掺稀土元素光纤激光器和放大器综述(上)

本文介绍了掺稀土元素光纤激光器和放大器的最新进展．现已制成的光纤激光器可以在许多波长上获得输出，包括最重要的1．3μm、1．55μm和2-3μm的红外波长，为此讨论了稀土元素离子的光谱和相应的基质材料的特性．同时还综述了掺稀土元素光纤的制做方法，分析了几种光纤激光器谐振腔结构设计和性能，这些结构有利于输出激光以较低的损耗耦合到传输光纤、进行单级模运转、调Q和锁模．最后还讨论了掺稀土元素放大器的特性．     

Yb3+/Pr3+共掺TeO2-ZnO-Na2O玻璃的能量传递和上转换发光

制备了Yb3+/Pr3+共掺TeO2-ZnO-Na2O玻璃.研究了980 nm泵浦下上转换发光光谱,分析了上转换发光机制.基于吸收光谱对Pr3+在TZN玻璃进行了Judd-Ofelt分析,计算了荧光跃迁几率,激发态辐射寿命,和荧光分之比.在450-750 nm范围内有多处上转换荧光,依次为479 nm(3P0→3H4),542 nm(3P0→3H5),589 nm(1D2→3H4),621 nm(3P0→3H6),651 nm(3P0→3F2)和687 nm(1D2→3H5).其中651 nm(3P0→3F2)红光明显强于其它以Pr3+ 3P0为初始能级的上转换光(479 nm,542 nm,621 nm).通过Dexter理论,计算得到了碲酸盐玻璃中Yb3+→Pr3+共振能量转移参数为CD-A=2.67×10-40 cm6/s, 转移效率为16.5%.     

掺Er3+:Ge25Ga5S70玻璃的Judd-Ofelt参数与光谱性质

采用熔融冷却法制备了Er3+掺杂的Ge25Ga5S70硫系玻璃,研究其红外透过率、热稳定性.应用Judd-Ofelt理论计算了Er3+离子的强度参数 Ωt(t=2,4,6)、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数.应McCumber理论,计算了Er3+4I13/2→4I15/2跃迁的受激发射截面.结果表明,该玻璃具有较宽的荧光半高宽(FWHM=71 nm)、较大的受激发射截面(σepeake=1.325×10-20 cm2)和较好的稳定性,是一种理想的宽带光纤放大器基质材料.     

重金属氧化物玻璃中双光子吸收的研究

用传统熔融法制备了一系列高重金属氧化物(Bi2O3)含量的Bi2O3-B2O3-SiO2三元系统玻璃.用棱镜耦合仪测量了各个玻璃样品在632.8nm波长下的线性折射率n,结果表明玻璃的n值在1.9~2.1范围内且随着Bi2O3含量的增加而增大,其原因是由于Bi3+离子具有高极化率;用分光光度计测量了各个玻璃样品的线性吸收谱,结果表明玻璃的带隙Eopg值在2.229~2.268eV之间,且随Bi2O3含量的增加而减小.用开孔Z扫描实验测量了各个玻璃样品在770、800、850nm三个波长下的非线性吸收系数β,由于三个测量波长的光子能量hv(1.61,1.55,1.46eV)处于各个玻璃样品的带隙(Eopg)和半带隙(Eopg/2)之间,表明实验中的非线性吸收属于双光子吸收(TPA).实验结果表明:在3个测量波长下,Bi2O3含量最小的样品由于能隙状态的作用而体现出谐振型的TPA,其β值很高((3.6~6.1)×10-12m/W),说明其能应用在光限幅器中.另一方面,Bi2O3含量较高的样品只在770nm波长下才表现出微弱的非谐振类的TPA,并且β值随着Bi2O3含量的增加而增大,这表明它们在全光开光器(AOS)中有极高的应用潜力.     

