面向Li原子D1线频率测量应用的掺铒飞秒光纤光梳系统

报道了自主研制的面向Li原子D1线频率测量应用的掺铒飞秒光纤光学频率梳,包括飞秒激光源,频率探测及控制单元,光谱展宽及拍频单元.光纤光梳系统中飞秒激光光源是一套基于非线性偏振旋转锁模机制的掺铒飞秒光纤激光器,重复频率为196.5MHz,中心波长为1 572nm.利用f-2f法探测载波包络相移频率,获得信噪比约为40dB的信号(分辨率带宽300kHz).改变飞秒激光光源泵浦控制载波包络相移频率、频率稳定度是3.74×10-18/τ1/2;通过电光晶体和压电陶瓷改变飞秒激光光源腔长来控制重复频率frep、频率稳定度是1.75×10-13/τ1/2.利用高非线性光纤和倍频晶体将光纤光梳直接输出光谱由1 520～1 607nm扩展到671nm,获得了单模功率为208nW的光信号.与671nm单频激光拍频产生约为60dB(分辨率带宽1Hz)信号,满足Li原子D1线频率测量实验的需求.     

掺铒纳米晶与聚合物键合比例对光波导放大器增益性质的影响

将掺铒纳米晶与甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体共聚获得的复合聚合物可用作聚合物光波导放大器的增益介质。器件的增益性能与复合聚合物中的纳米粒子浓度密切相关。本文利用高温热分解法成功制备了尺寸均匀的β-NaLu_50%Y_30%F₄∶18%Yb³⁺,2%Er³⁺纳米晶。纳米晶尺寸约16 nm,表面修饰有不饱和基团,因此可以与MMA共聚合得到纳米粒子-聚甲基丙烯酸甲酯(NPs-PMMA)纳米复合材料。通过将纳米粒子的掺杂浓度分别调整为0.1,0.15,0.25 mmol,制备了三组不同键合比例的复合聚合物。下转换发射光谱和透过光谱测试分析表明,随着键合的纳米晶浓度升高,复合聚合物发光强度逐渐提高,但近红外区的光透过率略微下降。使用这三组复合聚合物材料制备的倒脊型光波导放大器,在1 550 nm处,器件的相对增益分别为3,3.46,5.61 dB,插入损耗分别为19.20,25.00,26.53 dB。该结果说明,虽然高掺杂浓度的稀土纳米晶造成了散射损耗增加,却有效地提高了增益介质在C波段的发...     

本振光功率锁定方法应用于激光外差辐射计的研究

激光外差辐射计具备成本低、体积小、光谱分辨率高等优势,可扩展现有的地面碳测量网络,验证卫星观测结果,并能在卫星观测区域外提供数据覆盖.本文在现有的激光外差辐射计的基础上,报道了基于掺铒光纤放大器的可实现本振光功率锁定的近红外激光外差辐射计原型机.该激光外差辐射计利用一个中心波长为1.603μm的分布反馈式半导体激光器作为本振光源,采用掺铒光纤放大器放大本振光功率,并利用自动功率控制电路实现掺铒光纤放大器输出端光功率的锁定,消除了由本振光功率变化引起的基线斜率,从而实现免基线拟合的整层大气透过率谱的测量.详细评估了基于掺铒光纤放大器的高度集成化的激光外差辐射计的仪器性能,并在合肥市科学岛(31.9°N, 117.2°E)地区进行了整层大气CO₂透过率谱的测量.在一天的测量时间内得到6组大气CO₂透过率谱,与大气辐射模型模拟结果进行比对,测量结果一致.实验结果表明,掺铒光纤放大器的应用可以提高激光外差辐射计的性能,优化其结构,进而为实现无人值守的长期大气CO₂浓度观测和构建全面的碳观测网络提供仪器设备的补充.     

