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。     

超短脉冲激光在掺Er3+ 磷酸盐玻璃中制备光波导的实验研究

超短脉冲激光通过非线性吸收调制光学材料折射率提供了一种高效制备集成三维光子器件的途径.掺Er³⁺磷酸盐玻璃由于其优异的特性以及在1.55μm通信波段附近的发射光谱,成为了集成光学主动增益材料中的研究热点.实验采用重复频率1 kHz,中心波长800 nm,脉冲宽度120 fs的钛宝石飞秒激光放大系统作为制备波导的光源,系统研究了加工参数对激光写入形貌、波导形成及光学特性的影响.实验结果表明,在狭缝整形辅助短焦物镜横向刻写条件下,写入脉冲能量为1.8μJ时,光波导可以在写入速度为10μm/s-160μm的较宽范围内形成;写入速度为40μm/s时,光波导写入脉冲能量参数窗口为1.6μJ-2.0μJ;波导写入深度在125μm-200μm范围时,波导横截面对称性较好且折射率修改明显;近场强度测量结果显示所制备波导近场强度分布对称,导光特性良好.通过有限差分法反推波导区域折射率修改分布,结果显示最大折射率修改为Δn=6.6×10^-4.截断传输损耗测量结果显示所制备波导的传输损耗低至0.91 dB/cm.     

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632.8nm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.     

Er3+-Yb3+共掺磷酸盐玻璃(LGS-L)波导放大器设计

就作者自行研制的Er3 + Yb3 + 共掺磷酸盐玻璃 (LGS L) ,用重叠积分方法进行放大器设计。在Er3 + 、Yb3 + 掺杂浓度分别为 1.5 1× 10 2 6ions/m3 、19.1× 10 2 6ions/m3 的情况下可获得 2 .6dB/cm的增益 ;Er3 + 掺杂浓度为2× 10 2 6ions/m3 时 ,在 4cm的器件上可获得超过 15dB的增益。此外 ,讨论了信号光和抽运光光场强度的横向分布与Er3 + 、Yb3 + 横向掺杂浓度分布之间的重叠对放大器增益的影响 ,放大器的最佳长度 ,以及在 980nm抽运下 ,Yb3 + 、Er3 + 掺杂浓度比对放大器增益的影响。     

Er3+单掺和Er3+/Yb3+双掺铋硼酸盐玻璃的研究

用高温熔融法制备了Er^3 单掺和Er^3 /Yb^3 双掺铋硼酸盐玻璃样品，测量了上述玻璃样品的吸收光谱，荧光光谱，荧光寿命以及红外透过率。对高浓度掺杂Er^3 的铋硼酸盐玻璃中的浓度猝灭现象作出了解释。分析了Er^3 ／Yb^3 双掺铋硼酸盐玻璃样品中Yb^3 离子对Er^3 离子的敏化过程。研究发现Er^3 ／Yb^3 双掺铋硼酸盐玻璃在1．5～1．6μm波段有宽达81nm的荧光半峰全宽。实验还发现在熔制过程中通入氧气对其荧光寿命和红外透过率都有明显的提高。由于该玻璃材料表现出较好的物化性能。因此该材料可望成为宽带光纤放大器的适宜的基质材料。     

Er3+-Yb3+共掺磷酸盐玻璃放大器的大信号增益与量子效率理论分析

研究大信号工作状态下的Er^3 -Yb^3 共掺磷酸盐玻璃波导放大器的增益与量子转换效率。从量子转换效率的定义出发，得出了增益、抽运光功率以及量子转换效率三者之间关系的解析表达式。通过数值求解大信号工作状态下的Er^3 -Yb^3 共掺系统的速率方程与光功率传输方程，讨论了Er^3 浓度、Yb^3 浓度、Yb^3 与Er^3 浓度比率、抽运光功率以及放大器长度等因素对量子转换效率的影响。结果表明提高Er^3 浓度与增加放大器长度均有助于提高量子转换效率，高Er^3 浓度掺杂需要相应的高Yb^3 浓度与之相匹配以减小由于高浓度Er^3 掺杂引起的上转换效应，Yb^3 浓度的提高将降低器件的量子转换效率，Yb^3 -Er^3 浓度之比取1～2较好。     

