2 μm mid-infrared optical spectra of Tm3+-doped germanium gallate glasses

Glasses with the composition of 65GeO212Ga2O3-10BaO-8Li2O-5La2O3(molar ratio) doped with 1.526 wt.%, 3.006 wt.%, 5.836 wt.%, 11.028 wt.%, and 15.678 wt.% Tm2O3, respectively, were fabricated by conventional melting method. According to the absorption spectra and the Judd-Ofelt theory, the J-O strength parameters (Ω2,Ω4, Ω6) were calculated, with which the radiative transition probabilities,branching ratios and radiative lifetimes were obtained. The infrared emission spectra (with 808 nm LD excitation) at～1.47 and～1.8 μm of various concentrations of Tm3+-doped glasses were studied. The emission intensity at～1.8 μm reached to the maximum when the Tm2O3-doping concentration was near to be～3.006 wt.% (1.0 mol.%), and then decreased as doping concentration increased further. The mechanism of the fluorescence intensity change was explained with the cross-relaxation effect and the concentration quenching effect of Tm3+. Meanwhile, according to McCumber theory, the absorption and emission cross-sections corresponding to the 3F4→3H6 transitions of Tm3+ at 1.8 μm was obtained. For Tm3+-doped germanate glasses, the maximum emission cross-section reached a value higher than that re-ported for fluorozircoaluminate glasses. It is expected to be a favorable candidate host for～2.0 μm mid-inflated laser because the glass shows favorable optical spectra.

Mode-locked fiber lasers at 1064 and 910 nm wavelengths using Nd^(3+)-doped silica fiber

Mode-locked lasing operations at 1064 and 910 nm wavelengths are demonstrated,respectively,in two all-fiber laser oscillators using our homemade Nd^(3+)-doped silica fiber(NDF)as the gain medium.The Al3+/Nd^(3+)co-doped silica core glass was fabricated by the modified sol-gel method with 18,300×10^(-6) Nd^(3+)doping concentration.The NDF drawn by the rodin-tube method has a core of 4μm in diameter and a numerical aperture(NA)of 0.14.At 1064 nm,we measure an average laser output power of 18mWwith a pulse duration of 5.75 ps,a pulse energy of 1.14 nJ,and a slope efficiency of 7.2%.Using the same NDF gain fiber of a different length,a maximum average laser output power is 3.1 mW at 910 nm with a pulse duration of 877 ns,a pulse energy of 2.7 nJ,and a slope efficiency of 1.44%.

掺Tm^(3+)石英光纤频率上转换过程的实验研究

报道了实验研究连续１０５３ｎｍＮｄ３＋ＹＬＦ激光泵浦国产掺Ｔｍ３＋石英光纤产生紫外（３８７．４ｎｍ）、蓝光（４７７．４）、红光（６５１．４）、近红外光（８０２．９ｎｍ）的频率上转换荧光的实验结果。测量了荧光发射光谱以及发光强度随泵浦功率的变化，并给出了实验结果的初步机理解释。

掺Tm^(3+)石英光纤中频率上转换产生可见光的实验研究

报道了实验研究连续锁模1053nmNd：YLF激光泵浦的掺Tm3+石英光纤中可见光区的频率上转换过程．测量了可见荧光光谱，并用Tm离子的分步三光子吸收过程解释了可见光频率上转换现象．

LD泵浦掺铥(Tm^(3+))光纤激光器的数值分析

首先从掺铥光纤激光器的速率方程和光传输方程出发,建立数学模型,通过Matlab软件进行数值计算,分析了泵浦光和激光沿光纤的分布以及各能级离子数的变化。在不同掺杂浓度下,研究了小信号增益与入纤泵浦功率的关系以及泵浦光和激光功率与增益介质长度的关系。在不同泵浦功率下,研究了输出功率与输出耦合镜反射率的关系。进一步对不同泵浦吸收系数,研究了斜率效率和泵浦阈值与光纤长度的关系。分析结果表明:存在最佳光纤长度和最佳耦合输出透过率,使得激光输出功率达到最佳值。

2μm掺Tm^(3+)石英光纤激光器的泵浦效率分析和研究进展

以泵浦效率的分析为视角和线索,综述了2μm掺Tm3+石英光纤激光器研究历史和最新进展。通过对交叉驰豫、能量传递上转换、激发态吸收及基态吸收等过程的考察,详细分析了掺Tm3+石英光纤激光器三个不同吸收带的泵浦跃迁机制。从斯托克斯效率、斜率效率及泵浦结构的角度比较了三个泵浦波带的效率和优劣。指出3H6→3H4跃迁泵浦与LD良好的光谱匹配使其成为掺Tm3+石英光纤激光器最理想的泵浦方案。

