硫系掺铒光波导在光通信的研究进展

概述了硫系掺铒光波导(EDWA)优良的材料特性及其巨大的发展前景,简述了硫系掺铒光波导结构设计及增益特性,同时对目前硫系掺铒光波导研究中存在的问题作出了总结,并对今后的研究工作也做出了进一步的展望。     

掺Er3+的新型GeS2-In2S3-CsI玻璃双光子吸收绿光上转换发光研究

用熔融急冷法制备了掺Er3+的80GeS2-10In2S3-10CsI(mol%)硫卤玻璃样品,研究了该样品的吸收光谱和上转换光谱,分析了Er3+离子在该玻璃中的上转换发光机理.应用Judd-Ofelt理论计算分析了Er3+离子在该样品中的强度参数Ωt(t=2,4,6)、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β等光谱参数.在980 nm LD泵浦激发下,首次在该种玻璃中观察到强烈的绿光(527 nm、548 nm),分别对应于4H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2的跃迁,且548 nm绿光强度大于527 nm绿光强度.同时研究了绿光(527 nm、548 nm)上转换发光强度随泵浦激发功率的变化,其发光曲线拟合斜率分别为1.90和2.06,表明绿光是双光子吸收过程.研究结果表明:掺Er3+含铟(In)硫系玻璃有望应用于可见光激光器、高密度光储存、三维色彩显示等领域.     

掺铒TeO2-B2O3-Nb2O5-ZnO玻璃系统的光谱性质和热稳定性的研究

制备了碲酸盐玻璃样品70TeO2-(15-x)B2O3-xNb2O5-15ZnO-1wt%Er2O3(TBN,x=0,3,6,9,12,15 mol%).测试了玻璃样品的热稳定性和光谱性质.根据Judd-Ofelt理论计算了TBN玻璃中Er3 离子的强度参数(Ω2=(5.42～6.76)×10-20 cm2,Ω4=(1.37～1.73)×10-20cm2,Ω6=(0.70～0.94)×10-20 cm2),发现随着Nb2O5含量的增加,Ωt(t=2,4,6)先增加后减小.研究表明Er-O键共价性主要受基质玻璃中非桥氧数的影响,而阴阳离子间电负性的影响可以忽略.应用McCumber理论计算了Er3 离子的受激发射截面(σe=(0.77～0.91)×10-20 cm2)和Er3 离子4I13/2→4I15/2发射谱的半高宽度(FWHM=65～73 nm).比较了不同基质玻璃中Er3 离子的荧光半高宽和受激发射截面.结果表明TBN玻璃系统具有较好的带宽性能,是一种制备宽带光纤放大器的潜在基质材料.     

Er3+/Yb3+共掺锗碲酸盐玻璃的热稳定性、 Judd-Ofelt理论分析和光谱性质

用高温熔融法制备了一种Er3 /Yb3 共掺的70TeO2-5Li2O-10B2O3-15GeO2玻璃.测试和分析了其热稳定性、吸收光谱、荧光光谱和上转换发光.应用Judd-Ofelt理论计算了玻璃中Er3 的强度参数、自发辐射跃迁几率、辐射寿命以及荧光分支比.结果表明:这种玻璃具有较好的热稳定性,较宽的荧光半高宽和较大的受激发射截面,位于532 nm、546 nm和659 nm的上转换绿光和红光,分别对应于Er3 离子2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2的辐射跃迁,是一种较为合适的宽带光纤放大器和上转换激光器的基质材料.     

