掺铒磷酸盐玻璃离子交换波导表面保护的研究

对离子交换波导制备过程中掺铒磷酸盐玻璃表面的侵蚀问题进行了研究,分析了产生侵蚀的原因,提出镀K9玻璃薄膜的方法,对掺铒磷酸盐玻璃表面进行保护.采用光学显微镜和原子力显微镜对波导表面特性进行了表征,同时对平板波导的光学特性进行了测试.研究表明K9玻璃薄膜不仅能够对掺铒磷酸盐玻璃起到保护作用,同时允许交换离子透过进入磷酸盐玻璃形成波导层.     

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.     

荧光俘获效应对掺饵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(σ_a)、发射截面(σ _e)、自发辐射跃迁概率(A_rad)、辐射跃迁寿命(τ_rad) 、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% Er₂O ₃)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(τ_{f)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. 关键词： 荧光俘获 铒离子 碲酸盐玻璃 磷酸盐玻璃}     

用光线量子论研究掺铒磷酸盐玻璃微球发光的形貌共振

介绍微腔研究理论的发展和微球腔中的光线量子论。测试了488nm激光激发下掺铒磷酸盐玻璃微球的1533nm荧光光谱，分析其谱线中的形貌共振现象及形成机制，并将掺铒磷酸盐玻璃微球的荧光光谱和掺铒磷酸盐体玻璃的荧光光谱进行比较。从实验中得到了掺铒磷酸盐玻璃微球产生的单模振荡幅度。     

荧光捕获效应对Yb3+磷酸盐玻璃光谱性质的影响

测试了不同掺杂浓度和不同厚度下Yb³⁺磷酸盐玻璃的吸收光谱、荧光光谱和荧 光寿命，计算了积分吸收截面、吸收截面、受激发射截面、自发辐射寿命以及荧光有效线宽等光谱参数，讨论了荧光俘获效应对Yb³⁺磷酸盐玻璃光谱性质的影响.结果表明荧光俘 获效应随样品厚度和掺杂浓度的增加而增大.由于荧光俘获效应的存在使得测量的Yb^{3+磷酸盐玻璃荧光寿命明显长于计算的荧光寿命，在0.2mol%Yb₂O₃低掺 杂浓度下 关键词： 荧光俘获 掺镱磷酸盐玻璃 荧光光谱}     

OH~-对磷酸盐铒玻璃光谱性质的影响

本文系统研究了 Yb3 + 、Er3 + 共掺磷酸盐铒玻璃中 OH- 含量与铒玻璃荧光寿命和光谱性质的关系 .结果表明 OH- 基团的存在使得 Er3 + 离子的荧光强度显著降低 ,荧光寿命大大缩短 .比较了三种不同 Al2 O3 含量 ( 5mol% ,8mol%和 1 3 mol% )的铒玻璃在 2 .9μm波长处的红外吸收系数与铒离子荧光寿命的关系 ,发现玻璃中 OH- 在 2 .9μm的吸收系数和 Er3 +的4 I13 / 2 能级离子衰减速率成线性关系 ,不同 Al2 O3 含量的玻璃具有不同 Er3 + 和 OH- 基团的相互作用参量和不同的荧光寿命值及量子效率 .并从玻璃结构上解释了 Al2 O3 含量对除水机制和光谱性质的影响 .经过充分除水后的铒玻璃荧光寿命可达到 9.1 ms     

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。     

BK7玻璃保护层掺钕磷酸盐玻璃波导特性

实验研究了基于KNO3稀释AgNO3混合熔盐离子交换法制备的镀有BK7玻璃保护层的N31型掺钕磷酸玻璃平面波导。采用棱镜耦合技术测试了其波导的有效折射率,应用IWBK方法拟合了其折射率分布。实验结果表明:在一定的扩散时间(5～7h)和交换温度(360～380℃)范围内,KNO3与AgNO3混合熔盐比对波导制备的影响起主导作用,引起的表面折射率的变化可达到0.025;BK7玻璃保护层对热离子交换掺钕磷酸盐玻璃表面起到了很好的保护作用,获得了良好的导模传输特性,其光传输损耗约为0.9dB/cm。     

荧光捕获效应对Yb3+磷酸盐玻璃光谱性质的影响

测试了不同掺杂浓度和不同厚度下Yb3+ 磷酸盐玻璃的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命 ,计算了积分吸收截面、吸收截面、受激发射截面、自发辐射寿命以及荧光有效线宽等光谱参数 ,讨论了荧光俘获效应对Yb3+ 磷酸盐玻璃光谱性质的影响 .结果表明荧光俘获效应随样品厚度和掺杂浓度的增加而增大 .由于荧光俘获效应的存在使得测量的Yb3+ 磷酸盐玻璃荧光寿命明显长于计算的荧光寿命 ,在 0 2mol%Yb2 O3低掺杂浓度下采用不同厚度 ( <4mm)的样品测量的荧光寿命之间误差为 3 0 %左右 ,高浓度 ( 6mol%Yb2 O3)掺杂下误差可达 43 % .荧光俘获还造成荧光谱线加宽 ,导致荧光有效线宽在低浓度 ( 0 2mol%Yb2 O3)时增加 14% ,在高掺杂浓度 ( 6mol%Yb2 O3)下增加 3 0 %以上     

碱金属和碱土金属氟化物对掺Er3+氟磷酸盐玻璃光谱性质的影响

研究了碱金属和碱土金属离子修饰的掺Er3+氟磷酸盐玻璃的光谱性质,讨论了碱金属和碱土金属对铒氟磷玻璃的吸收和发射截面、荧光半高宽,Judd-Ofelt强度参数和上转换发光强度等光谱性质的影响,并与一些传统氧化物玻璃系统进行了比较.研究表明碱金属K+和碱土金属Sr2+掺杂高的玻璃更适宜用作光放大器基质.含12mol%K+的氟磷玻璃展现出7.83×10-21cm2的高发射截面和最小的荧光上转换强度;含23mol%Sr2+的氟磷玻璃则有7.58×10-21cm2的高发射截面、65nm的荧光半高宽及8.6ms的长的上能级荧光寿命.     