质子注入掺镱磷酸盐玻璃平面光波导的近红外特性

在能量为(0.5+0.55)MeV和剂量为(1.0+2.0)×10^16 ions/cm^2的条件下,通过氢离子注入制备了掺Yb^3+磷酸盐玻璃波导,并研究了该波导在近红外波段的特性.棱镜耦合法测量的离子注入波导的导模的有效折射率与反射计算法计算的有效折射率基本吻合.通过模拟辐照引起的空位分布,探讨了离子注入平面波导的形成理论.利用FD-BPM对波导中的传播模式进行了模拟,结果表明高能量的氢离子注入掺Yb 3+磷酸盐玻璃能够制备出近红外波导结构.     

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。     

LD泵浦的Er3+,Yb3+共掺杂磷酸盐铒玻璃激光性质

研究了三种不同铒离子浓度的Er3+,Yb3+共掺杂磷酸盐铒玻璃的光谱性质和激光性质,用2w,974nm半导体激光器作为泵浦源,在Er3+离子浓度为0.12×1020/cm3,0.48×1020/cm3,0.88×1020/cm3的Er3+,Yb3+共掺杂磷酸盐铒薄片玻璃中成功地实现了室温连续激光输出.讨论了铒离子掺杂浓度和样品厚度对激光性质的影响.通过比较发现在Yb3+离子浓度相当的条件下(1.5×1021/cm3),掺铒离子浓度为0.48×1020/cm3,厚度为2mm的铒玻璃具有较好的综合激光性能.它的最大激光输出功率达到43mw,斜率效率为10.2%,激光阈值为118mW,激光光谱范围为1527～1533nm,激光峰值波长为1530nm.     

低温下掺镱磷酸盐激光玻璃的光谱和激光特性

根据低温下测得的Yb^3 ：磷酸盐玻璃的吸收光谱和荧光光谱。计算了Yb^3 离子在磷酸盐玻璃中的能级结构,并解释了荧光寿命在低温下变化异常的原因。在低温下采用940nm的二极管激光器抽运Yb^3 ：磷酸盐玻璃获得了准连续激光输出,在热力学温度为8K时最大输出功率为2mW,斜率效率为4％,激光中心波长为1000m。     

掺Er凝胶玻璃中Er离子发光性质的研究

用溶胶－凝胶方法合成了掺铒的二氧化硅玻璃。在室温下可产生１．５４μｍ波长的红外荧光。实验结果表明：荧光强度随掺杂浓度的不同而改变，并在０．５Ｗ％的掺杂浓度下出现最大值。当温度从４Ｋ升至３００Ｋ时，荧光强度下降了７４％。     

Yb3+:Er3+共掺氟磷酸盐玻璃的发光和激光性能

稀土掺杂氟磷酸盐玻璃是可以满足波分复用系统及超短脉冲系统对带宽和平坦增益要求的激光材料之一。研究了其中一种增益带宽宽,发光谱线平坦的镱铒共掺氟磷酸盐玻璃,其计算半峰全宽为51nm。对反映宽带性能的有效增益截面的研究表明,该镱铒共掺氟磷酸盐玻璃在1530～1580nm之间有一平坦的有效增益截面谱线,证明其宽带特性明显优于掺铒磷酸盐玻璃。对Yb^3 离子敏化效率的研究显示,在镱铒比为10：1时,Er^3 离子的吸收截面和发射截面达最大值,分别为0．6601pm^2和0．7325pm^2,表明此比值下Yb^3 对Er^3 的能量传递效率最高。实验结果显示Yb：Er氟磷酸盐玻璃可用作带宽宽,增益平坦,可实现高能输出的激光器和光纤放大器的基质玻璃材料。     

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.     

