Er-Yb共掺双包层光纤的研制

报道了溶液掺杂法制备Er-Yb共掺双包层光纤的技术.采用改进的化学汽相沉积研制工艺,制作了SiO2-P2O5-F的光纤阻挡层和SiO2-GeO2-P2O5的疏松芯层,利用疏松芯层在YbCl3、ErCl3溶液中的浸泡吸收作用,成功研制出Er、Yb离子浓度比分别为1∶13和1∶8两个光纤样品,其中样品2在976nm泵浦波长处的有效吸收系数最大达到2dB/m,分析和讨论了光纤的损耗谱和荧光特性.

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.

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。

窄线宽36pm的Er∶Yb共掺硅基光纤激光器

实现了一个窄线宽36pm的Er∶Yb共掺硅基光纤激光器,输出中心波长是1 569.4nm.激光器的谐振腔是由一个高反的Bragg光纤光栅和另一端光纤端面4%的菲涅尔反射组成.用3.8m长的Er∶Yb共掺光纤,在975nm的LD激光器泵浦下,获得了最大输出功率达到6W,斜率效率达到23.5%,在输出功率范围内有明显的功率饱和现象.

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.

Er／Yb共掺双包层OFA中1060nm辐射实验研究

文章分析了在Er/Yb共掺双包层光纤放大器(OFA)中产生1060 nm波段辐射的原因,通过后向泵浦和前向泵浦的实验手段,研究了此波段辐射的光谱特性,并与单掺Yb OFA进行了比较,说明了掺Er离子的吸收作用,使输出光谱波长往长波长方向漂移。增大泵浦功率时,1060 nm波段的辐射功率相应增加,因此为避免自激应加以抑制。

全光纤型Er/Yb共掺光纤短腔激光器

报道了一种高输出功率、高斜率效率的短腔ErYb共掺杂光纤激光器。激光谐振腔由一段ErYb共掺杂单模光纤与一对布拉格反射波长相同的光纤布拉格光栅(FBG)组成。反射率为60%的光纤光栅用作光纤激光器谐振腔的输出,3dB带宽为016nm。反射率为99%的光纤光栅作为高宽带反射腔镜,同时作为抽运光输入端,3dB带宽102nm。以980nm激光二极管(LD)作抽运源进行实验。使用不同的抽运功率分别测量不同长度的ErYb共掺杂光纤,优化光纤激光器谐振腔得到的最佳长度仅为13cm。即选用13cmErYb共掺杂光纤作为增益介质来制作短腔ErYb光纤光栅激光器,最大输出功率可达11mW,输出功率稳定性<±001dB,抽运阈值功率为35mW,斜率效率为153%,测量其15522nm激光的输出光谱,25dB线宽为03nm,边模抑制比>60dB,波长稳定性为005nm。可用于密集波分复用(DWDM)系统。

Na_2SiF_6对Er^(3+),Yb^(3+)共掺杂上转换发光材料颗粒度的影响

合成了Er3+,Yb3+共掺杂的纳米级上转换发光材料。针对稀土离子Er3+,Yb3+共掺杂上转换发光材料的制备过程,研究了络合剂和Na2SiF6对控制最终产物颗粒度的作用,指出络合剂和Na2SiF6的共同作用有利于合成出粒度分布比较均匀的纳米级上转换发光材料,讨论了Na2SiF6的作用机制,并简单阐述了上转换发光材料的发展和应用。

高浓度Er/Yb共掺ZnO薄膜的结构及室温光致发光特性

采用射频磁控溅射方法制备了Er/Yb共掺ZnO薄膜,研究了退火处理对高浓度Er/Yb共掺ZnO薄膜的结构演化和光致发光(PL)特性的影响。X射线衍射分析结果表明:Er/Yb掺杂导致ZnO薄膜的晶粒细化及择优取向性消失,ZnO晶粒随退火温度的增加而逐渐长大。900℃退火时,出现Er3+、Yb3+偏析,退火温度高于1000℃时,薄膜与基体间发生了界面反应,1200℃时,ZnO完全转变为Zn2SiO4相。光致发光测量结果表明:高于900℃退火处理后,Er/Yb共掺ZnO薄膜在1540 nm附近具有明显的光致发光,发光强度在退火温度为1050℃时达到最大值;光致发光光谱呈现典型的晶体基质中Er3+离子发光光谱所具有的明锐多峰结构特征。此外,探讨了薄膜结构演化及其对光致发光光谱的影响。

