新型铋掺杂玻璃的超宽带光放大

研究了几类可用于超宽带光纤放大器的新型增益介质,实现了铋掺杂玻璃覆盖多个光通信窗口的光放大.     

具有超宽带近红外发光的铋激活光子玻璃

在铋掺杂的各种玻璃体系中能够产生覆盖1.2～1.6μm区间的超宽近红外发光；并对此类发光材料的发光机理进行了初步探讨，指出铬铋共掺的锌铝硅玻璃中的宽带近红外发光源于铋而不是Cr^4＋离子。     

超宽带光纤放大器用的新型掺铋发光材料

最近,一种新型的掺铋发光材料引起了人们的关注。这种发光材料有长的荧光寿命(τ>200μs),在800nm激光激 发下发射波长在1200-1600nm区间的超宽带荧光(荧光半高宽FWHM>200nm),其发光性质与以往文献中报道的Bi3+或 Bi2+掺杂的发光材料的性质截然不同;光发射截面(σem)是光掺铒光纤放大器玻璃(EDFAG)的2-3倍,其σem×FWHM值是 EDFAG的10倍左右,σem×τ值是掺Ti3+蓝宝石的3倍左右。     

中红外氟铟基玻璃及光纤激光器最新研究进展(特邀)

3～5μm波段包含了大气的传输窗口和许多气体分子的吸收带,因而3～5μm中红外光纤激光器在大气遥感、生物医学、材料加工等领域具有广阔的应用前景。近年来,中红外光纤激光器的输出波长不断向长波长扩展,而实现中红外光纤激光输出的关键在于增益光纤材料的选择。氟铟基玻璃具有较宽的中红外透过窗口和较低的声子能量,因而氟铟基玻璃可以作为增益光纤材料应用于中红外光纤激光器领域。文中综述了从20世纪80年代至今,稀土离子掺杂氟铟基玻璃及氟铟基光纤激光器的代表性研究成果,回顾了氟铟基玻璃组分和玻璃结构的研究历程,介绍了氟铟基光纤的制备工艺,简述了稀土离子掺杂氟铟基玻璃和稀土离子掺杂氟铟基光纤激光器的最新研究进展。2018年,加拿大拉瓦尔大学的Maes等人利用Ho³⁺掺杂氟铟基光纤作为增益介质,在中红外光纤激光器研究领域取得突破性进展,在室温下获得了输出功率接近200 mW的3.92μm光纤激光输出。最近,利用1 150 nm激光作为泵浦源以及自研的Ho³⁺/Pr³⁺共掺杂氟铟基光纤作为增益介质,实现了～2.9μm波段中红外光纤激光输出,其最...     

中红外玻璃光纤材料及拉曼激光光源研究进展(特邀)

高功率中红外光纤激光光源在前沿科学研究、空间光通信、医学诊断与治疗、环境污染监测和光电对抗等领域有着重要应用。拉曼光纤激光光源输出波长灵活,原则上可以在光纤材料透过窗口范围内获得任意波长激光,是实现中红外激光输出的一种重要手段。目前,基于硫系玻璃光纤、氟化物玻璃光纤、碲酸盐玻璃光纤等中红外玻璃光纤材料,已实现工作波长位于3.77μm的拉曼光纤激光器、平均输出功率为3.7 W的2 231 nm拉曼光纤激光器和波长调谐范围覆盖2～4.3μm的拉曼孤子激光光源。近期,笔者研究组制备出一种具有高热学和化学稳定性、高激光损伤阈值、大拉曼频移和高拉曼增益系数的氟碲酸盐玻璃光纤,并利用其作为非线性介质,先后实现了级联拉曼散射、级联拉曼光纤放大器、波长调谐范围覆盖1.96～2.82μm的拉曼孤子激光以及波长为～4μm的红移色散波,验证了氟碲酸盐玻璃光纤在中红外拉曼光纤激光光源研制方面的应用潜力。主要介绍了氟化物、硫化物及碲酸盐玻璃光纤材料的特点及相应的拉曼激光光源的相关研究进展,并对其未来发展趋势进行了展望。     

国外红外玻璃光纤研制的进展

本文参考了近二十篇文献资料,从原料的制备,玻璃的熔制、浇铸及拉纤等几个方面论述了国外卤化物红外及远红外玻璃光纤的研制情况。     

中红外宽带荧光PbSe量子点掺杂玻璃光纤研究

宽带可调谐中红外光源在光谱传感器以及医疗、环境监测等实际应用方面备受关注。目前,发光玻璃主要通过稀土离子掺杂来实现中红外波段发光,但其可调范围较小。PbSe量子点具有较窄的带隙、较大的玻尔半径,因而易实现量子限域效应。在低声子能量的锗酸盐玻璃中原位析出PbSe量子点,有望产生近中红外宽带可调谐荧光发射。本课题组利用管内熔融法成功制备了全固态PbSe量子点掺杂玻璃光纤,获得了覆盖1.8～2.8μm的宽带可调谐发射,有望用于宽带可调谐中红外光源。     

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=1 360 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.     

