镱铒共掺Al2O3薄膜光致发光特性优化

用中频磁控溅射方法在SiO2/Si基底上制备了五组固定掺铒浓度不同镱铒浓度比率的镱铒共掺Al2O3薄膜样品.室温下测量了薄膜在1.430 μm~1.630 μm波段范围内光致发光光谱.研究发现,镱的掺入有效地提高了三价铒离子的光致发光强度,最优的镱铒掺杂为：掺铒0.33 mol%,Yb3+∶Er3+=10∶1,比相同掺铒浓度单掺铒样品光致发光峰值强度增强40倍;确定的掺铒浓度,有着固定的最佳镱铒浓度比率,主要是镱铒离子间的正向和反向能量传递相互作用的结果,但最佳镱铒浓度比率随着掺铒浓度的增加呈现下降趋势;单掺铒薄膜的光致发光峰值强度随掺铒浓度呈现近Gauss形状变化,而最佳镱铒共掺样品的光致发光峰值强度随掺铒浓度呈现了倒Gauss形状变化.     

铒镱共掺光纤放大器的高温老化输出功率

对1550 nm铒镱共掺光纤放大器不同温度下的输出功率以及经过高温老化后的输出功率和光谱进行了实验研究.通过对比高温和常温下铒镱共掺光纤放大器的输出功率随泵浦功率的变化曲线,得出铒镱共掺光纤放大器在高温环境工作可提高输出功率,且不同长度的增益光纤对温度的敏感性不同的结论.以Arrhenius模型为加速老化模型对增益光纤...     

掺铒、镱铒共掺杂硅酸盐玻璃光致发光强度随泵浦波长的变化

利用半导体激光器的红移特性,测量了掺饵、镱铒共掺杂硅酸盐玻璃样品的光致发光强度随泵浦波长的变化。实验结果表明,掺铒硅酸盐玻璃样品的最佳泵浦波长为981.6nm,镱铒共掺杂硅酸盐玻璃样品的最佳泵浦波长为972.1nm;两种样品的-3dB带宽分别为3 6nm和7.4nm。     

镱铒共掺硼硅酸盐玻璃可见光波段扎得-奥菲而特理论分析

采用高温烧结工艺制备了多种掺杂浓度的掺铒硼硅酸盐玻璃、镱铒共掺硼硅酸盐玻璃样品.依据扎得-奥菲而特(Judd-Ofelt,J-O)理论计算了三价铒离子扎得-奥菲而特强度参量Ωk(k=2,4,6)和自发辐射寿命、自发辐射跃迁几率、荧光分支比、谱线强度等参量.用麦克库玻(McCumber)理论分析了镱铒共掺硼硅酸盐玻璃铒离子上转换红光(4F9/2→I15/2)、绿光(2>H11/2→I15/2)的受激发射截面.结果表明,随着掺铒硼硅酸盐玻璃中铒离子浓度的增加,扎得-奥菲而特参量Ω2变小;镱铒共掺硼硅酸盐玻璃的Ω2则随掺镱浓度的提高而增大,且高于已有的硅酸盐、氟化物、铋酸盐玻璃的相应值,同时上转换红光和绿光的受激发射截面略有增加.     

915nm泵浦混合掺铒/铒镱共掺双包层光纤放大器

研究了一种混合掺铒/铒镱共掺光纤放大器,用掺铒光纤放大器作为输入信号的预放大器,用铒镱共掺双包层光纤放大器作为主放大器。掺铒光纤放大器采用20m长掺铒光纤作为增益介质,采用最大输出功率318mW的单模半导体激光器二极管作为泵浦源,预放大器获得的最大输出功率是113mW。铒镱共掺光纤放大器采用14m长铒镱共掺双包层光纤作为增益介质,采用2个915nm多模半导体激光二极管作为泵浦源,在输入信号功率为10mW、信号波长1555nm时,混合光纤放大器获得了最大输出功率为32.04dBm,即1.6W,与此相应的混合光纤放大器的光-光转换效率为18.5%。     

高掺铒硅酸盐玻璃样品净增益特性测量

实验测量了高掺铒硅酸盐玻璃样品的吸收谱、光致发光谱,计算出信号光的净增益。结果表明:随泵浦功率的增大,净增益先呈线性增加后逐渐出现饱和;对样品的掺铒浓度、泵浦功率进行了比较优化;掺铒浓度0.8at%的样品得到了最大3.9dB的净增益。     

