用于1.5μm光波导放大器的高浓度Er3+掺杂玻璃

制备了用于 1.5μm光波导放大器高浓度掺杂 Er3 的氟铝酸盐、氟锆酸盐及磷酸盐玻璃。在 0 .80μm和 0 .98μm连续激光二极管激发下分析比较了这三种玻璃 1.5μm发射的光谱特性、浓度猝灭及其机制。研究表明 :由于在 0 .98μm激发下 ,激发态吸收较 0 .80μm激发下小得多 ,因而其 1.5μm荧光发射量子效率也比 0 .80μm激发下高得多 ;氟铝酸盐玻璃具有最大的荧光强度和最小的浓度猝灭效应 ,是理想的 1.5μm光波导放大器基质玻璃材料     

1.32μm泵浦下多模光纤受激喇曼散射

本文报道在1.32μm声光Q开关Nd:YAG激光器泵浦下,从多模光纤中获得由受激喇曼散射及四光子混频产生的宽带非线性散射谱的实验。结果表明,在1.32μm泵浦下产生了明显的连续谱本底,并认为它是由光纤零材料色散区的宽带参量增益四光子混频产生的。观察到激光器1.34μm微弱输出在光纤中明显放大的新现象,并指出放大来自玻璃光纤的宽带喇曼增益。     

宽带波长可调固体染料光放大的实现

对有机染料4－Dieyanomethylene-2-methjyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran(DCM)掺杂的PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）以及DCM掺杂的PMMA／凝胶玻璃复合材料平面光波导中的放大自发辐射进行了研究。实验表明,通过合理地控制波导层的折射率及厚度,可以在较宽范围内选择放大自发辐射的波长,从而实现波长调谐,波长调谐范围可达30nm。该方法可应用于固体可调谐激光器及光放大器的宽带调谐。     

掺Tm~(3+)氟锆酸盐玻璃2μm发光特性

研究了Tm3+掺杂氟锆酸盐玻璃的2μm发光特性。通过吸收光谱,运用Judd-Ofelt(J-O)理论计算了J-O强度参量tΩ(t=2,4,6)以及Tm3+离子在玻璃中的自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射跃迁寿命等光谱参数。采用808 nm激光二极管(LD)抽运,获得了Tm3+离子在氟锆酸盐玻璃中的近2μm发射光谱。Tm3+离子在玻璃中的3F4→3H6跃迁峰值波长位于1.82μm处。研究表明,随着Tm3+离子浓度的增加,Tm3+离子之间发生明显的交叉弛豫过程(3H4→3F4,3F4→3H6),从而使得1.82μm处荧光强度明显增强,但当掺杂浓度进一步增加达到一定程度后,基于三能级稀土离子的浓度猝灭效应,该荧光强度明显降低。研究计算了氟锆酸盐玻璃中Tm3+…3F4→3H6跃迁对应的受激发射截面,结果表明,受激发射截面受Tm3+掺杂浓度的影响不大。     

Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺杂氟锗酸盐玻璃中红外光谱性质研究

研究了Ho~(3+)/Yb~(3+)掺杂的氟锗酸盐玻璃在980nm激光二极管抽运下的中红外2.0μm、2.85μm和可见上转换发光特性以及两种稀土离子之间的能量转移机理。在氟锗酸盐玻璃中掺杂1%(物质的量分数)Ho_2O_3和9%Yb_2O_3的样品中,获得了增强的中红外2.0μm和2.85μm发光。测得Ho~(3+)的2.0μm荧光寿命为6.19ms,理论计算得到Ho~(3+)在2023nm处最大发射截面面积为6.6×10-21 cm~2。研究结果表明,Ho~(3+)/Yb~(3+)掺杂的氟锗酸盐玻璃是一种合适的中红外2.0μm和2.85μm激光材料。     

锗酸盐玻璃中Yb3+/Tm3+/Ho3+掺杂浓度对2 μm发光的影响

为了研究锗酸盐玻璃中采用Yb3+/Tm3+/Ho3+三掺杂方式实现2 μm激光的可行性,研究了3种稀土离子的掺杂浓度对近2 μm发光的影响,从而对稀土离子掺杂浓度进行优化选择以确定理想的掺杂浓度.实验结果表明,在TmF3掺杂摩尔分数为1%时,随着Yb3+浓度的提高Ho3+的2 μm荧光强度增强;当TmF3掺杂摩尔分数为3%时,随着Yb3+浓度的提高Ho3+的2 μm荧光强度降低;随着Yb3+浓度的提高,Tm3+的近2 μm荧光发射会得到增强,且当Tm3+浓度较高时其发光更为明显,这相对削弱了Ho3+的2 μm荧光.Ho3+2 μm发光受Tm3+/Ho3+的浓度比值影响很大,即用980 nm光抽运三掺杂样品,无论Tm3+浓度单一提高还是Ho3+浓度单一降低,对于Ho3+的2μm荧光都是不利的.     

