高功率Er/Yb共掺光纤超荧光光源

为了获得高功率超荧光输出,采用6个976nm的LD,通过一个光纤束耦合器同时抽运Er/Yb共掺光纤,分别研究了单程后向结构和双程后向结构超荧光光源的输出特性。采用单程后向装置,当抽运功率为957mW时,输出功率为120.4mW,斜率效率达到17.5%。在双程后向结构的实验装置中加入4m掺Er光纤,有效地将超荧光的3dB带宽拓展到88nm。

L波段可调谐线形腔Er/Yb共掺双包层光纤激光器

报道了一种结构简单、工作在L波段、可调谐的线形腔Er/Yb共掺双包层光纤激光器 利用由两段高双折射光纤和两个偏振控制器构成的环镜滤波器对激光器进行调谐,使调谐范围达到34nm,功率起伏小于±0. 2dB 用976nm多模LD泵浦Er/Yb共掺双包层光纤产生的ASE作为二次泵源,对未泵浦的一段光纤进行泵浦,使腔内Er/Yb共掺光纤的增益谱移到L波段;多个泵浦源同时对Er/Yb共掺双包层光纤进行侧向泵浦。

晶体结构对Er/Yb共掺ZnO薄膜光致荧光特性的影响

采用脉冲磁控溅射技术制备了Er/Yb共掺ZnO薄膜,对不同退火温度下薄膜晶体结构和光致荧光(PL)光谱进行了系统分析,探讨了退火处理所导致的晶体结构变化以及反应新相的生成对Er3+离子激活、薄膜PL光谱的影响.研究结果表明,退火处理所导致的Er3+离子PL光谱的变化与薄膜的微观状态之间有着密切的联系.在室温到1050℃退火温度范围内,Er/Yb共掺ZnO薄膜为多晶结构,薄膜荧光强度的增加主要是薄膜内氧含量增加、缺陷减少使Er3+离子荧光寿命增加以及Er3+离子激活比例增加所致.当退火温度超过1050℃,荧光强度的明显降低是由新相生成造成缺陷增加以及薄膜内氧含量降低引起.在整个退火温度范围内,薄膜的PL光谱都表现为同一种光谱特性,即明锐的多峰结构,这说明Er3+在ZnO和Zn2SiO4中的周围环境非常相似.

Er/Yb∶KY(WO_4)_2晶体的各向吸收光谱和上转换发光特性

测试了Er/Yb∶KY(WO4)2晶体在室温下3个轴Ng,Np,Nm方向上的吸收光谱,分析比较光谱特性,并计算出各能级跃迁的吸收截面,其中沿Np轴方向有最强的吸收和较大的吸收截面,这有利于激光上能级的粒子数堆积,增大跃迁几率,加强荧光输出。由于掺入Yb3+离子,晶体在980 nm附近有很强的吸收和较大的半峰宽。该晶体在980 nm激光泵浦下有上转换绿光和红光,3个晶轴Np,Ng,Nm轴方向的上转换荧光,波峰位置相差甚微,强弱区别明显,且呈现的各向异性,其中Np方向最强。

Er/Yb共掺发光玻璃对硅光电池光谱利用率的影响

提出采用Er/Yb共掺的硼硅酸盐发光玻璃来提高硅光电池的太阳光谱利用率。分别测量了发光玻璃的透射光谱和在980nm红外光激发下的上转换发光。发现当利用氙灯模拟太阳光时,直接掺杂Er/Yb氧化物的发光玻璃使得硅光电池具有更高的光谱利用率。与非掺杂玻璃相比,其光谱利用率提高了1%。

Er/Yb:KYW晶体的各向异性与偏振特性

在室温下测试Er/Yb:KYW晶体的Ng,Np,Nm3个轴方向的吸收光谱、偏振吸收光谱和偏振荧光光谱.不同轴方向的吸收特点及计算的相关光谱参数表明该晶体有着明显的各向异性.研究此晶体的偏振光谱,发现其具有强烈的偏振性.

