Ge20Sb15Se65硫系玻璃光子晶体光纤的中红外色散特性

硫系玻璃与石英玻璃相比具有高折射率(2.0～3.5)、低声子能量(<350cm-1)、优良的中远红外透过性能(可至25μm)等特性.本文制备了一种在中红外具有优良透过特性的无As环保型Ge20Sb15Se65硫系玻璃材料,以此为基质材料设计了一种三层空气孔结构光子晶体光纤,利用多极法对光纤的中红外色散特性进行了数值模拟,系统研究了结构参量孔径d、孔间距Λ以及d/Λ对其色散特性的影响.分析表明:通过改变包层空气孔直径d或空气孔间距Λ,可灵活的调节光子晶体光纤的零色散波长向短波或长波方向移动.通过优化结构参量发现,当Λ=3μm,d/Λ=0.35附近变化时,可获得3～5μm色散平坦,且色散值小于5ps.nm-1.km-1的光子晶体光纤.     

椭圆光波导基模解析解研究

对椭圆光波导进行了严格的求解，得出了模场的精确解析解，导出了模式特征方程，并对基模的特征方程进行了数值求解，得出了不同椭圆度下的β／ｋｏ～Ｖｙ曲线．     

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.     

Ge-Se基硫系玻璃在通信波段的三阶非线性与光谱特性研究

在Ge-Se二元体系中引入相同摩尔比的Ga, Sn, Sb, Te四种元素, 使用熔融淬冷法制备了一系列硫系玻璃. 利用吸收光谱获得了不同元素引入下硫系玻璃能带结构的变化, 并结合拉曼光谱详细研究了产生光学特性变化的微观表征. 使用Z扫描方法测试了各个硫系玻璃样品在1550 nm波长下的三阶非线性参数, 发现加入Sn的玻璃的三阶非线性折射率n₂最大, 达到了6.36×10^-17 m²/W, 且其品质因子大于23, 表明Sn引入能够增强硫系玻璃在通信波段的三阶非线性, 这一研究结果为以后的高性能红外器件的设计及制备提供了一种环保且性能优良的候选材料.     

High Efficiency Infrared-to-Visible Upconversion Emission in Er^3＋,Yb^3＋, and Ho^3＋ Codoped Tellurite Glasses

A novel method of codoping the Er^3＋, Yb^3＋, and Ho^3＋ ions in tellurite glasses is demonstrated to obtain a high efficiency of infrared-to-visible upconversion. Three intense emission bands observed in Er^3＋, Yb^3＋, and Ho^3＋ codoped tellurite glasses centred at 525, 547, and 657nm correspond to Er^3＋： ^2H11/2 -4 ^4I15/2, Er^3＋： ^4S3/2 →^4I15/2＋Ho^3＋： ^5S2（^5F4） → ^5Is, and Er^3＋： ^4Sa/2 → ^4I15/2＋Ho^3＋： ^5F5 → ^5Is transitions, respectively. No visible upconversion quenching phenomenon is observed when three rare-earth ions are codoped together in tellurite glasses. In contrast, the upconversion intensity of red and green emissions in Er^3＋, Yb^3＋, and Ho^3＋ codoped glasses is enhanced largely when compared with Er^3＋ /Yb^3＋-codoped glasses. The dependence of upconversion intensities on excitation power and the possible upconversion mechanisms are evaluated. The three emissions are based on two-photon absorption processes.     

宽带碲基掺铒光纤放大器多信道增益竞争的仿真分析

对新型宽带碲基掺铒光纤放大器(EDTFA)多信道间的增益演变关系进行了理论仿真。仿真结果表明:EDTFA多信道间的增益存在着一个竞争过程,竞争的强弱取决于碲基掺铒光纤内的能级粒子数分布;当上能级粒子数处于反转分布态时,具有较大的发射截面与吸收截面差值的波长信道拥有相对较大的竞争优势,可获得相对较高的信号增益;当上能级粒子数处于未反转分布态时,具有较大的发射截面与吸收截面比值的波长信道拥有相对较大的增益竞争优势。     

圆柱形红外硫系玻璃淬冷降温模型与实验分析

出炉温度和冷却速率是大尺寸硫系玻璃制备过程中的关键参数. 在热传导方程理论基础上,运用最小二乘拟合的方法建立计算圆柱形硫系玻璃冷却过程温度分布的理论模型. 利用该模型对硫系玻璃的出炉温度、出炉后温度分布以及冷却速率进行了仿真分析,并将仿真分析结果与实验数据进行了比较. 研究表明:出炉后玻璃棒的温度处于非稳态非均匀分布,其表面降温最快,且速率随时间呈现指数型下降;玻璃棒温度从中心到边缘近似呈抛物线型分布;当以高于析晶温度50-100 ℃,表面热交换系数180 W ·m^-2 K 关键词： 红外硫系玻璃 淬冷降温模型 析晶     

Er3+掺杂新型GeS2-In2S3-CsI玻璃上转换光谱性质研究

用熔融淬冷法制备了掺Er³⁺的80GeS₂-10In2S₃-10CsI(mol%)硫卤玻璃样品,测试了样品的热学稳定性、喇曼光谱、吸收光谱以及上转换光谱,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量Ωt(t=2,4,6)、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β以及辐射寿命τrad等光谱参量.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(526 nm、549 nm),分别对应于2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2的跃迁,其中549 nm处绿光较强.549 nm处上转换荧光寿命为0.34 ms,量子效率为69%.同时研究了绿光(526 nm、549 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1.71和2.03,表明绿光是双光子吸收过程.研究结果表明：掺Er³⁺的80GeS₂-10In2S₃-10CsI硫卤玻璃是一种上转换绿光激光器的潜在基质材料.     

Ge-Sb-S硫系玻璃的光谱特性及网络结构阈值行为研究

用熔融淬冷技术制备了两组Ge-Sb-S三元体系的硫系玻璃,获得了在不同Ge和Sb元素含量下制备所得玻璃的一系列物化及光谱学特性,并结合拉曼光谱从玻璃微观结构层面对光学特性的变化进行了系统的分析。利用基于平均配位数(Z)的玻璃网络限制理论直观地描述了网络结构的变化趋势,发现当玻璃的Z值超过2.6时,其相应的拉曼谱上会有明显的新峰出现,说明玻璃的网络结构产生了阈值行为且结构组成发生了明显变化,具体表现为非金属化合键的减少和金属化合键的增加。玻璃网络中新功能团的形成改变了玻璃整体键能的大小,进而影响了玻璃的能带结构,从而玻璃的光学带隙(E_opg)值也随着Z值的变化表征出相应的阈值行为。     

液芯手征光纤的研制

成功地研制出了液芯手征光纤,且对其偏振响应特性作了测试,发现同块状手征介质相比,出射光的偏振度及其消光轴都发生了变化。