PbS量子点掺杂聚合物宽带光纤放大器

随着人工智能、大数据、云计算、物联网、移动电子等的发展，传统的稀土离子掺杂单芯单模光纤放大器承载的光纤通信系统的传输容量已经逐渐接近香农极限，需要发展新型材料体系，以拓宽光纤通信系统的传输容量。相比于稀土离子，量子点具有较宽的发光带宽、可调波长的发光特性，且量子点的发光性质可以通过多种化学手段调控，在量子点光放大器上显示出了宽带光放大特性，受到学术界和产业界的广泛关注。在该背景下，本文提出将化学合成的PbS/CdS核壳量子点与低损耗聚合物集成，获得量子点掺杂光纤放大器，实现近红外通信波段可调波长、宽带光放大特性。文章研究并揭示了影响固化后的聚合物纤芯连续性的因素和影响机制，提出了降低固化胶前驱体液面附加压力、固化收缩力、聚合物前驱体与光纤内壁的摩擦力，并提高抽真空产生的牵引力以获得连续光纤，在此基础上获得了基于热固化聚二甲基硅氧烷（PDMS）和光固化NOA61、NOA85固化胶的纤芯连续光纤，量子点光纤在1 530～1 630 nm获得了增益带宽达到100 nm以上的开关增益，最高增益达到6.5 dB。本文的研究结果将促进量子点光纤器件和宽带光通信技术的发展。     

稀土发光铁电薄膜的研究进展

稀土掺杂是提高光电功能材料性能的重要途径.把稀土掺杂铁电材料与稀土发光相结合,还可拓展出铁电材料的新性能,比如,选择合适的稀土元素掺入钛酸铋铁电材料,可使之在保持较好的铁电性能的同时,又显示良好的发光性能.近年来,这类在氧化物铁电材料中由于稀土离子掺杂产生光致发光特性的研究引起了人们的关注,有望研制集成发光铁电器件.本文简要介绍了稀土发光铁电材料的研究状况,重点介绍我们在稀土发光铁电薄膜方向的研究进展.我们的研究表明,稀土掺杂钛酸铋铁电薄膜同时具有较好的发光特性和铁电特性,这与其独特的成分构成和层状钙钛矿结构密切相关; Eu3+离子荧光结构探针可以为进一步研究Eu~(3+)掺杂铁电薄膜材料的结构与性能关系提供新思路;在某些铁电薄膜(如Pr离子掺杂的x(K_(1/2)Bi_(1/2))TiO_3-(1-x)(Na_(1/2)Bi_(1/2))TiO_3薄膜等)中掺入稀土离子后,稀土离子的发光可用于检测铁电薄膜中是否存在准同型相界;将ZnO纳米材料和金、银纳米颗粒与掺铕钛酸铋薄膜复合,可显著增强稀土发光.     

稀土掺杂材料的上转换发光

稀土掺杂材料的上转换发光是实现光波频率转换的重要途径,也是稀土掺杂发光材料研究的重要内容。本文从介绍与上转换相关的基本概念出发,阐述了稀土离子上转换发光的发展历史;对稀土离子掺杂材料的能量传递、激发态吸收、合作敏化、合作发光、双光子吸收激发及光子吸收雪崩等上转换发光机制进行了概述,并对各机制进行了比较;对不同稀土离子掺杂体系中上转换发光的机制进行了总结;对以往研究的稀土掺杂上转换发光材料的基质,包括粉体材料、晶体材料、非晶材料进行了概括;最后对影响稀土离子上转换发光效率的因素进行了分析,提出了在上转换发光材料的设计中应重点考虑基质对泵浦光及上转换发射光的吸收、基质材料的声子能量、稀土离子的掺杂方案及泵浦途径等因素。     

溶胶-凝胶法Er_2O_3薄膜的结构和光学特性

针对稀土Er掺杂Si光源中Er离子掺杂浓度低的问题,采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法在Si(100)和SiO2/Si(100)基片上旋涂法制备Er2O3光学薄膜,Er离子浓度与以前掺杂方法相比提高了2个数量级.900℃热处理获得单一立方结构的Er2O3薄膜材料.光致发光(PL)特性研究表明在654nm波长的激光泵浦下,Er2O3薄膜材料获得了1.535μm的发光峰,并具有较小的温度猝灭1/5.在SiO2/Si(100)基体上制备的Er2O3薄膜材料的光致发光强度比Si(100)基体上制备的薄膜提高2-3倍.研究结果表明具有强光致发光特性的Er2O3薄膜是一种有前景的硅基光源和放大器材料.     