Er3+掺杂Li2O-SrO-ZnO-Bi2O3玻璃中Er3+离子在1.53 μm处的荧光发射特性

采用传统的熔融法制备了Er~(3+)掺杂的新型铋酸盐玻璃(Li_2O-SrO-ZnO-Bi_2O_3,LSZB),并对其光谱性质进行了表征,分析了玻璃的拉曼光谱、吸收光谱、荧光光谱,利用Judd-Ofelt理论研究了其荧光特性。LSZB玻璃样品中Er~(3+)的~4I_(13/2)→~4I_(15/2)跃迁发射峰位于1.53 μm处,半高宽约为78 nm。样品中Er~(3+)的~4I_(13/2)能级寿命为2.848 ms,量子效率为99.93%,受激发射截面达到9.76×10~(-21)cm~2。以上结果显示,Er~(3+)掺杂LSZB玻璃有良好的光谱特性。     

55 fs,510 mW掺铒光纤飞秒激光器

实验搭建了基于分离脉冲放大及光纤非线性压缩的掺铒光纤激光系统.通过三块长度倍增的YVO4晶体进行偏振复用,实现了八脉冲的分离与合成.探究了不同脉冲宽度的注入条件下分离脉冲主放大器的合成效率.将放大后的脉冲耦合入一段单模保偏光纤中进行非线性压缩,通过控制主放大器的抽运光功率和压缩器的光纤长度,对非线性压缩过程进行优化,获得了重复频率为80.4 MHz、平均功率为510 mW、脉冲宽度为55 fs的超短脉冲.最后,采用MgO∶PPLN晶体进行光学倍频处理,在中心波长783.4 nm处获得了平均功率为146 mW、脉冲宽度为75 fs的倍频光,相应的倍频效率为31％.     

基于多波长类噪声脉冲的掺铒光纤激光器

报道了一种基于多波长类噪声脉冲的被动锁模掺铒光纤激光器。采用980 nm半导体激光器作为泵浦源，2.5 m长的掺铒光纤作为增益介质。锁模机制为非线性放大环形镜(NALM)。通过自相关迹证明输出脉冲为类噪声脉冲。该类噪声脉冲的光谱3 dB带宽可达17.2 nm，边模抑制比为47.7 dB，重复频率为5.434 MHz，单脉冲能量为7.9 nJ。为了实现平坦的多波长输出，在NALM结构中加入Sagnac环干涉仪，获得了最大波长数为5的平坦多波长类噪声脉冲，平坦度为1.995。     

Switchable Q-switched and laser operating mode-locked erbium-doped fiber in the L-band region

We demonstrate a switchable Q-switched and mode-locked erbium-doped fiber laser （EDFL） operating in the L-band region using the nonlinear polarization rotation effect. The switching operation is achieved by controlling intensity-dependent loss using a polarization controller. In Q-switching mode, the EDFL produces a pulse train with a repetition rate of 21.1 kHz, pulse width of 7.7 #s, and pulse energy of 13.6 nJ. The EDFL also generates a multi-wavelength comb with a very narrow and constant wavelength spacing of 0.045 nm and optical signal-to-noise ratio of at least l0 dB. During mode locking, the EDFL produces stretched pulses with 3-dB bandwidth of 26.2 nm, pulse width of 350 fs, repetition rate of 2.38 MHz, and pulse energy of 48.56 pJ.     