全光纤高功率Er／Yb共掺双包层光纤放大器

结合Er/Yb共掺双包层光纤(EYDCF)和主振荡功率放大(MOPA)技术,采用高功率多模抽运方式设计和实验研究了全光纤化两级放大器。分析了放大器的各种性能参数;1550 nm连续光放大得到最大斜率效率为29%,最大输出功率1.52 W,功率稳定度0.4%;2 kHz脉冲放大时得到最大输出功率1.1 W,功率稳定度0.45%,最大斜率效率25%。并从放大后光谱和时域波形分析了导致脉冲放大时斜率效率和功率转换效率较低的主要原因为Yb3(?)离子波段放大自发辐射(ASE)的出现和Er离子波段ASE的过多积累。在高功率放大时,增益随输入信号功率增大迅速下降;同时结合抽运光频谱随驱动电流变化分析了其对放大器性能的影响。

退火温度对Er/Yb共掺Al_2O_3薄膜的光致荧光光谱的影响

通过对不同退火条件下ErYb共掺Al2O3薄膜光致荧光(PL)光谱的系统分析,研究了高ErYb掺杂浓度所导致的晶体场变化对薄膜PL光谱的影响,并结合薄膜结构分析,探讨了Al2O3薄膜的结晶状态在Er3+激活、PL光谱宽化中的作用及可能的物理机理.研究结果表明退火处理所导致的Er3+PL光谱的变化与薄膜的微观状态之间有着密切的联系.在600—750℃范围内,薄膜呈非晶态结构,薄膜荧光强度的增加主要是薄膜内缺陷减少所致;在800—900℃范围内,γAl2O3相的出现是导致荧光强度明显增加的主要原因;当退火温度为1000℃时,Er,Yb的大量析出致使荧光强度的急剧下降.此外,对PL光谱线形分析表明,各子能级跃迁的相对强度变化是导致荧光光谱宽化的主要因素.

Er/Yb共掺硅酸盐玻璃的光致发光

采用固相反应方法,制备了Er3+离子浓度为0.5at.%,Yb掺杂浓度范围为0.0—6.0at.%的Er/Yb共掺激光玻璃,并对激光玻璃的吸收光谱和光致荧光光谱进行了分析.研究结果显示,Yb3+掺杂对Er3+在980nm附近的吸收起到了非常显著的增强作用.在980nm的激光抽运下,激光玻璃在1530nm处的光致发光强度随着Yb离子浓度的增加而先增大后减小,当Yb3+离子浓度为Er3+离子浓度6倍时光致发光强度达到最大值.同时还发现了Yb3+对Er3+的光致荧光光谱的展宽作用,并讨论了荧光光谱的展宽机理.

Er/Yb共掺光纤直写短腔激光器实验研究

分别对Nufern公司和CorActive公司的光敏性Er/Yb共掺单模光纤采用直接紫外曝光方式制备了分布反馈和分布布拉格反射结构的短腔光纤激光器。实验结果表明:Er/Yb共掺光纤存在与温度有关的猝灭效应。在激光斜率效率测试过程中,当抽运功率达到一定值时,出现了激光输出功率陡然降低的现象。对激光器谐振腔进行辅助散热时,激光转化效率有所升高。通过对同一台激光器进行先后测量发现,再次测量得到的激光器效率总是低于制作完成即时测量的数值;在高抽运条件下,输出功率衰退和受温度影响的状况总是存在。

Yb掺杂对Er/Yb共掺Al_2O_3薄膜光致荧光性能的影响

采用反应射频磁控溅射技术,通过调整溅射靶面上金属Er和Yb的面积比例制备出了不同Yb含量的Er/Yb共掺Al2O3 薄膜,重点探讨了薄膜制备过程中Er、Yb成分比例控制的可靠性及Yb的掺杂浓度对 Er/Yb共掺 Al2O3薄膜室温光致荧光谱强度及峰型的影响。利用卢瑟福背散射谱(RBS)和电子能谱(EDX)对薄膜成分进行的分析表明:薄膜中Er、Yb成分的比例与实际的Er、Yb靶面积比基本一致。薄膜经过1000 ℃退火2 h的室温光致发光谱表明:Yb掺杂显著提高了薄膜的光致荧光强度,当Yb/Er靶面积比为4∶1时,光致荧光强度和半峰全宽最大。研究结果表明:对于Al2O3 薄膜,合适的Yb/Er浓度,不仅可以显著改善薄膜的发光效率,而且可以增加频带带宽。