红外硒基硫系玻璃光学非均匀性及影响因素分析

针对Ge-Sb-Se硫系玻璃光学非均匀性(内部条纹、裂纹、气泡、均匀性等)检测与表征的困难,提出了一种利用样品的近红外透射图像、及中红外线扩散函数和调制传递函数(MTF)并举表征其光学非均匀性的新方法,并建立了相应的检测装置。在此基础上,对自制的Ge28Sb12Se60(mol%)硫系玻璃样品进行了内部缺陷和光学均匀性测试,并比较分析了样品平面度与平行度对实验结果的影响。结果表明,近红外透射成像能清晰地检测到样品内部的条纹分布和缺陷;中红外线扩散函数和MTF可半定量地表征样品的光学非均匀特性;当表面光圈小于1时,均匀Ge-Sb-Se硫系玻璃样片的线扩散函数呈高斯分布,MTF实验值与理论值相近且平均值相差小于10%。     

硫系玻璃在汽车夜视系统中的应用

夜间行车时,由于光线不足,视距较短,驾驶员驾车的危险性增加。汽车夜视系统能增加驾驶员夜间行车的视距,且不受雨雪等恶劣条件的影响,因此,颇受关注。夜间行车时环境温度变化较大,温度变化严重影响夜视系统的成像质量,无热化设计是夜视系统的发展方向之一。硫系玻璃具有较小的折射率温度系数和良好的红外透过性能,同时具备模压成型等优点,是用于无热化汽车夜视系统设计的优良候选材料。详细分析了硫系玻璃的光热特性,比较了硫系玻璃应用于汽车夜视系统的优势,给出了它在夜视系统中的多个应用实例。     

不同品种大麦热物理特性参数的研究

为研究大麦的热物理特性参数,收集不同品种大麦,分析其营养组成、容重和热物理特性参数及其之间的相关性,并进行聚类分析。结果表明:大麦的比热随着温度的升高而增大,不同品种大麦的比热差异并不显著。在25℃时,大麦的比热范围为1 523.5~2 066.0 J·kg~(-1)K~(-1)。不同品种大麦的热传导系数和热扩散系数差异显著,其中热传导系数的范围为0.063~0.074 W·m~(-1)K~(-1),热扩散系数的范围为0.177 0~0.250 8 m~2·s~(-1)·10~(-6)。同时比热与原粮容重之间呈显著负相关;热传导系数与粗灰分含量之间呈极显著负相关,与粉料容重之间呈极显著正相关,与酸洗纤维含量之间呈显著负相关,与原粮容重之间呈显著正相关。基于大麦的热物理特性参数对大麦进行聚类分析,将参试品种分为3个类群以指导实际生产。     

Er3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的上转换低温特性研究

研究了低温下Er3+/Vb3+共掺碲酸盐玻璃在975 nm激光激发下的上转换光谱与温度的关系.通过上转换光谱测量观察到3处上转换荧光,它们依次为529 nm(2H11/2→4I15/2),546 nm(4S3/2→4I15/2)和669 nm(4F9/2→4I15/2),上转换绿光(546 nm)和红光(669 nm)荧光强度在80 K左右达到了最大值,与300 K温度下相比分别提高了2.198和1.556倍.而529 nm上转换绿光强度随着温度的降低逐渐减弱,直至消失.研究了4S3/2能级和2H11/2能级之间的粒子数分布与温度的关系,并通过理论模型拟合了实验测量的4S3/2能级和2H11/2能级之间的粒子数分布,测量了8～300 K温度范围下,4Sa/2能级和4F9/2的寿命和温度的变化关系以及通过高斯拟合研究了4S3/2能级和2H11/2能级Stark分裂与温度的关系.     

Er3+/Ce3+共掺铋锗酸盐玻璃及其光纤的制备和光谱性质

用高温熔融法制备了Er3+/Ce3+共掺铋锗酸盐(Bi2O3-GeO2-Ga2O3-Na2O)玻璃,研究分析了该玻璃中Er3+离子1.5μm波段荧光和上转换发光,Ce3+离子共掺引入的Er3+:4I11/2→Ce3+:2F5/2间能量传递能有效地抑制上转换发光并增强1.5μm波段荧光发射.同时,利用该组分玻璃拉制了包层直径为125 μm的铋锗酸盐玻璃掺Er3+光纤,1310 nm波长处光纤传输损耗为3.4 dB/m.通过对975 nm波长激励下光纤的放大自发辐射(ASE)测试表明,铋锗酸盐玻璃掺Er3+光纤可在1450～1650 nm波长范围获得宽带ASE光谱,因此是一种适用于宽带光纤放大器的增益介质.