飞秒激光在掺Yb~(3+)磷酸盐玻璃中写入光波导及波导激光器的实验研究

利用重复频率为1kHz,中心波长为800nm,脉冲宽度为120fs的飞秒激光在掺Yb3+磷酸盐玻璃中刻写光波导,测试了不同参数下刻写的波导的导光模式,研究了写入速度和写入脉冲能量对模场直径、波导折射率的影响,给出了波导形成的写入窗口范围,对比测试了激光作用区域和未作用区域的荧光光谱特性。实验结果表明,在采用20×显微物镜,写入速度为20μm/s,写入脉冲能量为1.8μJ时,所得到的光波导在976nm波段模场直径为20μm,波导区域折射率改变为2.7×10-4,飞秒激光作用区域的荧光光谱与基质的荧光光谱几乎完全重合,荧光特性在飞秒激光作用后保持良好。利用双色镜和2%的输出耦合镜构成了法布里-珀罗(F-P)腔掺Yb3+波导激光器,获得了波长为1031nm的连续激光输出,激光功率为2.9mW。     

高掺杂Yb3+:磷酸盐玻璃实现高效率、可调谐连续激光运转

采用９４０ｎｍ掺杂蓝宝石激光器作抽运光源,对掺杂的质量分数为１９％高掺杂浓度的Ｙｂ＾３＋磷酸盐玻璃激光器进行了实验研究,获得了１６５ｍＷ的连续激光输出,其中心波长位于１．０５３ｕｍ。实现了同类激光器中５７．８％的高斜率效率,光－光转换效率为３４．２％。激光输出在１．０３８～１．０６４ｕｍ范围内实现了可调谐。     

增强掺钕磷酸盐玻璃激光破坏强度的研究

用ＣＯ２，Ｎｄ：ＹＡＧ和Ｃｕ蒸气激光分别对三种掺钕磷酸盐玻璃进行激光预辐照处理，研究了不同的激光波长的辐照条件对磷酸盐玻璃１．０６μｍ激光破坏强度的影响。     

高能、超短脉冲、可调谐激光器用掺镱氟磷酸盐玻璃研究进展

Yb^3 与其它稀土离子相比有最简单的能级结构，这使它具有一些独特的性质，如避免激发态吸收，消除上转换和浓度猝灭等，因此它是高能输出激光器介质的理想掺杂离子。氟磷玻璃综合了氟化物玻璃和磷酸盐玻璃的优点，可降低磷酸盐的声子能量，改善其易吸湿性；提高氟化物玻璃的物理化学性能等，这使它成为稀土掺杂可调谐光纤激光器的很好的掺杂介质。众多研究表明，Yb^3 掺杂氟磷玻璃是一种很有前途的激光工作物质。本文总结了Yb^3 掺杂氟磷玻璃的特点，性质，结构及存在的问题。     

激光二极管抽运的Er3+、Yb3+共掺磷酸盐玻璃激光器

系统研究了Er^3 、Yb^3 共掺磷酸盐玻璃的激光性质,利用激光二极管抽运,成功地实现了Er^3 、Yb^3 共掺磷酸盐玻璃激光器的连续运转。在室温下所得到的激光最大输出功率达43mW,斜率效率为10．6％,激光光谱范围为1516nm-1547nm,峰值波长为1533nm。     

Cr3+,Yb3+,Er3+共掺磷酸盐铒玻璃转镜调Q激光性质研究

研究了Cr3+,Yb3+,Er3+共掺磷酸盐铒玻璃转镜调Q激光性质.三种Er2O3掺杂浓度的激光实验结果表明,在Er2O3名义掺杂浓度为0.5wt%时,玻璃的综合激光性质最好,重复频率为0.1Hz时,它的激光阈值功率为14.5mJ,最大输出能量为9.6mJ,斜率效率为0.55%.在同种实验条件下,比较了Cr14和Kigre公司生产的QE-7S激光性质参数,实验表明,前者激光阈值功率稍低,而后者的斜率效率和最大输出功率略高.