Er/Yb双掺杂Li_6Y(BO_3)_3晶体的偏振光谱性能

采用提拉法生长得到了Er/Yb双掺杂的Li6Y(BO3)3晶体,测定了晶体中实际的Er3+和Yb3+离子浓度,在室温下记录了晶体的偏振吸收和发射光谱,测定了1 030 nm和1 535 nm处的荧光衰减曲线,并计算了Yb3+与Er3+离子间的能量传递效率。相比于Er3+离子单掺杂Li6Y(BO3)3晶体,Er/Yb双掺杂晶体在1 000nm附近处的吸收明显增强,在1 550 nm波长附近宽达200 nm的宽带发射以及Yb3+与Er3+离子之间有效的能量传递表明Er/Yb双掺杂的Li6Y(BO3)3晶体是一种潜在的可用于可调谐及超短脉冲激光的介质。

高功率Er/Yb共掺光纤脉冲放大器中ASE的影响分析

为了研究自发辐射对高功率铒镱共掺脉冲光纤放大器性能的影响,在速率方程理论的基础上,采用有限差分法对理论模型进行了数值求解。对不同抽运、信号和光纤参量配置情况下,自发辐射对放大器性能的影响进行了模拟分析。结果表明,由于自发辐射自饱和的限制,在其它条件相同的情况下,为了得到最高的单脉冲能量和峰值功率,放大器输入信号存在一个最佳的重复频率,且该最佳重复频率与抽运功率成正比与脉冲宽度成反比。研究结果对高功率铒镱共掺光纤脉冲放大器的设计和实验研究有重要指导意义。

1532nm全光纤Er/Yb共掺杂激光器

近年来,相干探测激光雷达是测量远距离低空风切变的有效手段,1.6μm波段固体激光器以其人眼安全、探测器件成熟等优势成为相干雷达主要光源。其增益介质Er:YAG晶体在1532nm波段有较强的吸收峰,但吸收谱较窄,因此通过使用1532nm光纤激光器进行谐振泵浦可以有效提高晶体输出效率。为此,文中以Er/Yb双包层光纤为增益介质,1532nm光纤光栅为反射腔镜,976nm半导体激光器为泵浦源,实现了全光纤化1532nm激光输出。输出激光最大功率73.44 W,波长可调谐范围为1531.35~1532.14nm,波长谱宽为0.06 nm,x和y方向的光束质量M2分别为1.38和1.26,是1.6μm固体激光器的理想泵浦源。并采用此激光器泵浦Er:YAG非平面环形腔获得1.3W单频激光输出,斜率效率为31.76%。

Simulation of High Power Er/Yb Codoped Fiber Linear Cavity Lasers

The performances of high power Er/Yb codoped fiber linear cavity lasers are investigated numerically. The numerical analysis is based on the iterative solution of rate equations for population density of the Er/Yb ions. The behaviors of co-pump and counter-pump methods are contrasted. Dependence of output power on input pump power, output reflectivity, operating wavelength and active fiber length is simulated, respectively. High conversion efficiency Er/Yb laser output is obtained in simulations and experiments.

晶体结构对Er/Yb共掺TiO_2薄膜荧光光谱的影响

通过对不同退火温度下Er/Yb共掺TiO2薄膜的结构和光致荧光光谱(PL)的分析,研究了退火处理所导致的晶体结构变化对薄膜荧光光谱的影响,探讨了薄膜的结晶状态在Er3+激活、荧光光谱形状等方面的作用及可能的物理机制。研究结果表明:退火处理所导致的Er3+的PL的变化与薄膜的相结构之间有着密切的联系。退火温度低于700℃时的宽化谱和Er/Yb共掺TiO2薄膜的非晶结构有关,多峰结构的PL是Er3+在烧绿石相ErxYb2-xTi2O7中的典型特征。

Er掺杂和Er/Yb双掺杂光电陶瓷PLZT的上转换发光

研究了Er掺杂和Er/Yb双掺杂的锆钛酸铅(PLZT)光电陶瓷的上转换发光特性,观测到Er掺杂的PLZT样品在540,566nm附近的绿色发光峰,且随着掺杂浓度的增大而增强;Er/Yb双掺杂的PLZT样品除540,566nm附近处的绿色发光峰外,还有一个较弱的668nm的红色发光峰。另外,上转换发光强度与激发强度的对数关系曲线表明样品的绿光发射和红光发射皆为双光子过程,并且利用喇曼光谱进一步分析讨论了其上转换发光的机制。实验和理论分析表明该材料有望制成电光调Q的双功能上转换激光器件。

基于体布拉格光栅的高功率可调谐Er/Yb共掺光纤激光器

主要介绍基于体布拉格光栅(VBG)的宽调谐Er/Yb共掺光纤激光器.通过中心波长为976nm的半导体激光器(LD)包层泵浦Er/Yb共掺光纤,并利用VBG作为波长选择器件,在耦合进入光纤的泵浦光功率为51W的情况下,实现了13.1W的功率输出,激光中心波长为1570nm,相应的斜效率约26.6%.通过改变VBG的工作角度,实现了1532-1570nm连续可调谐激光输出,调谐范围达38nm,基本覆盖了整个光纤通信低损耗的C波段(1530-1565nm),激光功率输出水平≥10.66W.

