Yb∶YAG晶体的晶胞参量及Yb~(3+)分凝系数的研究

应用提拉法生长出不同Yb3+ 浓度的Yb3xY3( 1-x) Al5O12 晶体 Yb3+ 离子的分凝系数 1是 1 .0 8±0 .0 1 ,与Yb3+ 离子掺杂浓度无关 研究了Yb3xY3( 1-x) Al5O12 晶体的晶胞参量 ,推导出联系晶胞参量、密度与Yb3+ 离子掺杂浓度的关系方程式     

Sol-gel法制备Er3+-Yb3+共掺杂Al2O3粉末光致发光特性

采用异丙醇铝[Al(OC₃H₇)₃]为前驱体,溶胶-凝胶(Sol-gel)法制备Er³⁺-Yb³⁺共掺杂Al₂O₃粉末.实验结果表明:900 ℃烧结的粉末为固溶Er³⁺、Yb³⁺的γ-(Al,Er,Yb)₂O₃相和少量θ-(Al,Er,Yb)₂O₃相的混合物.Er³⁺-Yb³⁺共掺杂Al₂O₃粉末具有中心波长为1.533 μm的光致发光(PL)特性.1 mol % Er³⁺和1 mol% Yb³⁺共掺杂的Al₂O₃粉末的PL强度较1 mol % Er³⁺掺杂提高2倍,半峰宽从53 nm增加到63 nm.随泵浦功率的提高,PL强度呈线性增加后渐呈饱和趋势.     

Er3+/Yb3+共掺TeO2-Li2O-B2O3-GeO2玻璃系统的光谱性质和热稳定性研究

制备了Er³⁺/Yb³⁺共掺的70TeO₂-5Li₂O-(25-x)B₂O₃-xGeO₂（x=0,5,10,15,20 mol%）系列玻璃, 研究了玻璃的热稳定性能, 测试了玻璃的吸收光谱、荧光光谱以及Er3+离子4I13/2能级荧光寿命, 并根据McCumber理论计算了Er³⁺离子4I13/2→4I15/2跃迁的受激发射截面. 结果表明：随着GeO₂含量的增加, 玻璃的热稳定性逐渐提高, 荧光谱线半高宽（FWHM）保持在70 nm左右, 而荧光强度和Er3+离子4I13/2能级荧光寿命逐渐提高, 研究表明这种玻璃系统是一种具有应用潜能的宽带光纤放大器用的基质材料.     

高组份Al值的AlxGa1-x As和AlxGa1-x As/GaAs/AlxGa1-xAs/GaAs多层结构的MOCVD生长

用自制常压MOCVD系统,在半绝缘GaAs衬底上生长高Al组份Al_xGa_1-xAs（其x值达0.83）,和Al_xGa_1-xAs/GaAs/Al_xGa_1-xAs/GaAs多层结构,表面镜面光亮。生长层厚度从几十到十几μm可控,测试表明外延层晶格结构完整,x值调节范围宽,非有意掺杂低,高纯GaAs外延层载流子浓度n_300K=1.7×10¹⁵cm^-3,n_77K=1.4×10¹⁵cm^-3,迁移率μ_300K=5900cmcm²/V.S,μ_77K=55500cm²/V.S。用电子探针,俄歇能谱仪测不出非有意掺杂的杂质,各层间界面清晰平直。 对GaAs,AlGaAs生长层表面缺陷,衬底偏角生长温度及其它生长条件也进行了初步探讨。     

Mg:Fe:LiNbO3晶体的生长及光学性能研究

在Fe:LiNbO₃中掺进MgO和Fe₂O₃以提拉技术生长Mg:Fe:LiNbO₃晶体.对晶体进行极化和还原处理.测试晶体的吸收光谱,Mg:Fe:LiNbO₃晶体吸收边相对Fe:LiNbO₃晶体发生紫移.测试晶体的红外光谱,Mg:(5 mol%)Fe:LiNbO₃晶体OH^-吸收峰由Fe:LiNbO₃晶体的3482 cm^-1移到3534 cm^-1.采用锂空位模型阐述Mg:Fe:LiNbO₃晶体,吸收边和OH-吸收峰移动的机理.测试晶体的抗光致散射能力.Mg:(5 mol%)Fe:LiNbO₃晶体抗光致散射能力比Fe:LiNbO₃晶体提高一个数量级以上.测试晶体的衍射效率和响应时间.Mg:Fe:LiNbO₃晶体响应速度比Fe:LiNbO₃晶体提高四倍.     

Al2O3:V3+晶体局域结构及其自旋哈密顿参量研究

提出了解释掺杂离子局域结构畸变的配体平面移动模型，建立了此模型下晶体微观结构与自旋哈密顿参量之间的定量关系.在考虑自旋与自旋、自旋与另一电子轨道和轨道与轨道作用等微小磁相互作用的基础上，采用全组态完全对角化方法，对Al₂O₃晶体中V³⁺的局域结构和自旋哈密顿参量进行了系统的研究.结果表明，V³⁺掺入Al₂O₃晶体后，上下配体氧平面间距离增大了0.0060 nm.从而成功地解释了Al₂O₃:V³⁺晶体的自旋哈密顿参量.在此基础上，研究了三角晶场下3d²离子自旋哈密顿参量的微观起源.研究发现，自旋三重态对自旋哈密顿参量的贡献是主要的，微小磁相互作用对自旋哈密顿参量的贡献只与自旋三重态有关.     

