Er-Yb共掺双包层光纤的研制

报道了溶液掺杂法制备Er-Yb共掺双包层光纤的技术.采用改进的化学汽相沉积研制工艺,制作了SiO2-P2O5-F的光纤阻挡层和SiO2-GeO2-P2O5的疏松芯层,利用疏松芯层在YbCl3、ErCl3溶液中的浸泡吸收作用,成功研制出Er、Yb离子浓度比分别为1∶13和1∶8两个光纤样品,其中样品2在976 nm泵浦波长处的有效吸收系数最大达到2 dB/m,分析和讨论了光纤的损耗谱和荧光特性.     

Yb/P/Al共掺双包层光纤的制备与激光性能

采用改进化学汽相沉积结合溶液掺杂法制备了Yb/P/Al共掺的石英光纤预制棒,通过光纤芯层的组份和制备工艺的优化,实现了Yb3+的高浓度掺杂和均匀掺杂.预制棒芯层Yb2O3掺杂浓度达到～4wt.％,Yb3+在1 080 nm处荧光寿命为1 780μs.成功拉制出内包层截面形状为八边形的双包层光纤,纤芯直径为7.5 μm,包层吸收系数达到～5 dB/m@976 nm.利用拉制的掺镱双包层光纤开展了全光纤结构的掺镱光纤激光器性能测试实验,实现了5.15W的激光输出,斜率效率达到76％.     

高Yb~(3+)/Er~(3+)掺杂的磷基有源光纤材料的光谱性质

研究了Yb3+/Er3+共掺60P2O5-15BaO-10Al2O3-5ZnO-10R2O(R=Na,K)以P2O5为主体的磷基有源光纤材料的光谱性质,以及不同Yb3+/Er3+掺杂浓度对光谱性质的影响规律。当Er3+浓度为9.100×1019/cm3、Yb3+的掺杂浓度为5.407×1020/cm3、Yb3+/Er3+浓度比为6∶1时,玻璃样品在1 531 nm处的受激发射截面最大,为6.17×10-21cm2。同时,其荧光寿命为9.73 ms,荧光半高宽为53.16 nm,发射截面与半高宽的乘积为3.28×10-32m3,综合性能最佳。     

Yb3+掺杂浓度对Er3+/Yb3+共掺SiO2-Al2O3-La2O3玻璃光谱性质的影响

测量了不同Yb3+ 离子掺杂浓度下 ,Er3+ /Yb3+ 共掺SiO2 Al2 O3 La2O3玻璃的吸收光谱、荧光光谱和Yb3+离子2 F5/ 2 的能级寿命 ,应用迈克康伯 (McCumber)理论计算了Er3+ 的受激发射截面σemi,讨论了Yb3+ 离子浓度对其自身吸收性质、Er3+ 离子发光性质 ,以及Yb3+ →Er3+ 能量传递效率 (η)的影响 ,初步探明该基质玻璃中Yb3+ 离子掺杂数浓度的最佳范围为 3 .94× 1 0 2 0 cm- 3至 5 .92× 1 0 2 0 cm- 3,在此掺杂范围内 ,Yb3+ 离子的最大吸收系数为9.8cm- 1 ,Er3+ 的峰值发射截面和Yb3+ →Er3+ 能量传递效率 (η)分别为 0 64× 1 0 - 2 4 m2 和 92 %。     

Er3+单掺和Er3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的光谱性质及能量传递

采用高温熔融法制备了新型Er3+单掺和Er3 +/Yb3+共掺的TeO2-Bi2O3-SiO2-B2O3玻璃,测试并分析了样品的吸收光谱、发射光谱以及Er3 +/Yb3共掺杂样品的发射光谱和荧光寿命.计算出了玻璃的J-O强度系数Ωt(t=2,4,6);系统讨论了Er3+/Yb3+共掺杂样品在808 nm激光激发下,Yb...     

