a-SiCx∶H和β-SiC中Er缺陷结构及其1.54μm发光探索

本文提出在宽带隙的a SiCx∶H或 β SiC中共掺铒和氧以实现铒的 1 5 4μm光发射。用集团模型和电荷自洽的EHMO理论计算了 β SiC中Er缺陷的电子结构 ,并在实验上实现了Er在a SiCx∶H中的 1 5 4μm光致发光(77K) .结果表明 ,β SiC或a SiCx :H有可能是实现Er的 1 5 4m室温高效发光的优良基质材     

纳米硅对掺铒氧化硅电致发光的增强作用

用磁控溅射法在n+-Si衬底上淀积掺铒的富硅氧化硅(SiO2∶Si∶Er)薄膜,并制备了Au/SiO2∶Si∶Er/n+-Si发光二极管,观测到这种发光二极管的1.54μm电致发光强度是在掺铒二氧化硅薄膜上以同样方法制备的Au/SiO2∶Er/n+-Si发光二极管的8倍.在n+-Si衬底上淀积了纳米(SiO2∶Er/Si/SiO2∶Er)三明治结构,其硅层厚度以0.2 nm为间隔从1.0nm变化到4.0nm.在室温下观察到了Au/纳米(SiO2∶Er/Si/SiO2∶Er)/n+-Si发光二极管的电致发光,其电致发光谱可分解成峰位和半高宽都固定的3个高斯峰,峰位分别为0.757eV(1.64μm)、0.806eV(1.54μm)和0.860eV(1.44μm),半高宽分别为0.052、0.045和0.055eV,其中1.54μm峰来源于Er3+发光.当硅层厚度为1.6nm时,3个峰的强度都达到最大,分别是没有硅层的Au/SiO2∶Er/n+-Si发光二极管相应3个峰的22、7.9和6.7倍.     

LD侧面抽运的铒玻璃激光器

铒玻璃激光器可以直接输出1.54μm人眼安全激光,主要应用在激光测距。报道了LD侧面抽运的Er+3,Yb+3共掺磷酸盐玻璃激光器的运转。实现了自由振荡输出60mJ;在0.5Hz重复频率下,稳定输出50m J/脉冲,波长1.54μm。实验表明,抽运的对称性和均匀性是设计铒玻璃激光器的关键。     

注铒a-SiOx∶H中Er3+发光与薄膜微观结构的关系

采用光致发光(PL)谱和傅里叶变换红外(FTIR)谱研究了掺铒a-SiOx∶H(a-SiOx∶H〈Er〉)薄膜在不同退火温度下光学性质和微观结构的变化.PL谱的测量结果表明:薄膜在1.54μm的Er3+发光和750nm处的可见发光随退火温度有相同的变化趋势,这种变化和薄膜在退火过程中微观结构的变化有着密切关系.FTIR谱的分析表明:a-SiOx∶H薄膜是一种两相结构,富硅相镶嵌在富氧相中.两者的成分可近似用a-SiOx≈0.3∶H和a-SiOx≈1.5∶H表示,前者性质接近于氢化非晶硅(a-Si∶H),后者性质接近于a-SiO2.富硅相在退火中的变化对Er3+的发光强度有重要影响.     

注铒a-SiOx∶H中Er3+发光与薄膜微观结构的关系

采用光致发光(PL)谱和傅里叶变换红外(FTIR)谱研究了掺铒a-SiOx∶H(a-SiOx∶H〈Er〉)薄膜在不同退火温度下光学性质和微观结构的变化.PL谱的测量结果表明:薄膜在1.54μm的Er3+发光和750nm处的可见发光随退火温度有相同的变化趋势,这种变化和薄膜在退火过程中微观结构的变化有着密切关系.FTIR谱的分析表明:a-SiOx∶H薄膜是一种两相结构,富硅相镶嵌在富氧相中.两者的成分可近似用a-SiOx≈0.3∶H和a-SiOx≈1.5∶H表示,前者性质接近于氢化非晶硅(a-Si∶H),后者性质接近于a-SiO2.富硅相在退火中的变化对Er3+的发光强度有重要影响.     