稀磁半导体Zn1-xMnxTe吸收光谱压力红移的理论研究

以自由Mn²⁺离子的径向波函数为基础,通过引入电子云延伸效应系数κ来修正这一径向波函数,得到了稀磁半导体Zn_1-xMn_xTe晶体中Mn²⁺离子的径向波函数.以此波函数为基础,研究了Zn1-xMnxTe晶体吸收光谱的高压谱移特性,并且得到了吸收谱中四条谱线随压力的红移规律.     

Eu3+离子掺杂钛酸盐纳米管的直接水热合成与发光性能

 采用纳米管制备和离子掺杂同步进行的直接水热合成方法，合成了纯钛酸盐纳米管（TNT）和Eu³⁺离子掺杂的纳米管（TNT-Eu）；并利用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、光致发光谱仪研究了纳米管的形貌特征、物相组成、热稳定性和发光性能。结果显示：这种方法简便易行、稳定性好、产率高。钛酸盐纳米管物相可近似表示为(H,Na)₂Ti₃O₇或(H,Na)₂(Ti,Eu)₃O₇。高温处理对钛酸盐纳米管的结构产生很大的影响，450 ℃下纳米管的层状结构被破坏，晶体结构转化为锐钛矿型的TiO₂。TNT-Eu样品的发光性能较强，出现的393.5 nm、593 nm、614 nm的谱带归属于⁵D₀-⁷F₁和⁵D₀-⁷F₂电子的跃迁。     

In∶Nd∶LiNbO3晶体倍频性能的研究

在 LiNbO₃中掺进In₂O₃和Nd₂O₃, 以Czochralski技术生长了In∶Nd∶LiNO₃晶体. 通过光斑畸变法测得In∶Nd∶LiNbO₃晶体的光损伤阈值为1.98×104 W/cm², 比Nd∶LiNbO₃晶体的1.6×102 W/cm²高两个数量级以上;晶体吸收光谱的测试表明, In∶Nd∶LiNbO₃晶体的吸收边相对Nd∶LiNbO₃晶体发生紫移. 研究了In∶Nd∶LiNbO₃晶体的倍频性能, 结果表明, In∶Nd∶LiNbO₃晶体的相位匹配温度在室温附近, 倍频转换效率比Nd∶LiNbO₃晶体提高二倍.     

掺铒碲钨酸盐玻璃光谱性质的研究

合成了不同浓度Er³⁺掺杂的TeO₂-WO₃-Li₂O体系玻璃（TW glasses）,详细研究了掺杂浓度对这种碲钨酸盐玻璃光学特性的影响。计算了Judd Ofelt(J-O)强度参数,研究了掺杂浓度对15 μm发射带宽的影响,及不同掺杂浓度下Er³⁺的⁴I_11/2-⁴I_13/2和⁴I_13/2-⁴I_15/2无辐射跃迁过程。实验得到了在TW 玻璃中Er³⁺的⁴I_13/2-⁴I_15/2跃迁的浓度猝灭速率约为跃迁的浓度猝灭速率约为0.8×10^-18cm³·s^-1,这对寻求Er³⁺在碲钨酸盐玻璃中的合理掺杂浓度有一定的参考意义,这对寻求Er³⁺在碲钨酸盐玻璃中的合理掺杂浓度有一定的参考意义。实验发现Er³⁺的⁴I_11/2-⁴I_13/2无辐射弛豫速率在这种玻璃体系中约是不含WO₃的碲酸盐玻璃中的2倍,说明含WO₃的掺铒碲钨酸盐玻璃更有利于在980 nm激光泵浦下实现15 μm光放大。     

镱、钠共掺的氟化钙晶体在1050nm的可饱和吸收作用

通过在稳定连续波运转的Yb:YAG 激光器中插入不同掺杂浓度的新型钠、镱共掺的氟化钙晶体的对比性实验,证明了镱、钠共掺的氟化钙晶体在1050nm具有明显的可饱和吸收作用,从而解释了该晶体作为增益介质在该波段总是趋于自调Q运转的原因.Yb³⁺离子是该晶体可饱和吸收作用的主要因素,但是共掺入适当的Na离子可以明显改善晶体的调Q效果.优化共掺镱、钠离子的浓度和比例后的氟化钙晶体能够作为1050nm波段激光器的被动Q开关. 关键词： 镱、钠共掺氟化钙 可饱和吸收体 调Q     

Concentration quenching in Yb:YAG

The concentration quenching in Yb:YAG crystals with high Yb³⁺ doping level was demonstrated, and studied as well. The color center and lattice distortion which originated from Yb²⁺ are the main reasons for producing the concentration quenching in unannealed Yb:YAG crystals, and after annealing at 1600°C in oxygen atmosphere for 24 h, Yb²⁺ vanished. Trace impurity ions are also responsible for this phenomenon.     

