微型化LD泵浦Er^(3+),Yb^(3+)共掺磷酸盐玻璃被动调Q激光器

报道了一种主要应用于激光测距的微型化激光二极管泵浦Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃被动调Q激光器。采用中心波长940nm的二极管作为泵浦源,Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃作为增益介质,Co2+:MgAl2O4作为被动调Q晶体,通过优化增益介质和被动调Q晶体参数,获得了最佳的增益介质长度和被动调Q晶体初始透过率。当泵浦能量14mJ,重复频率10Hz,泵浦脉宽5ms时,获得了单脉冲能量480μJ,脉宽5ns,峰值功率大于20kW的激光输出,激光光束质量因子为1.2。

共掺Er^(3+):Yb^(3+)磷酸盐玻璃光波导激光器的发展

介绍了共掺Er3+:Yb3+的磷酸盐玻璃光波导激光器的特点、能级结构、激光器的速率方程、传输方程和光波导的制作方法;同时还介绍了共掺Er3+:Yb3+的磷酸盐玻璃光波导激光器的国内外研究的进展状况及其发展趋势。

Yb^(3+)和Tm^(3+)共掺透明磷酸盐微晶盐玻璃上转换发光性能

采用熔融冷却法制备了掺杂不同比例Yb^(3+)和Tm^(3+)的磷酸盐玻璃,通过在630℃保温1 h得到透明的微晶玻璃,对样品进行XRD测试,表明析出的晶体为Na_(3.6)Y_(1.8)(PO_(4))_(3),通过Jade6.0计算和TEM分析,其晶粒尺寸均在20~40 nm之间,小于可见光波长,透过率光谱表明,经过热处理之后微晶玻璃仍保持70%以上的透过率。研究了前驱体玻璃和微晶玻璃在980 nm LD泵浦下的上转换荧光光谱,微晶玻璃的上转换效率明显高于前驱体玻璃,在上转换荧光光谱中,475 nm处发射强烈的上转换蓝光,654 nm处发射微弱的红光,795 nm处发射较弱的红外光。随着Yb^(3+)掺杂浓度的增加其上转换效率先增大后减小,Yb^(3+)的掺杂浓度为0.9%时,产生浓度猝灭现象。通过分析上转发光强度与激光器泵浦功率之间的关系,在Yb^(3+)和Tm^(3+)共掺的磷酸盐微晶玻璃中,上转换蓝光、红光和红外光的发射均为双光子过程。解释了Yb^(3+)和Tm^(3+)在磷酸盐微晶玻璃中的上转换发光机制。利用CIE1931计算,可知Yb^(3+)和Tm^(3+)共掺磷酸盐微晶玻璃的上转换发光色度坐标落在了蓝光区域,有望用在光学储存、全色显示、蓝色防伪、蓝光激光玻璃等领域。

双包层Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤激光器稳态特性的分析

对 98 0nm泵浦光泵浦双包层Er3 + /Yb3 + 共掺光纤激光器进行了数值模拟 ,分析了泵浦光与激光在双包层Er3 + /Yb3 + 共掺光纤中的分布情况、输出功率与泵浦功率的关系、光纤长度与腔镜反射率对输出激光功率的影响 ,计算的最大斜效率为 5 6 .3%,接近于理论计算值的极限。

双包层Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤激光器的实验研究

通过采用长度为 2m、入纤功率为 1W的双包层Er3 + /Yb3 + 共掺光纤作为增益介质所进行的双包层Er3 + /Yb3 + 共掺光纤激光器的实验 ,得到了波长为 15 6 3.5 96nm、功率为 2 4

Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤激光器中能量上转换的抑制

通过对掺Er3+和Er3+/Yb3+共掺光纤激光器的输出功率进行数值模拟发现 :高浓度的Er3+/Yb3+共掺光纤激光器的最大量子转换效率比同等浓度下的掺Er3+光纤激光器的最大量子转换效率高出一倍。说明由于Yb3+的加入 ,Er3+/Yb3+共掺光纤激光器有效地抑制了能量上转换 。

基于离散算法的双包层Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤激光器动态特性研究

采用基于速率方程的离散算法,对双包层Er3+/Yb3+共掺光纤激光器增益介质在不同位置的动态特性进行了分析。研究了增益介质在不同位置上的能级粒子数、激光功率随时间的变化。结果表明:增益介质在不同位置振荡达到稳态前上能级粒子数随时间的变化是不同的,并呈现出了不同的变化特点;不同位置处振荡开始时的最大峰值功率与达到稳态时的功率也不同;不同位置开始振荡的时间相同,达到稳态的时间也基本相同。对这一算法的稳态结果同简化速率方程的稳态分析值进行了对比,显示了泵浦功率较大且光纤长度较长时两者所具有的差异。