金刚石薄膜电致发光研究

报道了金刚石薄膜电致发光现象.为进一步提高金刚石薄膜蓝区电致发光强度,分别采用了硼氮双掺杂法和稀土掺杂法制备出了金刚石薄膜电致发光器件,并采用低电容率的本征金刚石薄膜和氧化硅薄膜为绝缘层的夹层式器件结构.研究结果显示:采用稀土铈掺杂可以有效地提高金刚石薄膜蓝区电致发光强度,其蓝区最大电致发光强度可达3.5 cd/m2;采用低电容率绝缘膜的夹层式结构,能有效地提高电子进入发光层时的能量,并有助于提高器件发光的稳定性和发光寿命.     

宽带光参量放大过程中的转换效率提升

建立了宽带光参量放大数值模拟平台,并基于此对宽带光参量放大系统的能量转换效率提升进行优化设计,根据模拟计算结果可以对实验中能够达到的最优化能量转换效率进行预判。建立了验证实验平台并进行了实验,研究并攻克了实验中遇到的参量荧光抑制、信号光,泵浦光空间精确匹配、脉宽精确匹配、时间波形整形等关键技术难点。在抑制参量荧光的同时实现了宽带光参量放大过程能量转换效率的提升,在单级宽带光参量放大过程中获得了30%的能量转换效率。     

一种新型稀土配合物Tb(m-benzoicacid)3的发光特性的研究

研究了一种新型稀土配合物发光材料 ,对苯甲酸铽Tb(m benzoicacid) 3 的发光特性。以这种材料为掺杂剂 ,聚乙烯咔唑 (PVK)为基质材料制备了薄膜器件。通过对光谱的研究 ,发现在掺杂体系中 ,PVK与Tb(m benzoicacid) 3 之间存在有效的能量传递 ,能量传递效率与铽配合物的掺杂浓度有关 ,随着Tb配合物的掺杂浓度的增加 ,Tb的特征发光在掺杂体系中所占比重也相应增加 ,而PVK的发光相对明显减弱 ,当Tb(m benzoicacid) 3 :PVK的质量比高于 2 0 %时 ,整个体系的发光变为以Tb的发光为主 ,而PVK的发光基本猝灭了。以PVK :Tb(m benzoicacid) 3 掺杂体系为发光层 ,八羟基喹啉铝 (Alq)为电子传输层 ,制备了双层电致发光器件 ,器件的结构为ITO/PVK :Tb(m benzoicacid) 3 /Alq/LiF/Al,该器件的电致发光为三价铽离子的特征发光 ,在 2 1V的电压下 ,亮度可达 311nt。     

氧、硼、磷掺杂对氢化非晶硅中铒1.54μm发光的作用

利用等离子体增强化学气相淀积(PECVD)技术生长氧、硼、磷掺杂的氢化非晶硅薄膜.在室温下注入铒离子后研究三种掺杂元素对铒离子发光的作用.室温下观察到很强的光致发光现象.氧的引入并且和铒离子形成发光中心,提高了铒离子的发光强度.退火实验表明氧、硼、磷的掺杂补偿了材料中的缺陷,提高了氢的逃逸温度,改善材料的热稳定性,使材料的退火温度因掺杂元素的加入而提高,铒的发光得到增强.讨论了铒离子的发光机制.     

近中红外与1.06μm和1.54μm激光兼容隐身光子晶体研究

为实现飞行器高温部分的红外与激光兼容伪装,设计了一种基于一维光子晶体的近中红外与1.06μm和1.54μm激光兼容隐身材料。基于薄膜的传输矩阵法和异质结构理论,拓展了光子晶体的禁带宽度,使之覆盖近中红外波段;随后,利用掺杂原理,在光子晶体周期结构中引入了两种缺陷。结果显示,在1~5μm的带隙中出现了波长分别为1.06μm和1.54μm的缺陷模,反射率分别为1.21%和1.79%,这种具有"光谱挖空"特性的光子晶体可以实现近中红外与1.06μm和1.54μm激光兼容隐身。     