A Passive Q-Switched Microchip Er/Yb Glass Laser Pumped by Laser Diode

A laser-diode-pumped 1.54-μm passive Q-switched erbium doped glass laser was reported. We utilize a laser diode with wavelength of 973nm to pump a 1-mm Er/Yb co-doped phosphate glass with the erbium and ytterbium concentrations of 1 wt.% and 21 wt.%, respectively. A Co^2＋ ：MgAl2O4 slab crystal was used as a passive Q- switcher. Q-switched pulses with repetition frequency of 800Hz, width of 7.4ns, peak power of 2.2kW and average power of 13.3 m W were obtained when absorbed pump power was 4 75 m W. A sandwich structure of the Q- switched microchip Er/Yb glass laser was demonstrated, which shows shorter pulse width of 6.8 ns. Dependences of pulse duration and repetition frequency on pump power were also investigated.

高热稳定CaGdAlO_(4)∶Er^(3+)/Yb^(3+)荧光粉的上转换发光及其温度传感性能

获得具有良好热稳定性和发光性能的非接触式光学温度传感材料是目前的研究热点之一,本工作通过高温固相法制备了Er^(3+)/Yb^(3+)共掺CaGdAlO_(4)∶Er_(x),Yb_(0.10)(x=0.006、0.008、0.010、0.012、0.014)荧光粉,尺寸大小分布在0.6~4.2μm。在980 nm激光激发下,该荧光粉在500~700 nm发射谱由两个发射带组成,528和550 nm处两个较强的绿光发射带,归属于Er^(3+)的^(2)H_(11/2)→^(4)I_(15/2)、^(4)S_(3/2)→^(4)I_(15/2)能级跃迁,663 nm处较弱的红光发射带,归属于Er^(3+)的^(4)F_(9/2)→^(4)I_(15/2)能级跃迁。上转换发光强度最大组分为CaGdAlO_(4)∶Er_(0.010),Yb_(0.10)。300~573 K变温发射谱表明,基于荧光强度比FIR_(528/550)参数,温度传感绝对灵敏度S_(A)从44.4×10^(-4) K^(-1)(@300 K)先增大到52.0×10^(-4) K^(-1)(@445 K)随后减小到49.0×10^(-4) K^(-1)(@573 K)。相对灵敏度S_(R)则从0.95×10^(-2) K^(-1)(@300 K)单调减小到0.27×10^(-2) K^(-1)(@573 K)。冷热循环实验表明该材料的热重复性优于98%。结果表明,CaGdAlO_(4)∶Er_(0.010),Yb_(0.10)荧光粉在光学温度传感领域具有潜在的应用前景。

基于稀土掺杂上转换纳米材料NaYF_(4):Yb,Er@TGA直接对金属离子进行定量分析的方法探究

目的:基于荧光猝灭或增强机制,构建稀土掺杂上转换纳米材料NaYF_(4):Yb,Er@TGA直接对金属离子进行定量分析的方法,实现对金属离子快速、准确、灵敏检测。方法:通过溶剂热法制备出性能优良的稀土掺杂上转换纳米材料NaYF_(4):Yb,Er@TGA,并对其进行表征;通过测量14种常见的金属离子对NaYF_(4):Yb,Er@TGA荧光强度的影响,筛选能够引起NaYF_(4):Yb,Er@TGA荧光强度增强或下降,且与金属离子浓度呈线性关系的金属离子类型,进而建立检测新方法。结果:金属离子Mg^(2+)、Fe^(3+)分别在浓度范围为0~7.00μg/mL、0~6.00μg/mL与NaYF_(4):Yb,Er@TGA的荧光强度呈现良好的线性关系,其标准曲线方程的线性系数分别为0.9924、0.9982,检出限分别为1.79μg/mL、1.30μg/mL,加标回收率分别为95.5%~98.8%、92.5%~97.8%,方法相对标准偏差分别为4.05%、8.18%。结论:该方法检测限低、准确度较高、精密度较好,有望用于实际样品中Mg^(2+)、Fe^(3+)定量分析。

