稀土掺杂光纤

稀土掺杂光纤目前在光纤激光器、放大器和传感器等方面的应用日益广泛，为此，分析研究了几种稀土掺杂光纤的技术水平及其发展。     

掺铥（Tm^3＋）光纤激光器

根据基质分类和波长分类综述了掺铥光纤激光器的发展过程，并给出了我们关于掺铥石英光纤激光器研究中初步的实验结果。     

1.3kW拉曼光纤激光器

<正>近年来,高功率光纤激光器发展迅速。1μm波段对应的掺镱光纤激光器,近衍射极限输出功率可达20kW,多横模输出功率可达100kW。此外,2μm波段的掺铥光纤激光器和1.5μm波段的掺铒光纤激光器输出功率分别达到了1kW和0.3kW量级。尽管如此,这些光纤激光器的输出波长,因稀土离子能级跃迁的限制,仅能覆盖有限的光谱范围。基于光纤中受激拉曼散射效应的拉曼光纤激光器是拓展光纤激光器波长范围的有效手段,目前报导的最高功率为数百瓦量级。     

我国掺稀土光纤的现状分析

掺稀土光纤作为激光增益介质在光纤通信、光纤激光器和传感器等领域有着广泛的应用,国内掺铒光纤、掺镱光纤的市场曾长期被Corning、Lucent等国外光纤制造厂商所垄断,近年来我国掺铒光纤、掺镱光纤的研究取得了很大进展,已部分替代国外进口.文章主要介绍国内掺铒光纤、掺镱光纤的研究现状和发展趋势.     

光纤激光器

近几年来光纤激光器发展十分迅速。本简要介绍了光纤激光器的基本原理和特点，并对其作了较为详细的分类。最后指出了光纤激光器在光通信、工业加工、医疗等领域的应用和其未来的发展方向。     

基于飞秒激光直写FBG的C+L波段掺铒光纤激光器

提出并设计了一种基于飞秒激光直写制备光纤布拉格光栅阵列的C+L波段掺铒光纤激光器,实现了波长可切换的单波长及双波长激光输出。采用飞秒激光透过聚酰亚胺光纤保护层在纤芯直写的方法,分别实现周期为538、542、547 nm的光纤布拉格光栅刻写,单个光栅栅区长度3 000 m。作为选频器件的光栅阵列反射波长分别为1 555.5、1 569.6、1 583.8 nm;选用长度为3 m的C波段和10 m的L波段掺铒光纤组合作为激光器增益介质,结合泵浦源、光纤布拉格光栅偏振控制器及宽带全反镜构成线形腔结构光纤激光器。实验结果表明:激光器工作阈值为35 mW,通过调节偏振控制器能够实现1 555.4、1 569、1 583.2 nm单波长激光可切换输出,激光3 dB线宽0.05 nm,边模抑制比大于35 dB;实验中分别对单波长激光的光谱稳定性进行了测试,10 min内最大功率波动小于0.98 dB;通过调节偏振控制器可分别实现1 569、1 583.2 nm以及1 555.4、1 569 nm双波长激光同时输出,在10 min监测时间内,输出激光功率变化分别小于1.14 dB和4.48 dB。     

掺铥光纤激光器研究进展

介绍了掺铥光纤激光器的基本结构以及工作原理,综述和分析了近年来以二色镜作为腔镜的F-P腔和以光纤光栅作为腔镜的F-P腔的掺铥光纤激光器研究的最新进展,最后指出了今后掺铥光纤激光器的发展方向.     

高功率被动锁模2.0μm掺铥飞秒脉冲光纤激光器

报道了高功率半导体可饱和吸收镜被动锁模的2.0μm掺铥飞秒脉冲光纤激光器的实验结果。该光纤激光器利用半导体可饱和吸收镜与宽带全反射镜来构成线型法布里-珀罗腔,自制的1550nm连续掺铒光纤激光器作为激光抽运源。当抽运功率为312mW时,开始得到稳定的重复频率为53MHz的锁模激光脉冲串。当抽运功率增加到472mW时,得到的最大平均输出功率为50mW,相应的最高单脉冲能量为0.94nJ;此时测得锁模激光脉冲的宽度为907fs,激光的中心波长为1939.5nm,3dB光谱带宽为4.6nm。     

掺铥光纤激光器及其碎石应用：进展与展望

激光自诞生以来就在众多领域中有着广泛应用,激光碎石技术就是其中之一。相比目前激光碎石技术的“金标准”钬激光器,掺铥碎石光纤激光器在近些年不断发展,而且逐步被证明可实现更快的碎石速率与粉末化碎石、产生较小的碎石反推力、允许更高的液体灌溉速率等手术优点,同时整机系统支持免水冷工作、高电光效率运转、全光纤高效耦合以及大幅度体积缩减,因此受到了越来越多的关注。本文从连续性、准连续型和纳秒短脉冲型掺铥光纤激光器三个角度出发,详细总结了掺铥光纤激光器的部分重要研究进展及其在碎石领域的研究,介绍了掺铥光纤激光器用于碎石的优势与原理,并展望了未来研究的方向和挑战。     

光纤激光器

近年来光纤激光器得到了迅速发展。本文简要介绍了光纤激光器的基本原理和特点，并对其进行了较为详细的分类。最后指出了光纤激光器在光通信、工业加工、医疗等领域的应用及其未来的发展方向。     

掺杂稀土光纤激光器与激光放大器(续篇)

(1)美国贝尔做出的光纤放大器实验。掺铒光纤,芯径:5μm,数值孔径:0.18,掺杂:1.8×10~(18)铒离子/cm~3,泵光吸收为2.5dB/m,信光吸收为4dB/m,输入光信号为15μW(1.53μm),泵光功率为20、55、100mW(0.52μm)。由此得到的室温下增益为22dB。20mW泵浦时最佳长度为7.5m(增益为10dB)。图14是得到的主要测量曲线,从中不难看出,在高功率泵浦时,增益将出现饱和。     

Fabrication of Rare Earth Doped Optical Fiber

ＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆＲａｒｅＥａｒｔｈＤｏｐｅｄＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆＲａｒｅＥａｒｔｈＤｏｐｅｄＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒ￥ＺＨＵＹｉ－Ｎｉａｎ（ＳｈａｎｇｈａｉＥｌｅｃｔｒｉｃＣａｂｌｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔ...     

