铋基掺铒光纤放大器宽带放大特性的理论研究

研制了铋酸盐基质掺铒玻璃43Bi2O3-30B2O3-27SiO2,测试分析了玻璃中Er^3＋离子的光谱性质。结合获得的Er^3＋离子光谱参数,建立了一个以该铋基掺铒玻璃作为放大器增益介质时Er^3＋离子跃迁的三能级理论模型,研究了铋基掺铒玻璃光纤放大器（Bi-EDFA）的信号放大特性。研究显示,单波长输入情形下,Bi-EDFA具有大于40dB的信号增益和75nm的3dB波长带宽。同时,相比于硅基掺铒光纤放大器（Si-EDFA）,Bi-EDFA具有优异的多波长信号宽带放大和低噪声特性,低噪声系数（～5.5dB）可维持至1610nm波长之外。结果表明,铋基掺铒玻璃光纤放大器是一种单位长度增益极高和宽带放大能力的小型化掺铒光纤放大器,适合于WDM系统的集成化需求。

高非线性铋酸盐玻璃光纤的研究进展

一种具有极高非线性系数(γ=1360 W-1.km-1)的新型非线性光纤——铋酸盐玻璃光纤近年来受到广泛关注。为此首先介绍了铋酸盐玻璃作为非线性材料的特点,综述了铋酸盐玻璃光纤作为高非线性光纤的研究历程和应用情况,最后对当前铋酸盐玻璃光纤研究中存在的问题进行了讨论。

掺Yb^(3+)铋镓酸盐玻璃光纤芯材料的性能研究

为了获得性能优异的光纤芯材料,以掺Yb^(3+)铋镓酸盐体系激光玻璃作为光纤材料的研究对象,按照玻璃组成多元化进行配方设计,用高温熔融法制备掺Yb^(3+)的玻璃样品,采用X射线衍射分析、差热分析、吸收光谱和荧光光谱等测试分析方法,研究激光玻璃光纤材料的性能和组分之间的相互联系。铋酸盐玻璃具有良好的光谱特性,同时具有优于碲酸盐玻璃的物化稳定性与机械强度。报道的掺镱铋盐玻璃材料配方具有原始创新性。研究表明,组分为55%Bi_2O_3-20%Ga_2O_3-20%SiO_2-5%BaF_2-1.5%Yb_2O_3时,在波长972nm处有最大吸收截面为1.11489×10^(-20)cm2,在波长为979nm时有最大受激发射截面为1.26985×10^(-20)cm2。该组分材料热力学性能较稳定,有良好的增益放大特性,有望应用于性能优良的中红外激光器。

Er^(3+)/Ce^(3+)共掺铋锗酸盐玻璃及其光纤的制备和光谱性质

用高温熔融法制备了Er3+/Ce3+共掺铋锗酸盐(Bi2O3-GeO2-Ga2O3-Na2O)玻璃,研究分析了该玻璃中Er3+离子1.5μm波段荧光和上转换发光,Ce3+离子共掺引入的Er3+:4I11/2→Ce3+:2F5/2间能量传递能有效地抑制上转换发光并增强1.5μm波段荧光发射。同时,利用该组分玻璃拉制了包层直径为125μm的铋锗酸盐玻璃掺Er3+光纤,1 310 nm波长处光纤传输损耗为3.4 dB/m。通过对975 nm波长激励下光纤的放大自发辐射(ASE)测试表明,铋锗酸盐玻璃掺Er3+光纤可在1 450~1 650 nm波长范围获得宽带ASE光谱,因此是一种适用于宽带光纤放大器的增益介质。

铋酸盐玻璃高双折射大负色散微结构光纤设计

设计了一种基于36Bi_(2)O_(3)-30GeO_(2)-15Ga_(2)O_(3)-10BaF_(2)-9Na_(2)O玻璃的可在~3μm波段同时实现高双折射和大负色散的微结构光纤,该光纤结构包括空气孔呈矩形排列的内包层和空气孔呈正六边形排列的外包层。运用全矢量有限元法结合完美匹配层边界条件,从理论上研究了光纤波导结构参数对光纤双折射特性和色散特性的影响。结果显示:在波长2740 nm处,当微结构光纤的结构参数为外包层孔间距Λ_(out)=1.5μm,外包层占空比dout/Λ_(out)=0.68,内包层占空比d_(in)/Λ_(in)=0.86,Λ_(out)/Λ_(in)=3时,光纤基模的双折射值达到0.0296,x方向偏振基模的色散系数可达-3204.75 ps·nm^(-1)·km^(-1)。结果表明,所设计光纤对~3μm波段光纤激光器的色散与双折射调控或光纤传感领域扩展具有一定的指导意义。

Tm^(3+)/Dy^(3+)共掺铋酸盐玻璃的1.47μm宽带发光

采用高温熔融法制备了Tm^(3+)/Dy^(3+)共掺杂铋酸盐玻璃样品。利用样品的差热分析曲线、拉曼光谱、红外透过光谱、吸收光谱、荧光光谱和荧光衰减曲线,对800nm激光二极管抽运下样品的1.47μm宽带发光特性进行了研究。研究结果表明,制备的铋酸盐玻璃具有良好的热稳定性、较低的声子能量和较高的红外透过率。当Dy^(3+)的摩尔分数为0.3%时,实现了对Tm^(3+)的1.47μm发光的敏化增强,其荧光谱线的半峰全宽为118nm。计算得到1.47μm发光的最大受激发射截面为4.37×10^(-21) cm^2,光纤放大品质因子为5.31×10^(-26) cm^3。