被动Q调制Er∶Cr∶YSGG固体激光器

由于其3μm左右独特的激光波长,掺铒固体激光器(Er∶Cr∶YSGG激光器:λ=2.79μm;Er∶YAG激光器:λ=2.94μm)得到广泛的研究。通过采用在GaAs基底上生成的InAs薄膜作为被动调Q的饱和吸收体,实现了Er∶Cr∶YSGG激光Q调制输出。稳定的单脉冲调Q运转的抽运阈值为21J,最短脉冲宽度将近300ns,单脉冲运转能量可达20.3mJ。实验中所用的耦合输出镜均采用的是平-平的介质膜镜片,在2.79μm处的透射率为28%,全反镜是平-凹镀金镜片,曲率半径为2m,采用闪光灯抽运,脉冲宽度为150μs,激光工作频率为1Hz,激光增益介质为直径4mm,长度110mm的Er∶Cr…     

半导体激光泵浦的3 μm掺铒固体激光研究进展

3μm激光在国防安全、生物医疗、光谱分析等领域具有广阔的应用前景。与非线性频率变换、半导体激光技术相比,利用掺Er的激光增益介质产生3μm激光是一种比较直接、高效的方法。随着3μm掺Er激光器在输出功率和效率方面的突破,半导体激光泵浦的3μm掺铒固体激光已成为热点研究方向。回顾了不同基质材料掺杂Er离子产生3μm激光的输出特性和研究进展;从铒离子能级结构出发,分析了铒离子间的能量传递上转换、激发态吸收等跃迁过程对3μm激光输出性能的影响,并对3μm稀土离子掺杂固体激光器的功率提升潜力和发展前景进行了展望。     

(Si,Er)双注入热氧化SiO2/Si薄膜的表面结构及1.54μm光发射

利用金属蒸气真空弧(MEVVA)离子源将Si和Er离子双注入到不同厚度热氧化SiO2/Si薄膜中获得Er掺杂硅基发光薄膜.掺杂到热氧化SiO2/Si薄膜表面的Er原子浓度可达到～10%,即体浓度～1021cm.热氧化SiO)2膜越厚,溅射后SiO2保留量越多;再结晶硅颗粒结晶程度提高,逐渐纳米化;未见有大量的Er偏析或铒硅化物形成,Er大部分以固溶形式存在.在77K下获得了较强1.54μm光致发光信号,室温下发光强度温度猝灭不明显.     

Er3+:Yb3+共掺磷酸盐玻璃激光器输出特性研究

Er3+:Yb3+共掺磷酸盐玻璃激光器能发射1.54μm附近的激光,这种激光器广泛应用于光通信、激光雷达和人眼安全激光测距等方面。文章以输出波长为975nm的半导体激光器为泵浦源,采用Er3+:Yb3+共掺磷酸盐玻璃为工作物质,成功地实现了平平腔、平凹腔常温下连续输出TEM00模的1.54μm激光。实验结果表明:随着谐振腔腔长的增加,输出激光能量减小,而阈值功率增大。最后采用弯月型输出镜改善光束质量,获得了最大功率为30mW的1.54μm信号光输出。     

激光二极管抽运自主研制铒玻璃实现325 mW连续激光输出

1.54μm波段激光在军事、医疗、通讯等领域有重要应用,而铒玻璃激光器以其能直接获得1.54μm波长激光输出受到广泛关注.中国对铒玻璃激光器进行研究的单位主要有:上海光学精密机械研究所,南开大学和西南技术物理所.对于连续抽运铒玻璃微片激光器,目前中国报道的最大输出功率低于100 mW,国际上报道的最大输出功率约350 mW.     

被动Q调制Er:Cr:YSGG固体激光器

由于其3μm左右独特的激光波长，掺铒固体激光器（Er：Cr：YSGG激光器：λ=2．79μm；Er：YAG激光器：λ=2．94μm）得到广泛的研究。通过采用在GaAs基底上生成的InAs薄膜作为被动调Q的饱和吸收体，实现了Er：Cr：YSGG激光Q调制输出。稳定的单脉冲调Q运转的抽运阈值为21J，最短脉冲宽度将近300ns，单脉冲运转能量可达20．3mJ。     

掺铒a-Si:H,O薄膜1.54μm光致发光和微结构

采用等离子化学气相淀积方法,改变SiH4和N2O的流量比制备含有不同氧浓度的a-Si：H,O薄膜.用离子注入方法掺入铒,经300一935℃快速热退火,在波长1.54μm处观察到很强的室温光致发光.氧的加入可以大大提高铒离子的发光强度,并且发光强度随氧含量的变化有一个类似于高斯曲线的分布关系,不是单调地随氧含量的增加而增强.研究了掺铒a-Si:H,O薄膜和微结构,讨论了发光强度与薄膜微结构的关系.     

离子注入制备掺铒富硅氧化硅退火温度对光致发光的影响

研究了离子注入掺铒富硅氧化硅材料的光致发光和发光强度随退火温度的变化.在实验中发现,材料在1.54 μm处的发光波形与发光强度均与退火温度有关.在1100℃退火条件,材料形成较好的硅纳米晶,提高了Er的激发和发光效率.在T>100K时,Er发光的温度淬灭与非晶硅的含量有关,1100℃退火样品的温度淬灭效应比较小.     

