Ge-As-Se-Te硫系玻璃的飞秒激光损伤特性

Ge-As-Se-Te（GAST）硫族化物玻璃拥有超过20 μm的超宽透射范围,是一种可应用于中红外（MIR）和远红外(FIR)波段的优良光学材料。通过熔融淬火法制备了Ge_xAs_40?xSe₄₀Te₂₀（x = 0、10、20、30、40 mol%）系列硫系玻璃,采用不同波长（800 nm,3 μm和4 μm）、功率和重复频率的飞秒激光辐照硫系玻璃,利用扫描电子显微镜（SEM）和拉曼光谱等手段研究了GAST的激光损伤特性。研究结果发现,Ge_xAs_40-xSe₄₀Te₂₀玻璃的激光诱导损伤阈值（LIDT）随着样品中Ge含量的增加而增加,在800 nm下Ge₃₀As₁₀Se₄₀Te₂₀玻璃的LIDT达到最高40.16 mJ/cm2。随着飞秒激光波长增加,系列玻璃的LIDT也逐步增加,Ge₃₀As₁₀Se₄₀Te₂₀在4 μm激光辐照下LIDT达到81.09 mJ/cm2。此外,研究结果表明样品LIDT随着激光的脉冲辐照数量和重复率的增加将逐渐减小。     

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.     

透明红外硫系薄膜非均匀性检测及影响因素

薄膜非均匀性的无损检测对于制备大面积高质量的红外透明薄膜尤为重要。针对红外薄膜光学均匀性难以获取的困难,提出了一种同时获得单层透明红外薄膜厚度和折射率均匀性的无损检测方法。实验上,通过磁控溅射法在二氧化硅衬底上制备了厚度约1.4μm红外透明Ge-Sb-Se硫系薄膜,然后在该薄膜上标定出36个80μm×80μm区域,利用显微傅里叶红外光谱仪测得该36个区域的透射谱,通过分段滤波的方法滤除背景噪声,运用改进的Swanepoel方法计算得到了薄膜每一个区域的厚度和折射率,进而精确获得该薄膜的厚度和折射率均匀性,结果表明精度优于0.5%。     

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。     

硫系玻璃基掺铒微结构光纤4.5μm波段中红外信号放大特性

为进一步揭示硫系玻璃基掺Er3+微结构光纤作为中红外光纤放大器增益介质的可行性,数值求解了800 nm泵浦波长下Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃基掺Er3+微结构光纤中Er3+离子数速率方程和光功率传输方程组,理论研究了4.5μm波段中红外信号的放大特性。结果显示,Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃基掺Er3+微结构光纤具有较高的信号增益和很宽的增益谱。在50 cm光纤长度上,最大信号增益超过了40 dB,高于30 dB信号增益的放大带宽达到了280 nm(4 420~4 700 nm)。同时,进一步研究分析了4 500 nm波长信号增益与光纤长度、信号输入功率和泵浦功率的关系。研究表明,Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃基掺Er3+微结构光纤是一种理想的可应用于4.5μm波段中红外宽带放大器的增益介质。     

硫系玻璃光波导研究进展

硫系玻璃具有超高的非线性折射率、超快的非线性响应、超低的双光子吸收和独特的光敏特性等品质,成为一种新型全光信号处理的理想材料。简介了硫系玻璃材料的基本特性,回顾了硫系玻璃光波导研究历程及其在非线性方面的应用,并对其发展前景进行了展望。     

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。