铋镓共掺的高浓度掺铒石英基光纤中铒离子团簇率的实验研究

使用MCVD法结合溶液掺杂技术制作了铒铋镓共掺的石英基光纤.根据光纤吸收谱,得出其中铒离子浓度是5.24×10²⁵/m³.然后提出了一种新的利用透射率测定掺铒光纤的团簇率的实验方法,该方法相比于以前的方法更简单有效.利用该方法,测得了自制铒铋镓共掺光纤中团簇率.通过与前人的结果相比较,充分说明铋和镓的掺入大大提高了铒离子在石英基光纤中的溶解度,抑制了铒离子形成团簇. 关键词： 掺铒光纤 石英基光纤 团簇 高浓度     

长波段掺铒光纤放大器用掺铒光纤的设计考虑

本文分析了长波段掺铒光纤放大器(EDFA)的增益系数与Er³⁺离子浓度的关系.研制了铝共掺杂的高浓度掺铒光纤,以缩短长波段掺铒光纤的长度.用两级泵浦实现了L-波段EDFA.光纤放大器的掺铒光纤总长18m,在1570nm波长处的小信号增益为42.26dB,输出功率为17.5dBm.我们认为,较低的浓度淬灭效应归因于光纤中较高的A1掺杂浓度.当总的输入信号功率为-3dBm时,在1570至1600nm间的7路WDM信号的增益不平坦度仅为0.68dB..     

石英基L波段扩展掺铒光纤及其放大性能

掺铒光纤放大器的增益带宽是限制光纤通信系统传输容量提升的重要因素.受铒离子激发态吸收所限,常规L波段掺铒光纤难以实现更长波段的带宽扩展.本文基于改进的化学气相沉积工艺成功制备了P/Al共掺石英基L波段扩展掺铒光纤,研究了共掺离子对于铒离子4I13/2能级到4I9/2能级激发态吸收的影响.通过分别搭建单级前向泵浦和多级的放大结构,测试了其宽带放大性能.基于前向980 nm泵浦的单级结构,当输入信号功率为–9 dBm,泵浦功率为530 mW时,该光纤在1625.3 nm处增益达10.5 dB,最大噪声指数为5.9 dB.多级放大结构下,该光纤在1625.3 nm处增益可达23.4 dB.实验结果表明P/Al共掺石英基掺铒光纤可以有效抑制铒离子的激发态吸收,为进一步扩展L波段增益带宽提供了强有力的可行方案.     

高浓度镱铒共掺磷酸盐光纤放大器增益特性

在忽略高能级的自发辐射和光纤损耗的情况下，利用速率方程和传输方程理论研究了高浓度Er³⁺/Yb³⁺共掺磷酸盐玻璃光纤放大器的增益特性，讨论了Er³⁺浓度、Yb³⁺浓度、抽运光功率、信号光功率、光纤长度对放大器增益的影响，并与单掺铒光纤放大器进行了比较.由于Yb³⁺的敏化作用降低了铒离子的团簇效应，减少了离子间相互作用，共掺光纤的增益和效率明显高于单掺光纤.数值计算表明，3.2cm长Er³⁺/Yb³⁺共掺光纤在980nm的20dBm(100mW)抽运功率下，1532nm处的增益可达10dB. 关键词： 镱铒共掺光纤放大器 速率方程 传输方程 高浓度     

铋/铒共掺光纤荧光特性实验研究

分别用980nm和830nm的半导体激光器作为泵浦源激发铋/铒共掺光纤,采用前向和背向泵浦方式分析放大的自发辐射谱特性.实验结果表明:随着泵浦功率的增大,荧光强度显著增强.利用980nm半导体激光器,采用前向泵浦方式可激发以1 142nm和1 536nm为中心的两个辐射带,以1 142nm为最高辐射峰的3dB带宽是141nm,以1 536nm为最高辐射峰的3dB带宽是29nm.利用830nm半导体激光器,采用前向泵浦方式可激发以1 421nm为中心的荧光谱,3dB带宽是447nm.980nm和830nm激光器分别前向泵浦铋/铒共掺光纤时,随着光纤长度的增加,荧光先增强后减弱;分别背向泵浦铋/铒共掺光纤时,随着光纤长度的增加,荧光强度先逐渐增强后保持稳定.在25~80℃的温度范围内,铋/铒共掺光纤的荧光强度几乎不受温度的影响.使用980nm和830nm泵浦源同时激发铋/铒共掺光纤,结果表明铋/铒共掺光纤的发光中心具有相对独立性,发光范围存在部分重叠.     

掺铒铋酸盐玻璃的光谱性质研究

研究了掺铒铋酸盐玻璃的吸收和荧光光谱性质,应用Judd-Ofelt理论计算了玻璃的三个强度参量Ω_t=(t=2,4,6),分别为Ω₂=3.71×10^-20cm²,Ω₄=1.86×10^-20cm²,Ω₆=1.28×10^-20cm²,计算了Er³⁺离子的自发跃迁几率、荧光分支比等光谱参量.经荧光谱测试发现掺Er³⁺铋酸盐玻璃的荧光半高宽可达70nm.应用McCumber理论计算1.53μm处的受激发射截面可达9×10^-21cm².对Er³⁺离子在不同基质玻璃中光谱特性的比较发现,Er³⁺在铋酸盐玻璃中具有相对较高的受激发射截面和宽的荧光半高宽.     