温度对掺铒光纤光谱特性影响研究

不断提高以掺铒光纤为核心的光纤器件功率是研究与应用领域中的一个重要课题。高功率光纤器件内能量聚集会发热升温,造成器件光谱参数性能显著变化,进而造成以掺铒光纤为核心的光学器件的性能发生显著变化。因此对掺铒光纤在大温度范围下的光谱性能进行研究具有重要意义。利用斯塔克能级展宽理论建立了掺铒光纤吸收系数与温度的关系模型,在此基础上结合McCumber理论仿真计算了掺铒光纤荧光寿命与温度的关系。以OFS-MP980型掺铒光纤为实验对象,测量了掺铒光纤在常温至900 ℃范围内的吸收光谱、发射光谱。结果表明,温度升高造成980 nm波段吸收系数整体下降,且吸收系数的峰值波长增加,平均增加率0.625 nm/100 ℃。1 530 nm波段吸收系数整体展宽,且峰值吸收系数下降,平均下降率为-0.19 dB/100 ℃。600 ℃以内荧光寿命随温度呈近似线性下降,下降率为-0.23 ms/100 ℃。600 ℃以内理论模型能够反应温度造成峰值吸收系数、荧光寿命近似线性变化的趋势。     

碱土金属离子对掺铒磷酸盐玻璃除水性质的影响

以掺铒磷酸盐玻璃中铒离子寿命随OH含量变化为依据,系统研究了碱土金属离子类型和含量对磷酸盐铒玻璃除水性质的影响。结果表明,采用通干燥O2和CCl4除水工艺可有效降低玻璃中OH含量,除水效果在通气的最初阶段最为明显,玻璃中OH含量降低速率随通气时间延长而减慢,最终趋于动态平衡。值得指出的是,在相同通气时间,磷酸盐铒玻璃的荧光寿命随碱土金属离子半径增大而减短。含有较高浓度碱土金属离子的磷酸盐铒玻璃具有较短的荧光寿命,并且在停止通气后熔体重新吸水的能力变大。     

镱铒共掺Al2O3薄膜激光退火研究

讨论了激光退火工艺参量对镱铒共掺Al2O3薄膜表面形貌和退火均匀性的影响。薄膜样品被置放于衰减扩束透镜的3倍焦距位置时,薄膜上8 mm半径区域内近似均匀退火;退火时间为32 s时,表面形貌与退火前基本相同。阈值退火功率为5 W,最佳退火功率为20 W。对相同工艺制备的镱铒共掺Al2O3薄膜分别进行CO2激光退火和热退火处理,光致发光(PL)谱测量表明,前者峰值强度比后者强10倍以上,并且热退火光致发光强度随抽运功率增加出现饱和、下降,而激光退火近似随抽运功率单调线性增强。     

辅腔泵浦高功率铒镱共掺光纤激光器实验研究

铒镱共掺光纤激光器的功率提高主要受热效应和镱波段放大的自发辐射的限制。为了提高铒镱共掺光纤激光器的输出功率,设计了液冷散热结构并采用辅腔泵浦法进行实验研究。结果表明,采用2.1 m长的大模面积铒镱共掺双包层光纤时,在47.5 W的泵浦功率下得到了波长为1 548.9 nm、最高功率为21.6 W的输出,综合泵浦转化效率为45.7%;辅助腔中镱波段振荡建立前后的斜率效率分别为48.4%和56.2%。     

两片掺铒玻璃样品级联荧光光谱的实验研究

介绍一种掺铒玻璃样品的制作方法，实验测量了单片及两片掺铒玻璃样品的荧光特性.结果表明：两片掺铒玻璃样品级联的荧光强度比单片掺铒玻璃样品的荧光强度高，半值宽度与高浓度单片样品的半值宽度近似相等；在两片掺铒玻璃样品级联的形式中，浓度高的样品靠近抽运光源时的荧光强度比浓度低的样品靠近抽运光源时的荧光强度高；两种低浓度样品组合的荧光强度相对于其单片样品荧光强度的增幅比两种高浓度样品组合的荧光强度相对于其单片样品荧光强度的增幅要高. 关键词： 掺铒玻璃样品 级联 荧光光谱强度 半值宽度     

铒镱共掺微环谐振器的放大特性分析

对铒镱共掺微环谐振器的放大特性进行了理论分析,给出了器件的传递函数和功率增益的公式.在抽运光波长为0.98 μm、信号光中心工作波长为1.55μm的情况下,分析了抽运光功率、信号光功率、铒镱掺杂浓度、微环与信道间的振幅耦合比率对放大器放大特性的影响,给出了上下信道的传输光谱,并对其结构进行了优化设计.模拟结果表明,与同等长度的直条形铒镱共掺波导放大器相比,该器件町获得更高的信号光增益,选取Ppo=8 mW,Pso=36.5μw,NEr=1×1026m-3,NYb=3×1027m-3时,该器件可容易地获得11.6 dB以上共至高达60 dB的信号光功率增益.这种强放大功能的铒镱共掺微环谐振型放大器,将更有利于器件在尺寸上的小型化、集成化.     