稀土掺杂光纤放大器及其发展研究

随着光通信容量的不断扩大和光网络高功能化的迅速发展,处于C波段的稀土掺杂光纤放大器（RDFA）已不能满足发展需要。为了了解稀土掺杂光纤放大器的性能及其发展,从RDFA的基本结构出发,运用能级理论,研究掺Er3＋、Pr3＋、Tm3＋三种典型光纤放大器。结果表明在L,S波段的稀土掺杂光纤放大器能满足大容量、宽谱带、高增益、低噪声等性能要求,同时也极大地促进了密集波分复用（DWDM）系统的发展,在未来光通信领域中将具有十分广阔的应用前景。     

频率上转换掺稀土氧氟纳米微晶玻璃的研究进展

综述了近年来用于上转换发光的掺稀土离子氧氟微品玻璃的研究概况,阐述了氧氟微品玻璃作为上转换发光材料的发展和研究中问题,提出了值得进一步研究的工作并对掺稀土离子氧氯微晶玻璃未来的前景作了展望。     

中红外光纤激光器的研究进展

中红外光纤激光器因其特殊的输出波长和良好的光束质量,在军事、大气通信、生物医疗等领域有着广泛的应用前景。从不同掺杂稀土离子的角度介绍了氟化物玻璃和硫化物玻璃中红外光纤激光器的工作原理和结构,并阐述了国内外最新的研究进展。同时,介绍了本研究小组在中红外光纤激光器方面的研究工作及取得的最新成果。最后,对中红外光纤激光器的发展前景进行了展望。     

掺铒光纤激光器的热效应

掺铒光纤激光器的热效应邱明新，Ｍ．Ａ．Ｒｅｂｏｌｌｅｄｏ，Ｊ．Ｍ．Ａｌｖａｒｅｚ，Ｓ．Ｊａｒａｂｏ，Ｄ．Ｂｏｏｔｈ（上海市激光技术研究所２００２３３）ＴｈｅｒｍａｌＥｆｆｅｃｔｓｉｎＥｒｂｉｕｍＤｏｐｅｄＳｉｌｉｃａＦｉｂｅｒＬａｓｅｒｓ￥ＱｉｕＭｉ...     

Decoupling Theranostics with Rare Earth Doped Nanoparticles

Theranostic nanoagents targeted for personalized medicine provide a unified platform for therapeutics and diagnostics. To be able to discretely control each individually, allows for safer, more precise, and truly multifunctional theranostics. Rare earth doped nanoparticles can be rationally tailored to best match this condition with the aid of core/shell engineering. In such nanoparticles, the light‐mediated theranostic approach is functionally decoupled—therapeutics or diagnostics are prompted on‐demand, by wavelength‐specific excitation. These decoupled rare earth nanoparticles (dNPs) operate entirely under near‐infrared (NIR) excitation, for minimized light interference with the target and extended tissue depth action. Under heating‐free 806 nm irradiation, dNPs behave solely as high‐contrast NIR‐to‐NIR optical markers and nanothermometers, visualizing and probing the area of interest without prompting the therapeutic effect beforehand. On the contrary, 980 nm NIR irradiation is upconverted by the dNPs to UV/visible light, which triggers secondary photochemical processes, e.g., generation of reactive oxygen species by photosensitizers coupled to the dNPs, causing damage to cancer cells. Additionally, integration of NIR nanothermometry helps to control the temperature in the vicinity of the dNPs avoiding possible overheating and quenching of upconversion (UC) emission, harnessed for photodynamic therapy. Overall, a new direction is outlined in the development of state‐of‐the‐art rare earth based theranostic nanoplatforms.     

高功率GTWave光纤激光器研究进展

高功率GTWave光纤激光器是目前光纤激光器研究的一个热点。介绍了GTWave光纤的结构,并回顾了国内外高功率GTWave光纤激光器的研究成果,可以看出,国内外GTWave光纤激光器的发展极其迅猛,其功率扩展能力非常强、结构设计非常灵活,输出功率远高于其他光纤激光器;同时,对比分析了高功率GTWave光纤激光器的特点和优势,并对今后的研究进行了展望。     

光纤激光同带级联抽运的研究进展

光纤同带级联抽运的特点是以高亮度激光作为抽运光,且抽运光与激光的波长比较接近,处于激活离子的同一能带内.它最大的优点是在光纤高功率放大时量子亏损小,可以较好地减小热效应的影响,同时能使用较短的光纤来避免非线性效应的发生.针对同带级联抽运技术在高功率光纤中的重要性,简单综述了国外掺镱、掺铒、掺铥、掺钬光纤同带级联抽运的实...     

单频光纤激光器的研究进展

单频激光器已成功应用于温度传感、测距和相干通信。为了在相对较长的光纤谐振腔中构建单频激光器,许多技术像基于光纤布拉格光栅（FBG）的模式选择器、采用分布式反馈机制的超短谐振腔以及基于饱和吸收体的模式过滤器等均取得了相关进展。从谐振腔结构的角度总结了光纤激光器单频输出的常见方法和近年来的研究进展,对其进行了对比分析,并提出相应的改进方案。