热致漂白效应对非晶Ge34Ga2S64薄膜结构和光学特性的影响

采用热蒸发法技术沉积Ge34Ga2S64非晶薄膜,并对薄膜样品在375℃热处理2h。通过分光光度计、表面轮廓仪和显微拉曼光谱仪测试热处理前后薄膜样品的透过曲线、薄膜厚度和拉曼结构。利用薄膜干涉曲线的波峰和波谷计算了薄膜的厚度和折射率,并根据Swanepoel方法以及Tauc公式分别计算了薄膜折射率色散曲线和光学带隙等参数。结果表明,Ge34Ga2S64非晶薄膜经热处理后发生热致漂白效应,大分子团簇以及Ge-Ge、S-S同极错键含量明显减少,网络结构无序性降低,从而引起薄膜的光学吸收边蓝移、折射率降低、表面粗糙度(Ra)降低0.515nm和光学带隙增大0.118eV。     

掺铒硫系玻璃光纤的中红外增益特性模拟研究

实验制备了Er3+掺杂质量分数为1%的Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃,测试了其折射率、吸收光谱和荧光光谱,利用Judd-Ofelt和Futchbauer-Ladenburg理论计算了Er3+离子的自发辐射几率、吸收截面和受激发射截面等光谱参数。在综合考虑Er3+离子的交叉弛豫、能量上转换和激发态吸收效应的基础上,应用四能级粒子数速率-光功率传输方程模型,模拟计算了Er3+掺杂Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃光纤的中红外2.74μm波段的增益特性。结果显示,Er3+掺杂硫系玻璃光纤在2.74μm中红外波段具有较高的信号增益和较宽的增益谱,最大增益值和20dB增益带宽分别超过了40dB和200nm,表明其是可用于中红外2.74μm波段宽带放大的理想增益介质。     

单模As-Se红外玻璃光纤的制备及其性能研究

随着红外光纤制备技术的不断发展,低损耗、高非线性且结构完美的红外硫系光纤的研制迫在眉睫。采用了传统的熔融淬冷法和动态蒸馏纯化工艺制备了As40Se58Te2和As40Se60两种玻璃样品,基于两次多步挤压法制备了完美芯包阶跃结构的硫系光纤预制棒,在聚合物的保护下拉制出了损耗较低的阶跃型单模硫系玻璃光纤。结果表明:蒸馏纯化工艺可有效去除硫系玻璃中大部分杂质,2%摩尔百分比的Se被Te替换可有效实现小数值孔径并达到单模传输条件,采用截断法对单模硫系光纤进行了损耗测试,其最低损耗为1.66 d B/m(6.06μm),工作波段为2.5~12μm。以光参量放大器(OPA)为抽运源获得了覆盖1.5~13.2μm(40 d B带宽)的超连续谱输出,光纤有较好的中远红外传输性能和极高的光学非线性性能。     

硫系玻璃光子晶体光纤研究进展

硫系玻璃与石英玻璃相比具有折射率高(2.0～3.5)、声子能量低(小于350 cm-1)、优良的中远红外透过性能、较宽的组分可调等特性.近年来,硫系玻璃光子晶体光纤作为一种新型中红外光子晶体光纤备受关注.回顾了硫系玻璃光子晶体光纤研究历程,从玻璃组成选择、光纤制备与损耗的降低、传输特性和结构设计、色散特性及应用等方面总...     

In含量对Ge-In-Se薄膜光学特性的影响(英文)

采用磁控溅射法制备了Ge-In-Se硫系薄膜,利用X射线衍射、可见-近红外吸收光谱和Raman光谱分析等技术对Ge-In-Se硫系薄膜的相态、结构和光学特性进行了研究和分析。结果表明:该Ge-In-Se薄膜具有良好的非晶特性。Raman光谱分析表明:[GeSe4]四面体Ge—Se键的高频振动模式是该薄膜的主要振动模式之一,且Ge—Se键的振动强度随着In含量的增加而减小;当In的含量达到13.87%(摩尔分数)时,[GeSe4]四面体消失,而[InSe4]四面体的对称伸缩振动模式成为了主要振动模式。采用Swanepoel方法和经典Tauc方程计算发现:随着In含量增加,该薄膜的短波吸收限红移,折射率逐渐增大,光学带隙逐渐减小。     

负折射率材料的研究进展

负折射率材料由于其独特的性质引起了人们极大的兴趣。介绍了负折射产生的原理及其奇特性质，着重阐述了实现负折射材料的3种主要方法：双负介质实现负折射、左手介质实现负折射和光子晶体实现负折射。分析了各种方法在实现光频段低损耗负折射材料中的可行性及纳米技术发挥的重大作用。