用锥光纤微球研究Er~(3+)/Yb~(3+)共掺氟氧玻璃陶瓷的发光特性

采用高温煅烧法制备了Er3+/Yb3+共掺的氟氧玻璃陶瓷新材料(41.2SiO2-29.4Al2O3-17.6Na2CO3-11.8LaF3-0.5ErF3-2.5YbF3),并制作了透明带柄微球.提出了用锥光纤微球耦合系统研究Er3+/Yb3+共掺的氟氧玻璃陶瓷材料发光特性的新方法.它具有所需激发光功率低、制备简便和便于测试的特点.用锥光纤作为耦合器将976 nm激光高效耦合入微球,并将产生的荧光和激光耦合出微球输到光谱分析仪,测量到了强的522,545和657 nm上转换荧光,也测到Er3+产生的1562 nm激光振荡光谱图.分析了Er3+/Yb3+共掺氟氧玻璃陶瓷微球中Er3+上转换发光的机理、发光效率高的机理,分析了在氟氧玻璃陶瓷微球中产生激光振荡阈值比在SiO2基质微球中高的机理.     

Er3+/Yb3+共掺碲钨酸盐玻璃的光谱性质和热稳定性的研究

制备了Er3+ 和Yb3+ 共掺的碲钨酸盐玻璃样品 6 5TeO2 2 5WO3 10RmOn(RmOn =PbO ,BaO) ,(6 5 +x)TeO2 (2 5 x)WO3 10La2 O3(x=0 ,5 ,10 ) ,(6 0 +x)TeO2 (30 x)WO3 10Bi2 O3(x =0 ,5 ,10 ) .测试了玻璃样品的吸收光谱、荧光光谱、能级寿命及热稳定性能 .结果表明除含Bi2 O3的碲钨酸盐玻璃外 ,其余玻璃样品均没出现析晶开始温度 (Tx) ,说明碲钨酸盐是一种适合于光纤拉制的玻璃基质材料 .应用Judd Ofelt理论计算了强度参数Ωt(t =2 ,4 ,6 ) ,研究表明Ω2 在碲钨酸盐玻璃中主要受到Er O键的共价性的影响 ,而Er3+ 离子周围配位场的非对称性影响可以忽略 .测得了Er3+ 在 1 5 μm发射谱的荧光半高宽 (FWHM =71— 77nm )和Er3+ 的4 I1 3 2 能级寿命 (τm =3— 3 .4ms) .应用McCumber理论计算了Er3+ 在 1. 5 μm处的受激发射截面 (σpeak=0 . 6 8— 1. 0 3× 10 - 2 0 cm2 ) .比较了Er3+ 在不同玻璃基质里的 1. 5 μm荧光带宽和发射截面 ,研究结果表明碲钨酸盐玻璃是一种制备宽带光纤放大器的理想基质材料 .     

Yb3+和Er3+共掺杂的Y2O3,Y2O2S和NaYS2粉末材料的上转换发光

在980 nm LED激光器激发下,研究了Yb3+-Er3+共掺杂的Y2O3,Y2O2S和NaYS2粉末材料的上转换发射特性。比较了Y2O3∶0.20 Yb3+,0.03Er3+和Y2O2S∶0.20 Yb3+,0.03Er3+以及NaYS2:0.20 Yb3+,0.03Er3+粉末样品的上转换发光光谱,探讨了Er3+上转换发射对基质的依赖性,分析了S2--Yb3+和S2--Er3+电荷转移态对Yb3+-Er3+间能量传递和能级间跃迁几率的影响,借助于能级图解释了在不同基质中Yb3+-Er3+间的能量传递和Er3+的上转换发光机制。     

Yb掺杂对Er/Yb共掺Al2O3薄膜光致荧光性能的影响

采用反应射频磁控溅射技术,通过调整溅射靶面上金属Er和Yb的面积比例制备出了不同Yb含量的Er／Yb共掺Al2O3薄膜,重点探讨了薄膜制备过程中Er、Yb成分比例控制的可靠性及Yb的掺杂浓度对Er／Yb共掺Al2O3薄膜室温光致荧光谱强度及峰型的影响。利用卢瑟福背散射谱(RBS)和电子能谱(EDX)对薄膜成分进行的分析表明：薄膜中Er、Yb成分的比例与实际的Er、Yb靶面积比基本一致。薄膜经过1000℃退火2h的室温光致发光谱表明：Yb掺杂显著提高了薄膜的光致荧光强度,当Yb／Er靶面积比为4：1时,光致荧光强度和半峰全宽最大。研究结果表明：对于Al2O3薄膜,合适的Yb／Er浓度,不仅可以显著改善薄膜的发光效率,而且可以增加频带带宽。     

