钕离子掺杂和钕铝共掺高硅氧玻璃的光谱性质研究

基于多孔玻璃烧结的方法制备了钕离子掺杂和钕铝共掺高硅氧玻璃，测量了掺钕高硅氧玻璃的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命. 利用Judd-Ofelt理论计算得到了钕离子在高硅氧玻璃中的强度参数，计算并对比了掺钕高硅氧玻璃和钕铝共掺高硅氧玻璃的理论荧光寿命、受激发射截面和发光量子效率.讨论了钕铝共掺高硅氧玻璃中铝离子的掺入对玻璃发光性质的影响. 通过与其他掺钕氧化物玻璃和一些商用硅酸盐玻璃的主要光谱性质的比较，掺钕高硅氧玻璃显示了较好的光谱性质，有可能成为一种应用于高能和高频激光领域的新型激光材料. 关键词： 掺钕高硅氧玻璃 钕铝共掺 光谱性质 Judd-Ofelt理论     

不同Tm3+浓度掺杂碲酸盐玻璃光谱性质研究

制备了70TeO2-20WO3-10ZnO-xTm2O3系统玻璃,根据所测玻璃的吸收光谱,应用Judd-Ofelt(J-O)理论计算出Tm3+离子在碲酸盐玻璃的J-O强度参数、Tm3+在玻璃中的自发辐射概率A、荧光分支比β及荧光辐射寿命τR等各项光谱参数.测定了玻璃的荧光光谱,并计算了Tm3+在碲酸盐玻璃中的荧光有效线宽、峰值受激发射截面.比较了Tm3+在不同掺杂浓度下的光谱特性,认为当Tm2O3掺杂浓度达到0.8wt%-1wt%时,所获得的荧光强度与荧光线宽达到最佳值,掺Tm3+碲酸盐玻璃是一种理想的S波段宽带光纤放大器用基质材料.     

不同Tm3＋浓度掺杂碲酸盐玻璃光谱性质研究

制备了70TeO₂-20WO₂-10ZnO-xTm₂O₃系统玻璃，根据所测玻璃的吸收光谱，应用Judd-Ofelt(J-O)理论计算出Tm^3＋离子在碲酸盐玻璃的J-O强度参数、Tm^3＋在玻璃中的自发辐射概率A、荧光分支比β及荧光辐射寿命 τ_R 等各项光谱参数.测定了玻璃的荧光光谱，并计算了Tm^3＋在碲酸盐玻璃中的荧光有效线宽、峰值受激发射截 面.比较了Tm^3＋在不同掺杂浓度下的光谱特性，认为当Tm₂O₃掺杂浓度达到 0.8wt％—1wt%时，所获得的荧光强度与荧光线宽达到最佳值，掺Tm^3＋ 碲酸盐玻璃是一种理想的S波段宽带光纤放大器用基质材料. 关键词： 碲酸盐玻璃 宽带光纤放大器 荧光线宽 荧光峰值发射截面     

掺钕TeO_2-Al_2O_3-Cs_2O玻璃的Judd-Ofelt理论分析与光谱特性

采用高温熔融法制备了组分为80TeO2-10Al2O3-10Cs2O-xNd2O3(x=0,0.5,1.0)(mol%)的掺钕碲酸盐玻璃,测试了玻璃样品的折射率、吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命曲线.利用Judd-Ofelt理论计算得到光谱强度参数Ωλ(λ=2,4,6),Nd3+从4F3/2能级到4IJ(J=9/2、11/2、13/2、15/2)能级跃迁的荧光有效线宽Δλeff,4F3/2能级跃迁几率AJ,荧光分支比β,相应的荧光寿命τrad和量子效率η及受激发射截面σemi.在该碲酸盐体系中,Nd3+离子掺杂浓度为0.5mol%时,样品在1 060nm波长处的σemi·τmeas为6.21×10-24cm2·s,荧光有效线宽为31.4nm,量子效率达到89%.光谱特性对比分析结果表明,该掺钕碲酸盐玻璃是一种性能优良的固体激光材料.     