长波红外硫系玻璃光纤束制备与大面阵成像性能研究(特邀)

长波红外光纤传像束在军事、医疗以及环境监测等领域有着重要应用。当前,长波红外光纤高的光学损耗制约了红外光纤传像束的性能和应用。为了制备低损耗长波红外光纤,选择As-SeTe硫系玻璃组分,首先对As、Se、Te高纯原料进行了提纯工艺研究,原料表面氧杂质含量分别由1.3 at%、0.46 at%、0.48 at%降至0 at%(未检出)、0.06 at%、0.15 at%,除氧效果显著。以As-Se-Te玻璃为基质组分,对比研究了制备工艺对玻璃红外透过谱段的影响,采用Al作为除氧剂结合蒸馏提纯工艺,制备出热学性能优异、长波红外谱段良好的红外硫系玻璃。采用棒管法拉制出丝径100μm的光纤,弯曲半径小于5 mm,在长波红外波段损耗基线约为0.2 dB/m。采用叠片法制备出像元2.25万,单丝呈紧密排列的光纤传像束,断丝率小于3‰,传像束有效区域透过均匀,无黑丝、暗丝,对红外目标成像清晰,无明显畸变,综合成像质量良好。     

中红外空芯光纤技术现状与发展趋势(特邀)

中红外光纤作为中红外领域的重要器件,在中红外激光产生与传输、生物医学检测、环境检测等领域有着重要应用。然而中红外光纤长期存在制备困难、制备材料化学稳定性差等问题,限制了其发展。与实芯光纤相比,空芯光纤通过构建包层微结构将光波限制在空气中传输,可以大幅降低光纤光学性能对制备材料的依赖,从而为光波传输提供一个低损耗、低色散、低延迟、低非线性、高损伤阈值的理想传输通道,这为中红外光纤的发展拓宽了道路。文中从光纤结构、拉制方式、材料吸收、传输性能等方面分析了石英基和软玻璃基中红外空芯光纤的发展历程、研究现状和应用前景。并通过理论仿真分析了石英基单圈结构和嵌套管结构反谐振空芯光纤吸收损耗、限制损耗与纤芯、壁厚、波长之间的关系,为低损耗中红外反谐振空芯光纤的制备和应用提供了理论指引。     

Yb3+掺杂铋酸盐玻璃的低温发光特性

选取55Bi2O3-25B2O3-10SiO2-7Ga2O3-3Yb2O3系统铋酸盐玻璃,研究了在不同温度(9-350 K)下Yb3+离子的发射光谱和荧光寿命变化情况,计算了不同温度下Yb3+离子在976和1020 nm的有效线宽△λeff,比较了不同温度下Yb3+离子的光谱特性和荧光寿命变化情况.发现随着测试温度的降...     

光学碱度与能量传递对Bi/Yb3 共掺杂锗酸盐玻璃近红外发光性质的影响

采用传统高温熔融法制备了Bi/Yb3 共掺杂锗酸盐玻璃,通过测试吸收光谱、近红外光谱和荧光衰减寿命,研究了玻璃样品的近红外发光性质。在980nm 或808 nm 激光激发下,均能同时观察到Yb3 和Bi离子的近红外发光,这一结果表明,Yb3 离子与Bi离子之间存在相互能量传递。随着Yb3 离子浓度的增加,玻璃基质的光学碱度和Yb3 离子到 Bi 离子的能量传递效率均增加,讨论了能量传递效率的提高对Bi离子发光的增强作用与光学碱度增加对Bi离子发光的削弱作用的竞争影响机制,获得了Bi/Yb3 近红外发光的机理。     

掺铋光纤铋活性中心发光机理的研究进展

掺铋光纤具有独特的发光特性,在光纤放大器和激光器中有着广阔的应用前景。为了掌握掺铋光纤的发光机理,研制出高效率、高性能的掺铋材料,整理了掺铋光纤发光机理的研究成果,从铋活化中心的结构和发光特性出发,总结了掺铋光纤中不同结构与发光波长之间的关系。掺铋材料由于具有荧光寿命长、光谱范围宽等优点,有望在超宽带光源、超宽带放大器、可调谐激光器等领域得到更为广泛的应用。     

基于钬掺杂ZBYA玻璃光纤的中红外激光研究

与传统的ZBLAN（ZrF₄-BaF₂-LaF₃-AlF₃-NaF）玻璃相比,ZBYA（ZrF₄-BaF₂-YF₃-AlF₃）玻璃有着更加良好的热稳定性和化学稳定性。制备出ZBYA玻璃光纤,采用1150 nm拉曼光纤激光器作为泵浦源,使用Ho³⁺掺杂的ZBYA光纤作为增益介质实现了～2.9μm波长的激光输出,最大输出功率达到了137 mW,斜率效率为8.9%。研究结果表明ZBYA玻璃光纤是一种潜在的用于实现中红外波段激光的增益材料。     

Er^3＋,Yb^3＋掺杂氟氧化物微晶玻璃上转换发光的研究

测量了Er^3 掺杂氟氧化物微晶玻璃、Er^3 ,Yb^3 掺杂氟氧化物微晶玻璃退火前后3种样品的吸收光谱、激发光谱、上转换发光光谱及其强度随泵浦光强的变化,对比讨论了其上转换发光特性。     

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...     

Sm~(+2)/Sm~(+3)掺杂铝硅基玻璃光纤的光敏特性研究

用2 W多线输出功率的氩离子激光器照射Sm~（+2）/Sm~(+3)掺杂铝硅基玻璃光纤能产生0.005 1％的永久性折射率变化。通过测定LP_(11)模截止波长偏移能检测该光纤的光敏特性,同时在可见光区域能观察到宽消感应吸收带。钐掺杂光纤光敏特性是由多光子增强的Sm~(+2)离子消感应吸收过程所致。     

Sm~(+2)/Sm~(+3)掺杂铝硅基玻璃光纤的光敏特性研究

用2W多线输出功率的氩离子激光器照射Sm－2／Sm－3掺杂铝硅基玻璃光纤能产生5．1×10－3％的永久性折射率变化。通过测定LP11模截止波长的偏移能检测该光纤的光敏特性，同时在可见光区域能观察到宽消感应吸收带。Sm掺杂光纤光敏特性是由多光子增强的Sm+2离子消感应吸收过程所致。