Er/Yb共掺体系的光致荧光行为及相关物理过程研究

采用固相反应方法,制备了Er2O3浓度固定为0.5mol%,Yb2O3浓度范围为0.0mol%—5.5mol%的Er/Yb共掺激光玻璃.通过吸收光谱、光致荧光光谱和上转换荧光光谱,研究了Yb2O3浓度对Er3+荧光特性的影响,并探讨了相关的物理机制.研究结果表明:Yb3+共掺对Er3+的4I13/2吸收截面的影响存在一个临界浓度.当Yb3+浓度超过此临界浓度时,吸收截面面积随Yb2O3浓度的增加而线性增加,从而导致Er3+的4I13/2→4I15/2辐射跃迁过程的增强.Yb3+掺杂显著提高了Er3+的荧光强度,并导致荧光光谱的明显宽化.定量分析表明,受主到施主的反向能量传递随Yb2O3浓度的增加而逐渐增加,但不是导致Er3+的4I13/2→4I15/2跃迁过程中荧光强度饱和的主要原因.而Yb3+掺杂所引起的荧光量子效率降低和抽运过程中存在的激发态粒子数本征饱和才是荧光强度饱和甚至降低的根本原因.Yb3+共掺杂引起的敏化作用而导致的Yb3+的2F5/2能级和Er3+的4I11/2能级粒子数密度增加,促进了Yb3+,Er3+之间合作上转换的增强.这是上转换荧光增强的主要贡献.

Er/Yb共掺光纤放大器前向放大自发辐射模型

提出了Er/Yb共掺的光纤放大器中,Yb离子仍然存在基态能级斯塔克(Stark)分裂的假设,考虑1060 nm波段辐射,利用速率方程和传输方程,结合Er/Yb共掺双包层光纤的吸收和发射系数谱,采用4阶龙格-库塔(Runge- Kutta)算法,建立了模拟Er/Yb共掺双包层光纤放大器放大自发辐射(ASE)光谱的理论模型。通过改变抽运功率和信号功率,对其前向放大自发辐射光谱特性进行了全面的分析。大信号入射时,改变抽运功率,只改变输出功率大小。输出光谱形状不变,而当信号功率足够小时,前向放大自发辐射光谱在1535 nm和1543 nm处会出现2个局部峰值,理论模拟与实验数据相符。

Tm^(3+)/Yb^(3+)共掺碲酸盐玻璃的近红外发光及能量传递机理

采用高温熔融法制备了组分为TeO2-ZnO-Na2O的Tm3+离子单掺和Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃,应用Judd-Ofelt理论计算分析了玻璃样品的强度参量Ωt(t=2,4,6),自发辐射跃迁几率A,荧光分支比β和荧光辐射寿命τrad等光谱参量,测量得到了不同Yb3+离子掺杂浓度下玻璃样品的Tm3+离子上转换发光谱.结果显示,在980nm泵浦光激励下玻璃样品发射出强烈的近红外上转换荧光.对Tm3+离子上转换发光分析表明,强烈的Tm3+离子近红外上转换发光主要来自于Yb3+/Yb3+离子间的共振能量传递以及基于单声子和双声子辅助的Yb3+/Tm3+离子间的非共振能量传递过程,并进一步计算得到了声子贡献比和能量传递系数.最后,计算分析了Tm3+∶3 F4→3 H6能级间跃迁的1.8μm波段吸收截面、受激发射截面和增益系数.研究表明,Yb3+/Tm3+共掺TeO2-ZnO-Na2O玻璃可以作为近红外波段固体激光器的潜在增益基质.

Yb^3＋,Ho^3＋共掺氧化钇透明陶瓷的制备及其性能

研究了共沉淀法制备Yb/Ho∶Y2O3纳米粉末及其透明陶瓷的烧结工艺,采用Y(NO3)3、Yb(NO3)3和Ho(NO3)3的混合溶液为母盐溶液,以氨水为沉淀剂,在不同pH值下,用共沉淀法制备得到了碱式硝酸盐前驱体沉淀。1100℃煅烧2h得到Yb/Ho∶Y2O3纳米粉末。采用0.5wt%的TEOS(正硅酸四乙酯)为添加剂,1700～1850℃真空烧结15～25h后,得到了Yb/Ho∶Y2O3透明陶瓷。