掺镱锂硅酸盐玻璃的光谱及离子交换特性分析

采用高温二次化料的方法制备一种多梯度折射率芯光纤所用掺镱锂硅酸盐玻璃,测量了玻璃样品的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命,利用McCumber理论计算了该玻璃系统中镱离子的2F5/2→2I7/2能级跃迁受激发射截面。研究表明锂硅酸盐玻璃中Yb3+在1006nm处的σemi为0.38×10-20 cm2,荧光有效线宽为82.4nm,荧光寿命为1.31ms。在530℃高温硝酸钠熔盐中,对玻璃Li+-Na+离子交换到达中心轴前后制作的梯度折射率透镜的成像和折射率分布特性进行了研究。光谱分析和离子交换实验结果表明,该玻璃是制作梯度折射率光纤的理想材料,可用于多梯度折射率芯光纤的制作,是大模场光纤的候选材料。     

掺镱硅酸盐激光玻璃的制备与光谱特性分析

采用高温熔融工艺制备了两块组分差别不大的掺镱(Yb3+)硅酸盐激光玻璃.测试出两块玻璃样品的吸收光谱和荧光光谱;计算了Yb3+掺杂玻璃的积分吸收截面、受激发射截面、荧光线宽、能级寿命、最小粒子数、饱和泵浦强度、最小泵浦强度等参数,比较发现样品的吸收截面图与倒易法计算所得的受激发射截面图线型相似,而与F-L法计算所得的受激发射截面图筹别较大,这与理论分析相吻合.两块玻璃样品的吸收光谱的线型基本一致,吸收主峰位于975 nm,次峰位于908 nm,这就说明影响激光玻璃吸收光谱线型的主要因素足玻璃基质的组成.两块玻璃样晶的荧光光谱差别比较大,样品1主峰位于993 nm,次峰位于1 029 nm;样品2主峰位于1 035 nm,次峰位于994nm,差别原因主要在于Yb3+离子的掺杂浓度不同.     

掺钕钆镓石榴石激光晶体光谱分析

掺钕钆镓石榴石(Nd3+: Gd3 Ga5 O12,简称Nd : GGG)激光晶体是固体热容激光器的首选工作物质.采用提拉法生长了Nd:GGG晶体,测试了晶体的吸收及荧光光谱,并利用J-O理论计算了晶体的吸收及发射截面、强度参数、辐射跃迁概率、荧光分支比、荧光寿命等光谱参数.吸收光谱测试及计算结果发现,Nd:GGG晶体的最强吸收峰位于808 nm附近,主峰808 nm的吸收截面积σabs=4.35×10-20cm2,吸收线宽FWHM为8 nm,并且吸收峰强度随掺杂离子浓度的增加而增加.荧光光谱测试及计算结果表明,晶体的最强荧光发射峰位于1 062 nm附近,是Nd3+的4F3/2-4I11/2能级跃迁产生的荧光发射.主发射峰1 062 nm辐射跃迁概率AJJ'=1 832.01 s-1,荧光分支比βJJ=45.07%,荧光寿命τ=250 μs,受激发射截面σ(λ)=21.58×10-20cm2,较大的荧光分支比和受激发射截面易实现4F3/2-4I11/2通道的激光运转.     

Er3+/Yb3+共掺碲硼硅酸盐玻璃的光谱性质和热稳定性研究

制备了系列Er3+/Yb3+共掺碲硼硅酸盐玻璃样品(85-x)TeO2-15B2O3-xSiO2(TBS X=0,5,10,15,20 mol%).测试和分析了样品的吸收光谱、荧光光谱、能级寿命、红外透射光谱及差热特性.并通过对Er3+离子4I13/2→4I15/2跃迁发射谱线的高斯拟合,设计了一个简单的四能级结构估算了Er3+离子4I13/2和4I15/2能级在碲硼硅酸盐中的Stark分裂情况.研究表明SiO2的引入能有效地改善玻璃的热稳定性和光谱性能,玻璃析晶温度Tx与玻璃转变温度Tg之差(△T=Tx-Tg)可达178℃,说明碲硼硅酸盐是一种适合于光纤拉制的玻璃基质材料.比较了不同基质玻璃中Er3+离子的荧光半高宽和受激发射截面,结果表明TBS玻璃系统具有较好的带宽性能,是一种优良的宽带光纤放大器候选基质材料.     