铋基掺铒光纤放大器宽带放大特性的理论研究

研制了铋酸盐基质掺铒玻璃43Bi2O3-30B2O3-27SiO2,测试分析了玻璃中Er3+离子的光谱性质。结合获得的Er3+离子光谱参数,建立了一个以该铋基掺铒玻璃作为放大器增益介质时Er3+离子跃迁的三能级理论模型,研究了铋基掺铒玻璃光纤放大器(Bi-EDFA)的信号放大特性。研究显示,单波长输入情形下,Bi-EDFA具有大于40dB的信号增益和75nm的3dB波长带宽。同时,相比于硅基掺铒光纤放大器(Si-EDFA),Bi-EDFA具有优异的多波长信号宽带放大和低噪声特性,低噪声系数(~5.5dB)可维持至1610nm波长之外。结果表明,铋基掺铒玻璃光纤放大器是一种单位长度增益极高和宽带放大能力的小型化掺铒光纤放大器,适合于WDM系统的集成化需求。     

干涉法测量掺铒光纤的非线性折射率

本文提出一种测量掺铒光纤非线性折射率的方法,该方法使氩离子激光通过一根掺铒光纤和另一根并排的普通光纤产生干涉.由掺铒光纤的非线性折射率导致的位相差变化将使干涉条纹发生位移,通过位移的测量可以得出光纤的非线性折射率.     

掺铒硫系玻璃的制备及其微结构光纤的中红外信号放大特性研究

为进一步揭示硫系玻璃基掺Er³⁺微结构光纤对于中红外波段信号的放大特性, 采用熔融淬火法研制了Er³⁺离子掺杂的Ga₅Ge₂₀Sb₁₀S₆₅硫系玻璃, 测试了玻璃样品的吸收光谱和2.7 μm波段荧光光谱, 利用Judd-Ofelt和Futchbauer-Ladenburg理论分别计算得到了Er³⁺离子的辐射跃迁概率、辐射寿命以及2.7 μm波段受激发射截面. 在此基础上, 建立了一个980 nm抽运下该玻璃基掺Er³⁺微结构光纤2.7 μm波段中红外信号的放大模型, 理论上研究了其作为2.7 μm波段中红外信号增益介质时的光放大特性. 结果显示, 硫系玻璃基掺Er³⁺微结构光纤具有优异的高增益和宽带放大品性. 在200 mW抽运功率激励下的100 cm光纤长度上, 最大小信号增益超过了40 dB, 高于30 dB信号增益的放大带宽达到了120 nm (2696—2816 nm). 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2.7 μm波段中红外宽带放大器的增益介质.     

基于新型长周期光纤光栅的掺铒光纤放大器

报道了基于高频CO₂激光脉冲写入的新型长周期光纤光栅的低噪音掺铒光纤放大器,这种新型长周期光纤光栅是用大约几千Hz的高频CO₂激光脉冲对光纤玻璃热冲击作用而形成的.在铒纤中插入一个长周期光纤光栅,会明显减少掺铒光纤放大器的放大自发辐射(ASE)噪音.报道了两种低噪音掺铒光纤放大器,作为前置放大器和线路放大器,它们的ASE噪音指数分别从4.0 dB减少到3.5 dB和从4.8 dB减少到4.3 dB,并且在作为线放时,其小信号增益从30 dB提高到37 dB,降噪及提高增益效应十分显著.     

石英基掺Yb3+光纤中Al3+共掺特性的研究

基于实验测试结果分析了用于大功率光纤激光器的石英基包层抽运掺Yb³⁺光纤中Al³⁺共掺的特性.揭示出在高掺Yb³⁺的石英基光纤中,共掺Al³⁺的摩尔浓度为Yb³⁺摩尔浓度的9—11倍时既可以减小Yb³⁺的浓度猝灭概率,又可以获得高吸收系数,同时还可更好地满足数值孔径的要求的结论.在此基础上利用MCVD设备并结合湿法掺杂工艺制作出多根石英基掺Yb³⁺光纤预制棒,对拉丝后光纤的相关参数测试表明,通过精确控制疏松层的沉积温度,掺Yb³⁺光纤在976 nm波长的吸收系数可高达620 dB/m,且重复性好.这一结论为共掺Al³⁺的掺Yb³⁺光纤制作提供了良好的借鉴作用. 关键词： 3+光纤')" href="#">石英基掺Yb³⁺光纤 3+共掺')" href="#">Al³⁺共掺 吸收系数 浓度猝灭     

Spectroscopic properties in Er Er3+/Yb3+Co-doped fluorophosphate glass

Using the technique of high-temperature melting, a new Er³⁺/Yb³⁺ co-doped fluorophosphate glass was prepared. The absorption and fluorescence spectra were investigated in depth. The effect of Er³⁺ and Yb³⁺ concentration on the spectroscopic properties of the glass sample was also discussed. According to the Judd-Ofelt theory, the oscillator strength was computed. The lifetime of ⁴I_13/2 level (τ_m) of Er³⁺ ions was 8.23 ms, and the full width at half maximum of the dominating emission peak was 68 nm at 1.53 τ_m. The large stimulated emission cross section of the Er³⁺ was calculated by the McCumber theory. The spectroscopic properties of Er³⁺ ion were compared with those in different glasses. The full width at half maximum and σ_e are larger than those of other glass hosts, indicating this studied glass may be a potentially useful candidate for high-gain erbium-doped fiber amplifier.     