Protection of phosphate glass by BK7 glass film in ion-exchange processing

Surface corrosion of phosphate glass during ion-exchange processing for optical waveguide fabrication is studied, and a protection method by using BK7 glass film is proposed and demonstrated in this paper. The protection coating processing is described and optical microscope and atomic force microscope observations are presented. Characteristics of the planar waveguide were measured also to show the protection coating would not introduce influence to waveguide formation in the phosphate glass. Experimental results show that the method can serve an effective protection, and will improve the performance of rare-earth-doped active phosphate glass optical waveguides.     

Er3+-Yb3+共掺磷酸盐玻璃平面波导

研制一种新型的Er^3 -Yb^3 共掺磷酸盐激光玻璃材料，在其上用离子交换方法进行平面光波导制作研究。实验表明，该玻璃在AgNO3 KNO3 NaNO3混合熔盐中具有良好的化学稳定性，为平面光波导放大器的制作提供了实验依据。     

Ag+-Li+离子交换制作Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃平面光波导

制备了化学稳定的Er3+/Yb3+共掺的磷酸盐玻璃,并在其中制作了用于光放大器和激光器的平面光波导.这种磷酸盐玻璃的失重速率为4.7×10－5g·cm－2·hr－1,小于Kigre公司商业化的磷酸盐玻璃QX/Er的失重速率.采用Ag+-Li+交换技术制作了平面光波导并用m-线光谱在632.8 nm测量了平面光波导的有效折射率.根据反WKB法得到折射率形貌,计算了离子交换参数如:离子交换深度、表面折射率,折射率改变和扩散系数等.     

K9光学玻璃化学钢化技术研究

为提高K9光学玻璃在一些特殊应用领域(如高压、温度变化剧烈等)的力学性能,并保证其光学性能符合精密光学仪器要求,对K9光学玻璃进行了化学钢化技术研究.以脆性材料断裂过程微裂纹扩展理论为基础,导出化学钢化玻璃强度应力因子计算模型,分析化学钢化表面应力与表面微裂纹深度、韧性之间的关系,指出化学钢化工艺应注意的事项.通过实验...     

Er3+,Yb3+共掺磷酸盐玻璃沟道波导放大器

在自行研制的Er3 ，Yb3 共掺磷酸盐玻璃基质上用离子交换方法制作出沟导光波导放大器。在110mW的抽运功率下(抽运光波长为980nm)，在1．8cm长的器件上获得了3．8dB的小信号(信号光波长为1．55μm)增益，单位长度上的增益为2．1dB／cm。     

利用泄漏波导测量低折射率薄膜的折射率和厚度

根据泄漏波导原理对K_9玻璃基板上的冰晶石薄膜进行折射率测量,达到的精度为1×10~(-4),与真实波导的情况相似。文中讨论了利用添加高折射率薄层减小待测薄膜的最小厚度的可能性。文中还利用光电方法观察反射光中暗条纹的方法判别波导的激发,并测出了冰晶石薄膜在4500到6500范围内的折射率。     

磷酸盐钕玻璃表面/亚表面损伤特性实验研究

系统地研究了光学研磨过程中,磨料粒径、载荷大小以及机床转速对钕玻璃表面及亚表面损伤的影响。结果表明,机床转速和载荷基本不改变材料表面粗糙度,而较大载荷或较低机床转速产生较大的亚表面缺陷,表面粗糙度和亚表面缺陷缺陷深度基本与最大磨料粒径呈正比,载荷增倍使亚表面缺陷与表面粗糙度的常数比值增加0.05。研究结果为钕玻璃加工工艺改进提供了参考依据。     

Focusing diffused waveguides

Focusing optical fibre and thin film guide can be made to have nearly the same group velocity for every mode if the optimum distribution of refractive index or thickness of the film is realized. A focusing optical fibre is manufactured from a multilayer glass rod by solid state diffusion. A thin film waveguide is prepared from nitrocellulose by controlling the airflow distribution. Undulation of light propagating in the film is observed, and it is confirmed that the focusing property is determined by the distribution of the film thickness. The field distributions of the TE modes have been analysed for an optical waveguide fabricated by solid state diffusion. Glass waveguide has been manufactured with the appropriate concentration of lead ions to give the maximum propagation constant. A low loss waveguide is fabricated by the diffusion of lead or thallium ion into glass followed by selective etching.     

玻璃波导及两次离子交换法

本文报道Soda-lime玻璃的Ag~+-Na~+和K~+-Na~+离子交换波导的制备、特性分析;并介绍制作表面折射率元件(例如棱镜、透镜)的两次离子交换法,以及用卢瑟福后向散射谱分析玻璃离子交换后表面层的离子分布轮廓。