Yb3+,Er3+离子共掺磷酸盐铒玻璃的Judd-Ofelt光谱参数与光谱性质

研究了含Er3+离子浓度较高(155×1020cm-3)的磷酸盐玻璃中Yb3+敏化离子浓度和Al2O3含量对Er3+离子光谱性质的影响.根据掺Er3+磷酸盐玻璃的吸收光谱,利用JuddOfelt理论计算了强度参数Ωt(t=2,4,6)、Er3+离子的4I132→4I152能级跃迁振子强度、自发辐射几率等光谱参数.用McCumber理论计算了Er3+离子的受激发射截面,结果表明Yb3+离子浓度不影响Er3+离子的受激发射截面,但会影响Er3+离子荧光强度,Yb3+含量越高,Er3+的荧光越强.对掺Er3+磷酸盐玻璃的荧光上转换光谱测试表明,Yb3+含量越高,上转换荧光越强,玻璃上转换主要表现为双光子吸收机理研究了含Er3+离子浓度较高(155×1020cm-3)的磷酸盐玻璃中Yb3+敏化离子浓度和Al2O3含量对Er3+离子光谱性质的影响.根据掺Er3+磷酸盐玻璃的吸收光谱,利用JuddOfelt理论计算了强度参数Ωt(t=2,4,6)、Er3+离子的4I132→4I152能级跃迁振子强度、自发辐射几率等光谱参数.用McCumber理论计算了Er3+离子的受激发射截面,结果表明Yb3+离子浓度不影响Er3+离子的受激发射截面,但会影响Er3+离子荧光强度,Yb3+含量越高,Er3+的荧光越强.对掺Er3+磷酸盐玻璃的荧光上转换光谱测试表明,Yb3+含量越高,上转换荧光越强,玻璃上转换主要表现为双光子吸收机理 关键词： Er3+离子 磷酸盐玻璃 光谱性质 JuddOfelt参数     

Yb3+掺杂硅酸盐玻璃的制备及光谱性质

采用高温熔融工艺制备了Yb3 掺杂硅酸盐玻璃.玻璃的非线性折射率n2小(1.62),转变温度和软化温度低(分别为540℃和585℃).测试了玻璃的吸收光谱和发射光谱,计算了Yb3 的积分吸收截面和受激发射截面及荧光寿命.吸收光谱曲线表明:吸收区域为850～1 100 nm,主峰位于975 nm,次峰位于908和944 nm;荧光光谱曲线表明:中心峰值为1 010 nm,荧光线宽为65.5 nm.积分吸收截面和受激发射截面及荧光寿命分别为3.44×104 pm3,0.710 pm2,1.05 ms.玻璃的常规性能测试和光谱特性研究表明,所制备的玻璃材料能够满足激光玻璃的使用要求.     

Optical Properties of Yb~(3 ) Doped Bi_2O_3-3B_2O_3 Glass

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｇｌａｓｓｅｓ,ｓｕｃｈａｓｇｌａｓｓｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙａｎｄｔｈｅｉｒｃａｐａｂｉｌｉｔｙｔｏａｃｃｅｐｔｒａｒｅｅａｒｔｈｉｏｎｓａｓｔｈｅｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔｃｅｎｔｅｒｓ ,ａｒｅｅｓｓｅｎｔｉａｌｆｏｒｔｈｅｉｒｕｓｅｉｎｇｌａｓｓｌａｓｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ .Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｌａｓｔｆｅｗｙｅａｒｓ,ａｌａｒｇｅｖａｒｉｅｔｙｏｆｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｇｌａｓｓｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐ…     

Optical Properties of Yb3+ Doped Bi2O3-3B2O3 Glass

The transmission and fluorescence spectra of Yb3+ doped Bi2O3-3B2O3 glass were measured. The emission cross section have been evaluated using the measured absorption apectra and principle of reciprocity. The measured long lifetime τm(1.0 ms) and large emission cross section σem(1.423 pm2) indicate that Yb3+ doped Bi2O3-3B2O3 glass is a promisiong laser material.     