双包层Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤激光器动态特性的分析

分析了弛豫振荡前上能级Er3+、Yb3+粒子数的变化和弛豫振荡时Er3+上能级粒子数的变化情况以及弛豫振荡时激光功率的变化规律 ,结果表明

Er^(3+)-Yb^(3+)共掺磷酸盐玻璃平面波导

研制一种新型的Er3+ Yb3+共掺磷酸盐激光玻璃材料,在其上用离子交换方法进行平面光波导制作研究。实验表明,该玻璃在AgNO3+KNO3+NaNO3混合熔盐中具有良好的化学稳定性,为平面光波导放大器的制作提供了实验依据。

Er^(3+)/Yb^(3+)共掺双包层光纤的高功率L-band光纤激光器的实验研究

采用端面泵浦的方式,用尾纤输出波长为976 nm的高亮度多模半导体激光器,包层泵浦的铒镱共掺双包层大模面积光纤,非球面镜组耦合系统,进行了共掺双包层光纤的高功率L-band光纤激光器的研究,泵浦耦合效率达到了62%以上,并在F-P激光振荡腔中实现了高效的连续激光输出。在光纤长度为30 m、入纤功率为13.41 W时,首次报道输出连续功率达到了4.3 W。激光器的斜率效率为44%,激光输出中心波长1 603 nm。

Nd^(3+)/Yb^(3+)共掺磷酸盐玻璃光纤的发光与激光特性研究

以970 nm和808 nm半导体激光器作为抽运源,从光纤长度和抽运功率两个方面,探讨了Nd^(3+)/Yb^(3+)摩尔浓度比约为4:1的共掺磷酸盐玻璃光纤的发光与激光特性.在970 nm抽运下,光纤光谱以Yb^(3+)离子的发光为主,但Yb^(3+)→Nd^(3+)能量传递会对光纤光谱(激光和受激放大自发辐射)产生调制作用,调制作用随970 nm抽运功率或光纤长度的增加而显著,甚至出现显著的双波长激光现象.尽管玻璃样品中Nd^(3+)→Yb^(3+)的能量传递效率ηNd→Yb高达64%,但在808 nm抽运下,激光峰始终在1053 nm附近产生,且与808 nm抽运功率大小和光纤长度无关.为解释这一现象,推导了考虑Nd^(3+)离子受激辐射的能量传递模型.从理论模型来看,Nd^(3+)→Yb^(3+)能量传递作用随Nd^(3+)离子受激辐射信号光强度的增加而迅速减弱,这与该光纤实际测试的荧光光谱随808 nm抽运功率的变化规律相符合.因此,当采用Nd^(3+)离子来敏化Yb^(3+)离子时,需要考虑Nd^(3+)离子的受激辐射对Nd^(3+)→Yb^(3+)能量传递的抑制作用.

Er-Yb共掺磷酸盐波导激光器中的Er-Yb能量传递研究

对Er-Yb共掺磷酸盐玻璃波导激光器进行理论研究,弄清Er-Yb能量传递的作用。利用重叠积分方法,对Er-Yb共掺系统的速率方程及激光器中信号光和泵浦光的传输方程进行求解,在980 nm的泵浦光作用下对光波导激光器中Er-Yb能量传递过程的影响做了详细研究,讨论了Yb-Er能量传递对激光器的增益和输出特性的影响。计算结果表明:Yb-Er能量传递对激光器的增益和输出功率的影响不明显。Yb^(3+)离子在Er^(3+)-Yb^(3+)共掺系统中起化解Er^(3+)离子"团簇"、提高泵浦效率的作用。

光纤参数对双包层Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤激光器的影响

为了研究掺杂浓度、包层尺寸对双包层Er3+/Yb3+共掺光纤激光器的影响,根据双包层Er3+/Yb3+共掺光纤激光器产生激光的机理,基于速率方程,采用改变Er3+,Yb3+掺杂浓度、内包层尺寸等光纤参数的方法,得到了双包层Er3+/Yb3+共掺光纤激光器随光纤参数变化的特征结果。结果表明,在Er3+掺杂浓度不变的情况下,增大Yb3+的掺杂浓度,可有效地提高激光器的输出功率;在Yb3+掺杂浓度保持不变的情况下,增大Er3+掺杂浓度,也可提高激光器的输出功率,但提高的幅度不明显;减小内包层尺寸,激光器的最佳光纤长度随之减小。

双包层Er^(3+)／Yb^(3+)共掺光纤激光器粒子数空间分布特性研究

针对双包层光纤激光器内包层和纤芯中光强的不同分布,基于速率方程,研究了不同泵浦方式下双包层Er3+／Yb3+共掺光纤激光器上能级粒子数的空间分布。结果表明:无论采用何种泵浦方式,沿光纤的径向,越接近于纤芯中心处,上能级粒子数越低;越接近于纤芯边缘,上能级粒子数越高。沿光纤轴向,激光输出端归一化的上能级粒子数总是少于非输出端归一化的上能级粒子数。

Yb^(3+)-Er^(3+)共掺硼磷酸盐玻璃光谱性质的成分依赖性

以Yb3+-Er3+共掺的B2O3 -P2O5 -MO-R2O-Al2O3 (M=Zn,Ca,Sr,Ba;R=Li,Na,K)玻璃系统为研究对象,分别分析了B2O3 的含量以及加入不同种类的碱金属和碱土金属氧化物对玻璃的光谱性质的影响.研究结果表明,随着B2O3 含量的提高,玻璃的自发辐射跃迁几率降低,辐射寿命增长,但吸收截面、相应的积分吸收截面和发射截面减小,玻璃的折射率在B2O3 含量为15% (摩尔分数)时达到极小值.随着修饰体阳离子场强的升高,吸收截面和发射截面有增大趋势.

Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光波导激光玻璃的光谱特性研究

制备了以P2O5,Nb2O5,Na2O,Ga2O3为基质的Er3+／Yb3+共掺铌磷酸盐玻璃样品,差热分析显示其转变温度高达560℃,表明PNNG玻璃具有较高的热稳定性和离子交换特性。应用Judd-Ofelt理论计算了PNNG玻璃中Er3+离子的自发跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参量。同时利用McCumber原理研究了PNNG玻璃在1.53μm处的受激发射截面和带宽,其值分别为σe(λ)=6.9×10-21cm2,△λ=55.7nm,结果表明重金属氧化物Nb2O5的加入提高了PNNG玻璃的折射率,从而提高了玻璃的发射截面和带宽,改善了光学特性。

Er^(3+)/Yb^(3+)共掺TeO_2-Li_2O-B_2O_3-GeO_2玻璃系统的光谱性质和热稳定性研究

制备了Er3+ /Yb3+共掺的70TeO2 5Li2O (25 x)B2O3 xGeO2 (x=0, 5, 10, 15, 20mol% )系列玻璃,研究了玻璃的热稳定性能,测试了玻璃的吸收光谱、荧光光谱以及Er3+离子4I13 /2能级荧光寿命,并根据McCumber理论计算了Er3+离子4I13 /2→4I15 /2跃迁的受激发射截面 结果表明:随着GeO2 含量的增加,玻璃的热稳定性逐渐提高,荧光谱线半高宽(FWHM)保持在70nm左右,而荧光强度和Er3+离子4I13 /2能级荧光寿命逐渐提高,研究表明这种玻璃系统是一种具有应用潜能的宽带光纤放大器用的基质材料。

Er^(3+)单掺及Er^(3+)/Yb^(3+)共掺SiO_2-Al_2O_3-La_2O_3玻璃光谱性质研究

研究了单掺Er3+ 及Er3+ /Yb3+ 共掺SiO2 Al2 O3 La2 O3玻璃的光谱性质随稀土离子浓度变化规律 ,应用McCumber理论计算了玻璃在 1.5 3μm的发射截面及积分吸收截面 .结果表明 :在Er3+ 离子掺杂浓度相同时 ,玻璃在 980nm吸收截面与Yb3+ 掺杂浓度成反比 ;当样品中Yb3+ 离子掺杂浓度为 3.94× 10 2 0 cm- 3时 ,玻璃在 1.5 3μm的吸收截面和发射截面最大 ,在 1.4 0～ 1.60 μm积分吸收截面也最大 ;Er3+ /Yb3+ 共掺SiO2 Al2 O3 La2 O3玻璃在 1.5 3μm的荧光半高宽随Er3+ 掺杂浓度升高而增加 ,当Er3+ 离子掺杂浓度为 2 .4 1× 10 2 0 cm- 3 时 ,玻璃的荧光半高宽 (FWHM )达到 5 2 .5nm .

Er^(3+)和Yb^(3+)共掺氟氧化物微晶玻璃的研究

制备了Er3+、Yb3+共掺的SiO2-Al2O3-PbF2-CdF2系统玻璃,并进行相应的微晶化热处理,研究了氟氧化物微晶玻璃中Er3+离子的上转换发光特性.研究结果表明:原始玻璃经热处理后得到的β-PbF2相氟氧化物微晶玻璃,Er3+和Yb3+所在局域基质声子能量的降低,使微晶玻璃中Er3+上转换发光强度显著提高,而微晶化后Er3+、Yb3+离子局域环境发生变化,导致微晶玻璃中Er3+离子的绿光上转换荧光强度较强,而红光上转换荧光强度相对较弱.

Pr^(3+)/Yb^(3+)共掺碲酸盐玻璃发光特性的研究

根据Pr3+ /Yb3+ 共掺碲酸盐玻璃在 980nm附近的吸收谱及 1.3 1μm处的发射谱 ,研究了玻璃样品光谱特性随稀土离子浓度变化的规律。结果表明 :在Yb3+ 离子浓度不变的情况下 ,1.3 1μm处的发光随着Pr3+ 离子浓度的增加 ,其强度先增后减 ,并在浓度为 0 .15mol%时达到最大值 ,同时根据Judd