Yb、Er双注入SI—InP发光中的浓度猝灭效应和光子雪崩现象研究

本文首次报道了Yb、Er双注入SI-Inp中Yb~(3+)1.04μm和Er~(3+)1.54μm发光行为,观察到了浓度相互猝灭效应和光子雪崩现象。     

掺铒a-Si∶H,O薄膜1.54μm光致发光和微结构

采用等离子化学气相淀积方法 ,改变 Si H4 和 N2 O的流量比制备含有不同氧浓度的 a- Si∶ H,O薄膜 .用离子注入方法掺入铒 ,经 30 0— 935℃快速热退火 ,在波长 1 .54μm处观察到很强的室温光致发光 .氧的加入可以大大提高铒离子的发光强度 ,并且发光强度随氧含量的变化有一个类似于高斯曲线的分布关系 ,不是单调地随氧含量的增加而增强 .研究了掺铒 a- Si∶ H,O薄膜和微结构 ,讨论了发光强度与薄膜微结构的关系 .     

Er~(3+)/Nd~(3+)共掺铋锗酸盐玻璃2.7μm光谱性质研究（英文）

用高温熔融法制备了Er3+/Nd3+共掺铋锗酸盐玻璃,研究了玻璃的吸收光谱和在808 nm抽运下的荧光光谱。研究表明:对应于2.7μm发光,Er3+/Nd3+共掺铋锗酸盐玻璃具有大的自发辐射几率(58.46 s-1)和受激发射截面(8.34×10-21cm2)。通过对铒钕离子之间能量传递微观系数和效率的计算得知,钕离子不但可以增加铒离子2.7μm发光上能级的布局数,而且可以减小其下能级的布局数,良好的2.7μm发光性质表明Er3+/Nd3+共掺铋锗酸盐玻璃是一种潜在的中红外发光激活介质。     

焦耳级大能量中红外固体Fe∶ZnSe激光器

为实现焦耳级大能量中红外4～5μm波段激光输出，基于波长为2.94μm的Er∶YAG激光泵浦源和液氮恒温控制器，搭建了固体Fe∶ZnSe激光器实验装置，研究了温度和晶体参数对Fe∶ZnSe激光器输出时域波形及能量的影响。闪光灯泵浦的Er∶YAG泵浦激光时域波形展现出固体激光典型的弛豫振荡现象，Fe∶ZnSe激光脉冲波形与泵浦激光波形保持强相关性，且单个尖峰脉冲宽度随温度的升高而变小。在低温79 K条件下，当Er∶YAG泵浦能量为2.75 J时，实现了Fe∶ZnSe激光1.04 J大能量输出，对应的斜率效率和光光转换效率分别为36.4%和37.8%，激光中心波长为4.1μm。在热电致冷可达的240 K温度条件下，当泵浦能量为500 mJ时，Fe∶ZnSe激光的能量输出为50 mJ，激光中心波长为4.4μm。研究结果为焦耳级大能量中红外固体激光器的研制提供了参考。     

Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃的发光与1.54μm激光性能

介绍了用于1.54μm激光发射的Er3 /Yb3 共掺激光材料的发展,并着重介绍了Er3 /Yb3 共掺磷酸盐玻璃的光谱性质,及其在玻璃激光器、光纤激光器、光纤放大器以及光波导中的应用.最后,对Er3 /Yb3 共掺磷酸盐玻璃材料的发展前景作了展望.     

1.54μm铒玻璃激光电光调Q技术

描述了1.54μm铒玻璃激光电光调Q技术,用单45°LiNbO3电光Q开关获得了激光能量22mJ、脉冲宽度为72ns的巨脉冲.     

激光二极管抽运的1.54μm钕玻璃被动调Q激光器

1 .5 4μm铒玻璃激光器具有体积小、成本低、效率高、结构简单、光束质量好、对人眼安全等特点。其调Q激光运转在人眼安全激光测距、激光制导等领域有着极好的应用前景。国外在 2 0世纪 90年代初开始了这方面的研究工作[1] 。在国内 ,本课题组和中国科学院上海光学精密机械研究所相继报道了LD抽运的连续铒玻璃激光器[2～ 4 ] ,我们对调Q运转作了进一步的研究 ,采用波长为 973nm的国产 1W半导体激光器为光源 ,采用平凹腔结构 ,整个谐振腔长度小于 5mm。激光介质为厚度 1mm的Er/Yb共掺的玻璃 (Er离子掺杂浓度约 1% ) ,以Co2 + ∶MgAl2 O4…