光子晶体增强中红外发光研究EI北大核心CSCD

稀土掺杂硫系玻璃是实现中红外发光的重要手段,通过在稀土掺杂硫系玻璃样品上构造光子晶体结构可以大大增强其发光效率。制备了Tm3+离子掺杂硫系玻璃样品并测试了其光谱特性,通过设计光子晶体结构来增强Tm3+离子跃迁产生的3.73 mm处的荧光强度。利用有限时域差分法(FDTD)进行运算,模拟结果表明,通过优化设计的光子晶体结构参数,掺杂样品在3.73 mm处的光子态密度相比于未采用光子晶体结构所产生的光子态密度有极大提高,计算其Purcell放大因子可达到未进行结构设计的50倍以上。光子态密度的极大提高以及Purcell放大因子为增强发光强度提供了理论依据,该研究结果对实现高效率中红外光源器件具有重要的指导意义。     

飞秒BBO光参量放大中闲频光二次谐波的产生

由于相位匹配条件和非线性晶体透光范围的限制，400nm蓝光抽运的飞秒β-BaB₂O₄（BBO）光参量放大（OPA）输出的参量光调谐范围有限，很难得到波长小于460nm的蓝光和近紫外光.实验采用1kHz钛宝石九通啁啾脉冲放大器的倍频蓝光作抽运光，超连续白光 作种子光，在Ⅰ类非共线相位匹配条件下，利用宽带的飞秒BBO OPA，在一定的实验参数下 获得了530—810nm放大的信号光，以及810nm—17μm波段范围的闲频光.与此同时 ，还获得了410—700nm连续可调的闲频光的二次谐波，其与闲频光层叠分布，单脉冲能量 为26μJ，转换效率大于5%.仅利用单块晶体的飞秒BBO OPA就可以获得410—810nm连 续可调的飞秒脉冲输出，从而为更多研究和应用的需要提供了重要的光源.对飞秒光参量放 大中闲频光二次谐波产生的条件也进行了理论分析. 关键词： 二次谐波 闲频光 非共线相位匹配 飞秒光参量放大     

多孔硅中的1.54μm光发射

本文报道了利用离子注入技术制备多孔硅中Er³⁺的1.54μm光发射发光材料的实验,并对样品的低温光致发光特性进行了实验研究。实验表明多孔硅中的Er³⁺发光与单晶硅中的Er³⁺发光(同样注入条件,退火工艺制备)相比,发光强度有成数量级的提高,同时发光峰更宽,伴线更丰富。     

光子晶体增强中红外发光研究

稀土掺杂硫系玻璃是实现中红外发光的重要手段,通过在稀土掺杂硫系玻璃样品上构造光子晶体结构可以大大增强其发光效率。制备了Tm3+离子掺杂硫系玻璃样品并测试了其光谱特性,通过设计光子晶体结构来增强Tm3+离子跃迁产生的3.73 mm处的荧光强度。利用有限时域差分法(FDTD)进行运算,模拟结果表明,通过优化设计的光子晶体结构参数,掺杂样品在3.73 mm处的光子态密度相比于未采用光子晶体结构所产生的光子态密度有极大提高,计算其Purcell放大因子可达到未进行结构设计的50倍以上。光子态密度的极大提高以及Purcell放大因子为增强发光强度提供了理论依据,该研究结果对实现高效率中红外光源器件具有重要的指导意义。     

Tm3+/Ho3+共掺镓铋酸盐玻璃1.47 μm发光特性和能量传递的研究

报道了Tm3+/Ho3+共掺的镓铋酸盐玻璃14Ga2O3-25Bi2O3-20GeO2-31PbO-10PbF2玻璃1.47μm(S波段)发光和能量传递特征,应用Judd-Ofelt理论计算了玻璃的强度参数Ω,(t=2,4,6),自发辐射概率 A、荧光分支比β,荧光辐射寿命τ等各项光谱参数以及有效荧光线宽△λeff和峰值发射截面σpeake.通过测量荧光光谱和荧光寿命研究了Ho3+离子掺杂浓度对Tm3+离子1.47μm波段发光性能的影响,分析了Tm3+和Ho3+之间的能量传递过程.结果表明一定浓度内Ho3+的共掺迅速降低了Tm3+:3 F4能级的粒子数,而对3H4能级粒子数影响不大,从而降低了3F4和3H4能级间布居数反转的难度,极大地提高了1.47 μm发光效率.研究表明镓铋酸盐玻璃是适用于S波段光纤放大器的一种潜在基质材料,而掺杂一定浓度的Ho3+离子有利于提高Tm3+离子在1.47μm波段的发光效率.