铋化物发光玻璃中银表面等离激元对铒离子的发光增强作用

局域表面等离激元可以由自由空间的光直接激发,这也是局域表面等离激元的优点所在。研究铋化物发光玻璃中纳米银颗粒的表面等离激元对铒离子发光的增强效应、进一步的提高铋化物发光玻璃中铒离子的发光性能很有意义。首先,测量了(A)Er 3+(0.5%)Ag(0.5%):铋化物发光玻璃与(B)Er 3+(0.5%):铋化物发光玻璃样品的吸收谱,发现(A)Er 3+(0.5%)Ag(0.5%):铋化物发光玻璃在约600.0 nm处有一个较弱的宽的银表面等离激元共振吸收峰。同时发现两者都有典型的铒离子的吸收峰,它们的吸收几乎完全一样:在波峰形状、峰值强度和峰值波长等方面都很相近。测量了(A)Er 3+(0.5%)Ag(0.5%):铋化物发光玻璃和(B)Er 3+(0.5%):铋化物发光玻璃样品的激发谱,发现有位于379.0,406.0,451.0,488.0和520.5 nm的5个550.0 nm可见光的可见激发谱峰,和位于379.0,406.5,451.0,488.5,520.5,544.0,651.5和798.0 nm的8个1531.0 nm红外光的红外激发谱峰,容易指认出依次为Er 3+的4I 15/2→4G 11/2,4I 15/2→2H 9/2,4I 15/2→(4F 3/2,4F 5/2),4I 15/2→4F 7/2,4I 15/2→2H 11/2,4I 15/2→4S 3/2,4I 15/2→4F 9/2和4I 15/2→4I 9/2跃迁的吸收峰,通过测量发现(A)Er 3+(0.5%)Ag(0.5%):铋化物发光玻璃相对于(B)Er 3+(0.5%):铋化物发光玻璃样品的可见和红外激发谱的最大增强依次分别是238%和133%。最后,测量了它们的发光谱,发现有位于534.0,547.5和658.5 nm的三组可见发光峰,容易指认出依次为Er 3+的2H 11/2→4I 15/2,4S 3/2→4I 15/2,4F 9/2→4I 15/2荧光跃迁。还发现红外发光峰位于978.0和1531.0 nm,依次为Er 3+的4I 11/2→4I 15/2和4I 13/2→4I 15/2的荧光跃迁。通过测量发现(A)Er 3+(0.5%)Ag(0.5%):铋化物发光玻璃相对于(B)Er 3+(0.5%):铋化物发光玻璃样品的可见和红外发光谱的最大增强依次分别是215%和138%。对于银表面等离激元增强铒离子发光的机理,认为主要为纳米银颗粒的局域表面等离激元共振,造成金属纳米结构附近产生的局域电场的强度要远大于入射光的电场强度,从而导致了金属纳米结构对入射光产生强烈的吸收和散射,进而导致了荧光的增强;即局域表面等离子体共振局域场的场增强效应。     

Er3+/Yb3+共掺杂La2TiO5荧光粉体的制备及上下转换荧光性质研究

使用溶胶-凝胶法制备了Er³⁺单掺及Er³⁺/Yb³⁺共掺La₂TiO₅荧光粉体样品。经过1 100 ℃下3 h的煅烧,得到了较好的微晶。X射线粉末衍射测试表明样品中不含杂质相。扫描电镜观察表明样品颗粒范围为100~300 nm。紫外激发光谱中,在250~320 nm范围内出现Er离子和临近配位氧离子之间强烈的电荷转移跃迁峰,在350~500 nm出现Er离子f-f跃迁尖锐的吸收峰。在378 nm激发下,Er离子发射强烈的特征绿光(546 nm, ⁴S_3/2-⁴I_5/2),当Er离子物质的量分数达到1%,发射峰强度达到最大。在980 nm激发下的上转换光谱中,Yb离子的共掺杂有效的敏化上转换发光强度。详细讨论了样品的上下转换发光机理及相应能量传递过程。同时测试了样品的荧光衰减和量子产率。     

双程前向近高斯型掺铒超荧光光纤光源的实验研究

研究了输出谱型为近高斯型的掺铒超荧光光纤光源,分析了高斯型光谱的自相干函数和影响平均波长稳定性的因素.采用双程前向光源结构,通过选择铒纤长度获得高斯型光谱输出,同时调节泵浦功率来优化铒纤的本征温度系数对光源的影响,得到铒纤长度10.05 m,泵浦功率为172 mW时,整体光路(除半导体泵浦激光器及其驱动电源)在全温-4...