Er3+，Er3+/Yb3+掺杂氟化镧超微材料的光谱特性与上转换发光

采用共沉淀法制备了Er³⁺掺杂和Er³⁺/Yb³⁺共掺杂LaF₃超微材料,所制备的样品的颗粒呈球形,尺寸为250nm左右.计算得到Er³⁺单掺杂样品中对应着⁴S_3/2和⁴F_9/2能级的发光量子效率分别为67.0%和71.9%.研究发现,随着Yb³⁺离子浓度的增加 关键词： 3+')" href="#">Er³⁺ 3+')" href="#">Yb³⁺ 发光 能量传递     

高效率掺Tm~(3+)双包层光纤及光纤激光器的研制

掺Tm3+光纤激光器有着广泛的应用前景,而掺Tm3+光纤是其核心与关键.本文采用改进的化学汽相沉积(MCVD)工艺和气相液相复合掺杂技术,在MCVD机车上实现了掺Tm3+石英光纤预制棒的制备,并制备了掺Tm3+石英双包层光纤(芯包比为10/125).利用上述光纤搭建直腔型全光纤激光器,在波长为793nm的LD抽运下,获得激光光谱中心波长为2002 nm,最大的激光输出功率30.7 W,光纤斜率效率为59.32%.     

Er3+及Er3+/Yb3+共掺铋酸盐玻璃光谱性质研究

制备了Er³⁺及Er³⁺/Yb³⁺共掺铋酸盐玻璃，测试了样品的吸收光谱、荧光光谱.应用Judd-Oflet理论计算了Er³⁺在铋酸盐玻璃中的光谱强度参数，分别为Ω₂=(5.47—2.92)×10^-20cm²，Ω₄=(2.16—1.22)×10^-20cm², 关键词： 3+')" href="#">Er³⁺ 铋酸盐玻璃 3+/Yb³⁺共掺')" href="#">Er³⁺/Yb³⁺共掺 光谱性质     

Up-conversion photoluminescence characteristics of Yb3+:Er3+:Tm3+ co-doped borosilicate glasses

Yb3+:Er3+:Tm3+ co-doped borosilicate glasses are prepared.Their strong up-conversion photoluminescence spectra in a range from ultra-violet to near-infrared,which are excited by a 978-nm laser diode,are measured,and the mechanisms of energy transfer among Yb3+,Er3+ and Tm3+ ions are discussed.The results show that there is an unexpected wavelength at 900-nm emission from Yb3+ Stark splitting levels to pump Tm3+ ions and there exists an optimum pump power.The concentration of the Tm3+ dopant gives rise to a prominent effect on the intensity of visible and near-infrared emissions for the Yb3+:Er3+:Tm3+ co-doped borosilicate glasses.     

Upconversion properties of Er^3＋/Yb^3＋ co-doped TeO2-Nb2O5-Li2O glasses

The Er^3＋/Yb^3＋ co-doped TeO2-Nb2O5-Li2O glass is prepared by conventional melting method, and its upconversion spectra are measured. The intense green upconversion luminescence upon excitation with a 976 nm laser diode is observed with the naked eyes. The dependence of luminescence intensity on the ratio of Yb^3＋/Er^3＋ is discussed in detail, and the relationship between the ratio of green luminescence intensity to red luminescence intensity and the ratio of Yb^3＋/Er^3＋ is also studied, The luminescence intensity increases with the ratio of Yb^3＋/Er^3＋ increasing. The ratio of Yb^3＋/Er^3＋ plays a more important role than the concentration of Er^3＋ in determining the upconversion luminescence intensity. The ratio of green luminescence intensity to red luminescence intensity reaches a maximum when ratio of Yb^3＋/Er^3＋ is 3. Thus the glass could be one of the potential candidates for LD pumping solid-state lasers.     

Comparison of selected optical properties of oxyfluoride glass fibers doped with Er3+ and co-doped with Er3+ Yb3+

The method of manufacturing and spectroscopic evaluation of the Er³⁺ ions doped and Er³⁺–Yb³⁺co-doped SiO₂–Al₂O₃–Na₂CO₃–CaO–PbO–PbF₂ oxyfluoride glass fibers is presented in the paper. Both optically active elements erbium and ytterbium were introduced into the batch in the form of fluorides. The X-ray diffraction (XRD) technique was applied at each stage of fibers manufacturing in order to control an amorphous structure of the preforms and fibers. Optical studies of glass preforms and fibers (reflection/transmission, absorption, emission, and excited state absorption (ESA)) were directed to examine their suitability as fiber amplifiers at 1.55 μm band.