Efficient Fibre Amplifiers Based on a Highly Er3＋/Yb3＋ Codoped Phosphate Glass-Fibre

Highly Er3＋ /yb3＋-codoped single-mode phosphate glass fibre is fabricated by the rod-in-tube technique. The performances of high-concentration Er3＋ /yb3＋-codoped phosphate glass fibre amplifiers are investigated and discussed. An efficient optical fibre amplifier with a gain of 12.6 dB based on a 3.0 cm long Era＋ /ybe＋-codoped phosphate glass fibre is demonstrated under a dual-pump configuration with two 976 nm fibre-pigtail laser diodes, which make it attractive for compact Er3＋-doped fibre amplifiers. The obtedned noise figures of signal wavelength from 1525 to 1565nm are less than 6.0dB. Gain saturation behaviour at 1535nm is also investigated, and the obtained saturation output power is larger than 10 dBm.     

Yb：Y3A15O12晶体晶格振动光谱的研究

采用提拉法生长Y3A15O12（YAG）晶体和Yb^3＋掺杂原子数分数分别为5％，10％，15％，20％，25％，50％N100％的Yb：Y3A15O12（Yb：YAG）晶体。系统表征和分析了Yb^3＋掺杂浓度对拉曼光谱的影响。随着Yb^3＋掺杂浓度的增加，晶体的振动模式没有明显的变化，晶体结构没有改变；在370cm^-1和785cm^-1附近，振动吸收峰的半峰全宽逐渐增大。分析得出，Yb抖掺杂浓度对晶体的晶格、对称性、荧光寿命均有影响，从而可能影响到晶体的光谱和激光性能。     

Cooperative Quantum Cutting of Nano-Crystalline BaF2：Tb^3＋, Yb^3＋ in Oxyfluoride Glass Ceramics

We report on cooperative quantum cutting in Tb^3＋- Yb^3＋ codoped glass ceramics. Precipitation of BaF2 nanocrystals is confirmed by XRD and HRTEM analysis. Near-infrared emission due to transition of Yb^3＋ ions under 485 nm excitation indicates cooperative energy transfer from Tb^3＋ to Yb^3＋. The quantum efficiency of this process reaches 145%. The realization of quantum cutting in glass ceramics may have promising applications in solar cells.     

Intrinsic Bistability and Critical Slowing in Tm^3＋/Yb^3＋ Codoped Laser Crystal with the Photon Avalanche Mechanism

We present theoretically a novel intrinsic optical bistability （IOB） in the Tm^3＋ /Yb^3＋ codoped system with a photon avalanche mechanism. Numerical simulations based on the rate equation model demonstrate distinct 10B hysteresis and critical slowing dynamics around the avalanche thresholds. Such an 10B characteristic in Tm^3＋ /Yb^3＋ eodoped crystal has potential applications in solid-state bistable optical displays and luminescence switchers in visible-infrared spectra.     

Effects of Yb^3＋ in Er^3＋/Yb^3＋ Codoped Fluorophosphate Glasses

For the Er^3＋ /Yb^3＋ codoped fluorophosphate glasses, Judd-Ofelt theory is used to analyse the influence of YbF3 as not a sensitizer but an average component on the spectroscopic properties around 1530nm emission. The double roles of Yb^3＋, as a sensitizer and as an average component, are discussed. It is found that Yb^3＋ as an average component contributes to the increase of fluorescence lifetime, and Yb^3＋ as a sensitizer has the best sensitization when its concentration is 2.4 mol%.     

Self-Starting Passively Mode-Locked Er^3＋/Yb^3＋ Codoped Phosphate Glass All-Fibre Ring Laser

A self-starting, passively mode-locked all-fibre ring laser based on the homemade Er^3＋/Yb^3＋ codoped phosphate glass fibre is reported. Dual-pump sources were used to achieve the mode-locked operation in the experiment. The fundamental mode-locked pulse repetition rate is 10.67MHz. The pulse duration, assumed as the fit of hyperbolic secant pulse shape, is 5.82ps. We also observe the multi-pulse output of the fibre laser.     

铒镱共掺光波导激光器的稳态特性

从光波导激光器的工作理论出发,研究了铒镱共掺磷酸盐波导激光器的稳态特性。利用重叠因子简化了980 nm光抽运的铒镱共掺波导激光器四能级模型的速率-传输方程;在忽略自发辐射的情况下,利用数值模拟的方法,得到了铒镱共掺波导激光器的输出与Er³⁺/Yb³⁺离子浓度、泵浦功率、波导长度等参量之间的关系曲线。理论分析结果表明,选择合适的铒镱离子浓度是制作铒镱共掺波导激光器的关键。采用980 nm波长的泵浦光,泵浦功率为80 mW,Er³⁺浓度取20×10²⁶/m³左右,Yb³⁺/Er³⁺浓度比为7~10,波导长度为20 cm左右时,可以得到最大输出光功率。