均匀的掺杂分布减少了因离子团簇而引起的损耗。由此可得,相比液相掺杂法,气相掺杂法在制备高质量大模场TDF上更具优势,可提高以其搭建的TDFL的光转换效率和耐用性。