球磨法对不同基质上转换发光的影响

分别利用高温固相法和高能球磨法,在反应温度为1 100℃、反应时间为2 h的条件下合成了以Y2O3、La2O3、LiTaO3为基质的双掺和三掺Tm3+、Er3+、Yb3+发光粉。XRD测试结果表明,高能球磨法制备的Y2O3、La2O3、LiTaO3材料的相纯度高于高温固相法。用980 nm红外激光分别对两种合成方法制得的样品粉末进行发光性质的检测,结果表明高能球磨法制得样品的发光强度高于高温固相法样品。不同基质样品的上转换发光性质表现为:Tm3+、Yb3+掺杂呈蓝光;Er3+、Yb3+掺杂呈黄光;Tm3+、Er3+、Yb3+三掺样品的发光减弱,颜色可调。     

Er3+/Yb3+共掺碲硼硅酸盐玻璃的光谱性质和热稳定性研究

制备了系列Er3+/Yb3+共掺碲硼硅酸盐玻璃样品(85-x)TeO2-15B2O3-xSiO2(TBS X=0,5,10,15,20 mol%).测试和分析了样品的吸收光谱、荧光光谱、能级寿命、红外透射光谱及差热特性.并通过对Er3+离子4I13/2→4I15/2跃迁发射谱线的高斯拟合,设计了一个简单的四能级结构估算了Er3+离子4I13/2和4I15/2能级在碲硼硅酸盐中的Stark分裂情况.研究表明SiO2的引入能有效地改善玻璃的热稳定性和光谱性能,玻璃析晶温度Tx与玻璃转变温度Tg之差(△T=Tx-Tg)可达178℃,说明碲硼硅酸盐是一种适合于光纤拉制的玻璃基质材料.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TBS玻璃系统具有较好的带宽性能,是一种优良的宽带光纤放大器候选基质材料.     

EDWA用基础玻璃的光谱特性研究

制备了掺Er3+和Er3+/Yb3+共掺的可用于EDWA(掺铒波导放大器)的Na2O-B2O3-SiO2玻璃.吸收光谱特性表明:不同掺杂Er2O3浓度基础玻璃峰位置基本相同,但玻璃在相同波长处的吸收率随着Er2O3浓度的增加而增大;光敏剂Yb2O3的加入明显增大了样品在978 nm处的吸收面积;荧光光谱特性表明:随着Er2O3浓度的增加玻璃在1536 nm处的荧光半高宽(FWHM)由80 nm减小到40 nm,从而确定本体系的Er2O3掺杂浓度为0.2 mol%左右较好.     

Er3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃陶瓷的光谱性质

利用熔融淬火法在900℃下成功制备出原料比为60TeO2 -10CaF2 -25 H3 BO3-1 Er2 O3-4Yb2 O3的Er3+/Yb3+共掺杂透明玻璃陶瓷.利用XRD和TEM验证了玻璃陶瓷中存在Er2Te5O13纳米微晶,并由Raman测试得知其声子能量为886 cm-1.分别测量了其上转换和下转换发射谱,...     

氧化物纳米材料Y2O3:(Yb3+,Er3+)上转换发光性质的研究

以Y2O3,Yb2O3,Er2O3为原料,利用燃烧法分别制备了Y2O3:Er3 和Y2O3:(Yb3 ,Er3 )两种纳米材料和相应的体材料Y2O3:(Yb3 ,Er3 ).用发射波长为978 nm的半导体激光器和日立F-4500荧光分析仪测量了它们的上转换发光,得到纳米材料Y2O3:Er3 的上转换发光主要为绿色上转换发射而纳米材料Y2O3:(Yb3 ,Er3 )主要为红色上转换发射,而后者与激活离子掺杂浓度相同的体材料Y2O3:(Yb3 ,Er3 )的上转换发射相比较,体材料以绿色上转换发射为主、红色上转换发射很弱.     