激光二极管端面抽运Nd:YVO4实现1386 nm连续波激光输出

在Nd:YVO4晶体的4F3/2-4I13/2跃迁带内,除了1342 nm激光辐射之外,其它的跃迁谱线由于小的受激发射截面和强的寄生振荡,很难形成激光振荡.通过调整谐振腔损耗,获得了光纤耦合激光二极管端面抽运1386 nmNd:YVO4激光器激光连续输出.在抽运功率达到4.24 W时,得到了305 mW的1386 nm激光连续输出,最高输出功率下的斜效率为13.9%.实验中还观察到了1342 nm和1386 nm的双波长运转.根据抽运阈值能量和实验数据,计算得到了Nd:YVO4晶体中1386 nm激光辐射处的受激发射截面大约为(3±1)×10-19cm2.     

镱铝共掺石英玻璃的制备及其发光特性的研究

提出了一种新的溶液掺杂与非化学气相沉积(non-chemical vapor deposition, NCVD)熔融相结合的方法制备稀土掺杂石英基玻璃,并采用该方法制备出组分为98SiO₂-0.5Yb₂O₃-1.5Al₂O₃wt%、折射率n_D =1.519和密度 ρ=2.62 g/cm³的镱铝共掺石英玻璃.经实验测试表明:它的 关键词： 镱铝共掺石英玻璃 溶液掺杂 发光特性 光子晶体光纤     

大模场掺镱双包层光子晶体光纤内包层新型结构研究

制备了掺镱多组分硅酸盐光子晶体光纤纤芯材料。其折射率为1.586,有效荧光半高宽为85.3 nm,荧光寿命为1.30 ms。分析了光纤结构参数对光子晶体光纤的归一化频率（单模截止条件）、数值孔径、有效模面积、非线性效应和限制损耗等参数的影响。设计了以该材料为纤芯,内包层为八边形、五层空气孔的新型结构光子晶体光纤。用有限元法对该光子晶体光纤性能进行了数值模拟。结果表明,该光纤有效模场面积为1 150 μm²;当空气孔直径为21.6 μm、孔间距为60 μm时,内包层数值孔径达到0.45。     

Nd3+离子掺杂氧化物玻璃的光谱性质

高温熔融法制备了69.5B2O3-20Li2O-(10-χ)CaO-χPbO-0.5Nd2O3(χ=1,3,5,7,mol%)和68.5Li2O-(29-φ)CaO-φAl2O3-2La2O3-0.5Nd2O3(φ=3,7,10,15,mol%)玻璃,测量了玻璃样品的吸收和发射光谱(800nm激光二极管激发),从吸收光谱出发,应用Judd-Ofelt理论获得了Nd3+光学跃起的强度参数。根据强度参数和发射光谱,计算了Nd3+离子4F3/2→4I11/2跃迁的荧光发射截面σe。结果显示,在B2O3-Li2O-CaO-PbO-Nd2O3系统中随着CaO的减少和PbO的增加,Nd3+离子的强度参数Ω2增大,表明样品的对称性降低;强度参数Ω6也增大,说明玻璃样品中Nd-O键的共价性和键强降低;同时,Nd3+离子4F3/2→4I11/2跃迁的荧光发射截面σe的大小和荧光强度都减小。在Li2O-CaO-Al2O3-La2O3-Nd2O3系统中,随着CaO的减少和Al2O3的增加,Nd3+离子的强度参数Ω2减小,说明样品的对称性增加;强度参数Ω6减小,说明玻璃样品中Nd-O键的共价性和键强增强;同时,Nd3+离子4F3/2→4I11/2跃迁的荧光发射截面的大小和荧光强度也都减小。     

Cr：Nd：GSGG晶体1．061μm受激发射截面随温度变化特性研究

测量了Cr：Nd：GSGG晶体从-70℃到 80℃温度下的荧光发射光谱和荧光寿命，计算了该晶体在不同温度下1．061μm受激发射截面，获得在此温度变化范围内受激发射截面随温度的线性变化关系。     

Analysis on the optical properties for the ytterbium doped silica glasses prepared by laser sintering technology

The paper demonstrates the optical properties of the ytterbium doped silica glasses that were fabricated by laser sintering technology combined with liquid phase doping method, and analyzed the influence of the fabricated process on the formation of Yb²⁺. The spectral parameters and laser performance parameters were also calculated and analyzed. The results indicate that the formation of Yb²⁺ can be effectively restrained through the optimized preparation process. The prepared ytterbium doped silica glass presents typical absorption and emission cross sections of Yb³⁺, and possesses attractive laser performance parameters. The material would have potential applications for the gain medium of large mode area photonic crystal fiber lasers.