不同激发波长下NaLaF_(4):Er^(3+)/Yb^(3+)的上转换光谱调控研究

为探究不同激发波长(980 nm、1 550 nm)对NaLaF_(4):Er^(3+)/Yb^(3+)上转换发光材料光谱调控的规律和机理,采用水热-固相两步反应法合成一系列不同Er^(3+)/Yb^(3+)掺杂浓度的NaLaF_(4)荧光粉。利用X射线衍射仪(XRD)、荧光分光光度计对材料进行测试,分析其发光性能与机理。结果表明,样品在980 nm激发下呈绿色发光,上转换发光强度随Er^(3+)/Yb^(3+)掺杂浓度增加而呈现先增后减的规律,该发光过程为双光子过程;而在1 550 nm激发下呈红色发光,上转换发光强度随Er^(3+)掺杂浓度增加而呈增强趋势,但随Yb^(3+)浓度增加而降低,发光过程为三光子过程。因此,通过调节激发光波长,在同组分NaLaF_(4):Er^(3+)/Yb^(3+)荧光粉中实现颜色可控的绿、红色发光,对设计新型光谱调控手段和探索新的发光材料具有一定的理论指导意义。

棒状结构NaGdF_(4):Yb^(3+),Er^(3+)上转换发光性能的研究

以乙二胺四乙酸二钠(EDTD-2Na)为螯合剂,采用水热法合成了棒状结构的NaGdF_(4):Yb^(3+),Er^(3+)纳米粉末。分别借助X射线衍射(XRD)、荧光光谱仪(PL)和扫描显微镜(SEM)对其晶体结构、发光强度和表面形貌进行分析和表征。探究了稀土前驱体、水热温度和水热时间的实验条件对NaGdF_(4):Yb^(3+),Er^(3+)纳米粉末上转换发光强度的影响;研究了氟源和钠源对NaGdF_(4):Yb^(3+),Er^(3+)晶体形貌和上转换发光强度的改善;同时,采用煅烧处理的方法,进一步探究样品的形貌和发光强度收到的影响。实验结果表明NH4F与NaOH作为氟源和钠源及200℃煅烧1 h得到的棒状结构NaGdF_(4):Yb^(3+),Er^(3+)的发光强度最好,色坐标(CIE)绿色发光强度从84%提升到94.88%。

基于上转换发光的Y_(7)O_(6)F_(9):Er,Yb/PAN复合纤维温度传感特性

通过水热法配合高温煅烧合成了斜方晶系Y_(7)O_(6)F_(9):Er,Yb晶体,该晶体可实现高效上转换发光且具有良好的高分子亲和性。利用高压静电纺丝技术将Y_(7)O_(6)F_(9):Er,Yb晶体颗粒与高分子化合物聚丙烯腈(PAN)复合,制备出了兼备温度传感特性、柔韧性和灵活性的Y_(7)O_(6)F_(9):Er,Yb/PAN纤维。977 nm激光激发下,晶体颗粒和复合纤维在303~433 K温度范围内均展示出高效的上转换发光和良好的温度传感特性,且复合纤维在测温范围内表现出优于晶体颗粒的温度灵敏度和分辨率。在303 K温度下有最大绝对灵敏度值1.143%·K^(-1),在433 K温度下有最小的分辨率0.15 K。因此,具有柔韧性的复合纤维既有良好温度传感特性又可任意调节形态,适应复杂多样的应用环境,是可应用于实现智能穿戴领域温度传感性能的有效候选材料。

LD泵浦Er^(3+)/Yb^(3+):Lu_(2)Si_(2)O_(7)晶体kHz微型激光器

目前1.5μm LD泵浦的铒镱共掺玻璃/晶体被动调Q微型激光器广泛应用于激光测距、激光雷达等领域。随着激光器输出能量和重频的增加,玻璃面临突出的热效应问题,晶体的热导率是玻璃的10倍以上,有望能够实现比玻璃基质更大脉冲能量和更高重频的激光输出。文中报道了一种采用LD脉冲端面泵浦、铒镱共掺焦硅酸镥晶体为增益介质的1537 nm被动调Q微型激光器。通过优化泵浦光斑大小、输出镜透过率与调Q晶体初始透过率相匹配,实现激光输出重频与泵浦重频一致。最终实现了输出重频为1 kHz、单脉冲能量35μJ、脉冲宽度7 ns、峰值功率为5 kW、光束质量因子M^(2)=1.33的激光输出。以及输出重频为10 kHz、单脉冲能量10μJ、脉冲宽度10 ns、峰值功率为1 kW、光束质量因子M^(2)=1.51的激光输出。结果表明,Er^(3+)/Yb^(3+):Lu_(2)Si_(2)O_(7)晶体是实现高重频1.5μm激光输出的优良介质。文中研究结果对LD脉冲端面泵浦的kHz铒镱共掺晶体被动调Q人眼安全微片激光器具有重要的参考意义。