基于铒镱共掺光纤光栅光学上转换的实验研究

通过载氢和紫外光曝光在铒镱共掺光纤上制作了光纤光栅,当波长为976.4nm的半导体连续激光泵浦该光栅时,在只有4mW的抽运功率水平下,便可以观察到显著的上转换蓝绿光辐射,随泵浦功率的增加,辐射强度也在增加。通过单色仪和光电倍增管记录到了绿光、蓝光、紫光和紫外等多波长的上转换辐射光。利用显微镜数码相片证实在同种铒镱共掺光纤中没有上转换现象。     

双向掺铒光纤放大器的特性分析

讨论了双向掺铒光纤放大器的结构方案,利用考虑放大的自发辐和北员耗影响的双向掺铒光纤放大器稳态放大速率方程模型分析的增益与掺铒光纤长度、输入信号光功率、帛运光功率及抽运方式等参数之间的关系,研究了单向和双向等功率抽运下正反向噪声系数随正反向信号光输入功率的变化行为。     

荧光俘获效应对掺铒氧化物玻璃光谱性质的影响

测试了不同掺杂浓度和样品厚度下掺铒磷酸盐和碲酸盐玻璃的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命,计算了Er3+离子在1.53 μm处的吸收截面(σa)、发射截面(σe)、自发辐射跃迁概率(Arad)、辐射跃迁寿命(τrad)、以及辐射跃迁量子效率(η)等光谱参数.讨论了荧光俘获效应对掺铒磷酸盐和碲酸盐玻璃光谱性质及光谱参数的影响.结果表明即使在铒离子低掺杂浓度(0.1 mol% Er2O3)下,荧光俘获效应也普遍存在于掺铒玻璃材料中,使得荧光寿命(τf)和荧光半高宽(FWHM)随样品的厚度和铒离子掺杂浓度增加而增大,导致碲酸盐和磷酸盐玻璃中τf分别增加11%-37%和6%-17%,FWHM分别增加15%-64%和11%-55%,使得掺铒玻璃材料的放大品性参数(σe×FWHM) 也相应被估高.由于铒离子在碲酸盐玻璃中在1.53 μm处吸收和发射截面重叠面积较大,加之铒离子在前者基质中的发射截面高于后者,使得掺铒碲酸盐玻璃中的荧光俘获效应高于磷酸盐玻璃.     

铒镱共掺光波导激光器的稳态特性

从光波导激光器的工作理论出发,研究了铒镱共掺磷酸盐波导激光器的稳态特性。利用重叠因子简化了980 nm光抽运的铒镱共掺波导激光器四能级模型的速率-传输方程;在忽略自发辐射的情况下,利用数值模拟的方法,得到了铒镱共掺波导激光器的输出与Er³⁺/Yb³⁺离子浓度、泵浦功率、波导长度等参量之间的关系曲线。理论分析结果表明,选择合适的铒镱离子浓度是制作铒镱共掺波导激光器的关键。采用980 nm波长的泵浦光,泵浦功率为80 mW,Er³⁺浓度取20×10²⁶/m³左右,Yb³⁺/Er³⁺浓度比为7~10,波导长度为20 cm左右时,可以得到最大输出光功率。     

掺铒光波导放大器的速率方程分析

用重合积分的方法 ,分析了描述掺铒光波导放大器 (EDWA)的速率方程 ,得到了 980nm波段抽运的掺铒光波导放大器增益的隐式解析解 ,在此基础上得到了抽运阈值功率的解析表达式。计算了掺铒平面光波导放大器中的光场与铒掺杂浓度分布的重叠因子。讨论了铒掺杂浓度对抽运阈值功率的影响及抽运功率对增益的影响。     

两段级联掺铒光纤放大器的优化研究

基于Giles模型,研究了980 nm和1480 nm泵浦的两段级联掺铒光纤放大器(EDFA)的设计,得出了掺铒光纤(EDF)的最佳长度和光隔离器的最佳位置随泵浦功率和信号功率的变化关系.比较980 nm和1480 nm泵浦的两段级联EDFA,可以发现,前者的最佳EDF长度短,而光隔离器最佳位置距EDFA输入端远.     

掺铒磷酸盐玻璃波导放大器的特性研究

研究了掺铒磷酸盐玻璃波导放大器的特性。利用重叠因子将980nm光抽运的掺铒玻璃波导放大器四能级模型的速率-传输方程进行化简,在考虑上转换效应和放大自发发射的情况下．利用数值模拟的方法,得到了掺铒玻璃波导放大器的增益与Er^3 离子浓度、抽运功率、波导长度等参量之间的关系曲线;同时模拟出放大自发发射曲线并与实验测量结果进行比较。结果表明在考虑上转换效应和放大自发发射的情况下,理论结果和实验测量结果是一致的。同时看到,选择合适的铒离子浓度是制作掺铒玻璃波导放大器的关键;并且为了全面发挥掺铒玻璃波导放大器的性能,需要抽运功率、波导长度等各个参量配合起来。     

铒纤长度对掺铒光源性能影响的实验研究

实验演示了铒纤长度的选择对1550 nm双通后向超荧光掺铒光纤光源(DPB SFS)的平均波长以及谱宽性能的影响,特别是对平均波长稳定性的影响,实验分析了－20℃~60℃之间光源固有平均波长的变化,最终得到了铒纤固有热系数以及整个样机的平均波长稳定性随铒纤长度变化的实验曲线,对超荧光掺铒光纤光源的器件选择和优化设计具有重要参考价值.