Er^(3+)/Tm^(3+)共掺光纤放大器的模型和增益特性

基于Er/Tm共掺石英光纤的能级跃迁及能量转移特性,建立了Er3+/Tm3+共掺石英光纤放大器的理论模型。采用离散算法,计算了自发辐射输出功率谱和放大器的信号增益。结果表明,依据模型计算的正向自发辐射输出功率谱与实验结果基本一致;输出信号的3dB增益带宽随不同的光纤长度和泵浦功率而变化;当输入的泵浦功率为0.2W,信号功率为1μW时,Er3+/Tm3+共掺石英光纤放大器的3dB带宽可达到110nm。

1565nm激光泵浦Tm^3＋：Ho^3＋共掺石英光纤激光器动态特性

利用1565nm激光作为Tm3+:Ho3+共掺石英光纤激光器的泵浦带是一项较新的研究内容,动态特性能够有效反映激光振荡机制建立过程中能级粒子数和激光功率的变化情况,为系统实验的优化提供理论依据。建立了该泵浦带下系统的理论模型,基于速率方程和功率传输方程,采用离散算法,在Matlab软件中设置泵浦功率为3W、光纤长度2.5m条件下,分别对Tm3+:Ho3+共掺石英光纤的输入端、中点处和输出端的动态变化特性进行理论研究。结果表明:不同位置处,光纤对泵浦功率的吸收程度不同;光纤中粒子数和激光功率的弛豫振荡开始和持续的时间表现出较大差异,信号光振荡峰值远大于达到稳态时的功率;系统的光-光转化效率达到56%。

环形腔双包层掺Tm^(3+)光纤激光器的动态特性研究

基于速率方程的离散算法,实现了对环形腔双包层掺Tm3+光纤激光器的动态特性分析;研究了光纤不同位置处3H4和3F4能级粒子数以及激光功率的变化。结果表明:光纤不同位置处稳态振荡前3H4和3F4能级粒子数及激光功率随时间呈现不同的变化特点。不同位置弛豫振荡开始的时间相同,但达到稳态的时间并不相同;不同位置振荡开始时的最大峰值功率和到达稳态时的功率亦不相同。

Tm^(3+)掺杂玻璃光纤研究进展

2μm波段光纤激光可被广泛应用于激光雷达、生物医疗、环境监测以及光谱学等领域,而Tm^(3+)掺杂玻璃光纤是2μm波段光纤激光重要的增益介质。本文从Tm^(3+)掺杂玻璃的发光特性出发,介绍了Tm^(3+)掺杂玻璃光纤的制备技术,综述了不同玻璃基质材料掺Tm^(3+)光纤的研究进展。最后,指出了制备高性能Tm^(3+)掺杂玻璃光纤需要解决的关键问题,提出了可能的解决方法,并对Tm^(3+)掺杂玻璃光纤发展趋势进行了展望。

改进的环形腔双包层掺Tm^(3+)光纤激光器

设计了一种改进的环形腔双包层掺Tm3+光纤激光器。通过分析准三能级系统的再吸收损耗并对比实验结果,获得了双包层掺Tm3+光纤激光器的阈值功率和热平衡时反转粒子的数量;研究了所设计的环形腔双包层Tm3+光纤激光器的稳态特性,仿真结果表明:环形腔结构下,整个光纤都处于高泵浦状态之中,且随入射功率的增加,泵浦功率增加更明显;在光纤长度不变的情况下,二色镜最佳反射率随泵浦功率的增加逐渐增大;在二色镜反射率不变的情况下,随泵浦功率的增加,最佳光纤长度逐渐增加。

数值分析交叉驰豫对掺Tm^(3+)硅基光纤激光器的作用

用数值分析的方法,分析了高掺杂Tm3+硅基光纤激光器中离子间的交叉驰豫提高光纤激光器效率的机理.随着Tm3+掺杂浓度的提高,Tm3+离子间的交叉驰豫作用增强,从而提高激光器的效率、降低反转阈值,在790 nm激光泵浦时最大量子效率可达到2,分析结果表明高掺杂浓度可有效缩短掺杂光纤长度,减少硅基质对2μm附近激光的高吸收.