Er~(3+)及Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂ZrO_2-Al_2O_3的制备及发光性质

采用共沉淀法制备了纳米晶ZrO2-Al2O3∶Er3+发光粉体.所制备的粉体室温下具有Er3+离子特征荧光发射,主发射在绿光,其中位于547nm、560nm的绿光最强,并得出稀土离子与基质之间有能量传递.对不同煅烧温度下的样品研究表明:因不同温度下所制得的样品晶相不同.研究了纳米晶ZrO2-Al2O3∶Er3+及ZrO2-Al2O3∶Er3+/Yb3+的上转换发光,并分析了上转换的跃迁机制.发现ZrO2-Al2O3∶Er3+的绿光为双光子过程,而ZrO2-Al2O3∶Er3+、Yb3+的上转换光谱中,红光和绿光也为双光子过程,而极弱的蓝光为三光子过程.讨论了Er3+的浓度猝灭现象.最适宜掺杂浓度的原子分数为2%(Er3+/Zr4+).     

Er3+/Yb3+共掺杂纯氧化物材料上转换发光特性的研究

对实验制备的Er3 /Yb3 共掺杂3CaO-Al2O3-3SiO2样品在980激发下的上转换发光特性进行了研究, 检测到由处于激发态能级2H11/2, 4S3/2和4F9/2的Er3 离子分别向基态4I15/2跃迁时发出的波长依次为523, 547和656 nm的上转换发光. 做出了上转换发光强度与激发功率关系的曲线图, 并结合测得的声子能量对相应跃迁机制进行了分析, 发现上转换过程中Yb3 对的敏化作用起主要作用.     

高光强激发下Er3+/Yb3+共掺TiBa玻璃的绿光上转换发光

制备了Er3+Yb3+共掺微米级高折射率TiBa玻璃颗粒和微球,玻璃基材主要成分为TiO2BaCO3Ba(NO3)2CaCO3SiO2等,掺入1mol%Er2O3+3mol%Yb2O3.用976nm激光激发测量了它们的上转换绿光发射,发现当抽运功率大于30mW(功率密度约为1000W·cm-2)时,524nm峰的强度大于547nm峰的强度,随功率的增大,其强度差越来越大,实验判断,这是由于材料吸收抽运光而升温所致 关键词： 上转换发光 掺Er3+Yb3+玻璃 微球     

大模场面积掺镱双包层光纤研究

采用改进的化学汽相沉积工艺,沉积了光纤阻挡层和疏松层.结合溶液掺杂技术,研究了疏松层沉积温度、镱铝共掺工艺条件对掺镱浓度的影响,研究了大模场面积纤芯的制备工艺,实现了高浓度大模场面积掺镱双包层光纤的研制.测量并分析了光纤的光学性能参数及其激光特性,光纤芯径达到30 μm,纤芯摻镱浓度提高到4 000 ppm以上,芯数值孔径降至0.07,光纤的模场面积从113 μm2 提高到1 256 μm2,光纤的非线性效应阈值功率由12 W提高到大于128 W.     

铒镱共掺特性对光放大器增益和噪声系数的影响

基于速率方程和光传输方程,对双包层铒镱共掺光纤放大器进行了研究,数值模拟分析了Er3 浓度和Yb3 浓度的变化对光纤放大器增益和噪声系数的影响.结果表明,Er3 浓度较低时,有较好的噪声特性;同时,较低的Yb3 浓度有助于提高增益,并且存在一个增益最大的最佳Er3 浓度值.     

溶胶-凝胶法制备铒、镱共掺杂氧化钇

以Y2O3、Yb2O3和Er2O3为原料,控制溶液的pH值为3～4,采用溶胶-凝胶法制备出Er、Yb2：Y2O3多晶粉体。对所得到的粉体进行XRD测试,结果表明最佳煅烧温度为l000℃,并且晶化完全。经过差热-热重分析表明,粉体在1000℃煅烧后不再失重。荧光光谱分析发现,荧光发射的最强峰位于1530nm处,是Er^3＋4I13／2-^4I15／2谱项导致的荧光发射。