超宽带Er^(3+)-Tm^(3+)共掺石英光纤放大器串联特性分析

在不影响Er3+-Tm3+共掺石英光纤超宽带放大特性的前提下,提出了利用串联的方式提高系统功率增益的方法,并模拟仿真了两级串联此种石英光纤的工作特性。仿真结果表明:两级串联的Er3+-Tm3+共掺石英光纤的功率增益可达20 dB,基本上解决了其宽带放大但只具有低功率增益的特性。通过与现阶段其它宽带光放大器比较,可以看出采用此种方式的Er3+-Tm3+共掺石英光纤放大器无论在系统复杂度还是在成本方面都具有明显优势。

透镜组耦合793nm LD抽运掺Tm^(3+)光纤激光器

为了实现2μm激光高效输出,采用793nm激光二极管端面抽运掺Tm3+光纤激光器的方法设计了抽运光耦合系统,分析了掺Tm3+光纤激光器的交叉弛豫效应及热效应,并进行了相关的实验研究。结果表明,获得耦合系统的耦合效率为84%;当入纤抽运光功率为70W时,获得34W激光输出,斜率效率为59%,中心波长为2001.2nm,光束质量M2≤1.2。该研究结果对掺Tm3+光纤激光器的设计具有指导意义。

应用于2.1μm激光的Tm^(3+)/Ho^(3+)共掺氟碲酸盐微结构光纤研究

采用棒管法制备了低羟基含量的Tm^(3+)/Ho^(3+)共掺氟碲酸盐微结构光纤。当使用波长为1 560 nm的激光器泵浦Tm^(3+)/Ho^(3+)共掺光纤时,处于Tm^(3+)基态3H6的电子被激发至3F4能级,进一步通过Tm^(3+)和Ho^(3+)间的能量传递过程3F4→3H6(Tm^(3+)):5I8→5I7(Ho^(3+))(能量失配为745 cm-1)布居Ho^(3+)的5I7能级,5I7能级上的电子向5I8能级跃迁发射出2.1μm的光。使用1 560 nm光纤激光器作为泵浦源,18 cm长的Tm^(3+)/Ho^(3+)氟碲酸盐微结构光纤作为增益介质,获得了波长为2 063 nm的激光输出。所得激光的斜率效率为12.9%,激光阈值为163 m W,未饱和的最大输出功率为40 m W。研究结果表明,Tm^(3+)/Ho^(3+)共掺氟碲酸盐微结构光纤可用于制作2.1μm光纤激光器。

双包层石英基掺Tm^(3+)光敏光纤的研制及应用

掺Tm3+石英光纤将光纤激光器的输出调谐范围扩展到1 780~2 050 nm。掺Tm3+光纤激光器在医学、生物学、遥感、超快光学等方面被广泛应用。但是,近年来对掺Tm3+石英光纤的研制的报道较少。利用液相掺杂工艺在MCVD车床上研制了具有强光敏性的双包层石英基掺Tm3+光敏光纤。在这种光纤上写入均匀Bragg光纤光栅,由反射率为90%的光纤光栅和光纤端面反馈构成线形光学谐振腔。在工作波长为793 nm的泵浦光抽运下,获得波长为1 946.989 3 nm、谱线宽度为59.5 pm、功率为2.10 W的激光输出。

Effects of Ce^(3+) doping on the structure and magnetic properties of Mn-Zn ferrite fibers

Ce3+-doped Mn-Zn ferrite fibers were successfully prepared by the organic gel-thermal decomposition method from metal salts and citric acid. The composition,structure,and magnetic properties of these ferrite fibers were characterized by X-ray diffraction (XRD),scanning electron microscopy (SEM),and vibrating sample magnetometer (VSM). The results show that Mn0.2Zn0.8Fe2-xCexO4 (x = 0-0.04) fibers are featured with an average grain size of 11.6-12.7 nm,with diameters ranging between 1.0 to 3.5 μm and a high ...

2μm波长掺Tm^(3+)光纤激光器的研究进展

2μm波长掺Tm3+光纤激光器是应用于医学治疗、人眼安全和激光雷达等远程探测系统的理想光源。介绍了Tm3+的能级特点,并对2μm波长掺Tm3+光纤激光器的各种泵浦方式进行了比较。

溶液掺杂法制备掺了Tm^(3+)单模石英光纤

本文主要论述了溶液掺杂法制备掺Ｔｍ^（３＋）单模石英光纤的技术和工艺、Ｔｍ^（３＋）掺杂浓度、脱水过程与Ｔｍ^（３＋）沿光纤芯部剖面掺杂分布的控制，以及光纤诸参数的优化设计。

溶液掺杂法制备掺Tm^(3+)单模石英光纤

主要论述了溶液掺杂法制备掺Ｔｍ ３＋ 单模石英光纤的技术和工艺：Ｔｍ３＋ 掺杂浓度、脱水过程、Ｔｍ ３＋ 沿光纤芯部剖面掺杂分布的控制。