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掺铒硫系玻璃的制备及其微结构光纤的中红外信号放大特性研究

周亚训 於杏燕 徐星辰 戴世勋

掺铒硫系玻璃的制备及其微结构光纤的中红外信号放大特性研究

周亚训, 於杏燕, 徐星辰, 戴世勋
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  • 为进一步揭示硫系玻璃基掺Er3+微结构光纤对于中红外波段信号的放大特性, 采用熔融淬火法研制了Er3+离子掺杂的Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃, 测试了玻璃样品的吸收光谱和2.7 m波段荧光光谱, 利用Judd-Ofelt和Futchbauer-Ladenburg理论分别计算得到了Er3+离子的辐射跃迁概率、辐射寿命以及2.7 m波段受激发射截面. 在此基础上, 建立了一个980 nm抽运下该玻璃基掺Er3+微结构光纤2.7 m波段中红外信号的放大模型, 理论上研究了其作为2.7 m波段中红外信号增益介质时的光放大特性. 结果显示, 硫系玻璃基掺Er3+微结构光纤具有优异的高增益和宽带放大品性. 在200 mW抽运功率激励下的100 cm光纤长度上, 最大小信号增益超过了40 dB, 高于30 dB信号增益的放大带宽达到了120 nm (26962816 nm). 研究表明, Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃基掺Er3+微结构光纤是一种理想的可应用于2.7 m波段中红外宽带放大器的增益介质.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61177087), 浙江省研究生创新科研项目(批准号: YK2010048), 宁波新型光电功能材料及器件创新团队项目(批准号: 2009B21007), 宁波大学王宽诚幸福基金和学科项目(批准号: XKL11078)资助的课题.
    [1]

    Ma J Y, Fang X, Kamran M, Zhao H Y, Bi C Z, Zhao B R, Qiu X G 2008 Chin. Phys. B 17 3313

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    Guo H T, Lu M, Tao G M, Feng L, Peng B 2009 J. Chin. Ceram. Soc. 37 2150 (in Chinese) [郭海涛, 陆敏, 陶光明, 冯雷, 彭波 2009 硅酸盐学报 37 2150]

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    Gan F X 1991 J. Infrared Millim. W. 10 415 (in Chinese) [干福喜 1991 红外与毫米波学报 10 415]

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    Song B A, Dai S X, Xu T F, Nie Q H, Shen X, Wang X S, Lin C G 2011 Acta Phys. Sin. 60 084217 (in Chinese) [宋宝安, 戴世勋, 徐铁峰, 聂秋华, 沈 祥, 王训四, 林常规 2011 物理学报 60 084217]

    [5]

    Nie Q H, Wang G X, Wang X S, Xu T F, Dai S X, Shen X 2010 Acta Phys. Sin. 59 7949 (in Chinese) [聂秋华, 王国祥, 王训四, 徐铁峰, 戴世勋, 沈祥 2010 物理学报 59 7949]

    [6]

    El-Amraoui M, Gadret G, Jules J C, Fatome J, Fortier C, Désévédavy F, Skripatchev I, Messaddeq Y, Troles J, Brilland L, Gao W, Suzuki T, Ohishi Y, Smektala F 2010 Opt. Express 18 26655

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    Brilland L, Charpentier F, Troles J, Bureau B, Boussard-Plédel C, Adam J L, Méchin D, Trégoat D 2009 Proc. SPIE 7503 581

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    Wang D D, Wang L L 2010 Acta Phys. Sin. 59 3255 (in Chinese) [王豆豆, 王丽莉 2010 物理学报 59 3255]

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    [11]

    De Sario, Mescia L, Prudenzano F, Smektala F, Deseveday F, Nazabal V, Troles J, Brilland L 2009 Opt. Fiber Technol. 41 99

    [12]

    Prudenzano F, Mescia L, Allegretti L, De Sario M, Smektala F, Moizan V, Nazabal V, Troles J, Doualan J L, Canat G, Adam J L, Boulard B 2009 Opt. Mater. 31 1292

    [13]

    Judd B R 1962 Phy. Rev. 127 750

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    Ofelt G S 1962 J. Chem. Phys. 37 511

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    Jiassi I, Elhouichet H, Ferid M, Barthou C 2010 J. Lumin. 130 2394

    [16]

    Hayashi H, Tanabe S, Sugimoto N 2008 J. Lumin. 128 333

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    Chen Y J, Huang Y D, Huang M L, Chen R P, Luo Z D 2004 Opt. Mater. 25 271

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    Tikhomirov V K, Méndez-Ramos J, Rodriguez V D, Furniss D, Seddon A B 2006 Opt. Mater. 28 1143

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    Jackson S D, King T A, Pollnau M 2000 J. Mod. Opt. 47 1987

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    Tian Y, Xu R R, Zhang L Y 2011 Opt. Lett. 36 109

    [21]

    Brechet F, Marcou J, Pagnoux D, Roy P 2000 Opt. Fiber Technol. 6 181

    [22]

    Kadono K, Yazawa T, Jiang S, Porque J, Hwang B C, Peyghambarian N 2003 J. Non-Crysta Solids 331 79

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    Kadono K, Yazawa T, Jiang S, Porque J, Hwang B C, Peyghambarian N 2003 J. Non-Crysta Solids 331 79

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出版历程
  • 收稿日期:  2011-12-03
  • 修回日期:  2011-12-29
  • 刊出日期:  2012-08-05

掺铒硫系玻璃的制备及其微结构光纤的中红外信号放大特性研究

  • 1. 宁波大学信息科学与工程学院, 宁波 315211
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 61177087), 浙江省研究生创新科研项目(批准号: YK2010048), 宁波新型光电功能材料及器件创新团队项目(批准号: 2009B21007), 宁波大学王宽诚幸福基金和学科项目(批准号: XKL11078)资助的课题.

摘要: 为进一步揭示硫系玻璃基掺Er3+微结构光纤对于中红外波段信号的放大特性, 采用熔融淬火法研制了Er3+离子掺杂的Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃, 测试了玻璃样品的吸收光谱和2.7 m波段荧光光谱, 利用Judd-Ofelt和Futchbauer-Ladenburg理论分别计算得到了Er3+离子的辐射跃迁概率、辐射寿命以及2.7 m波段受激发射截面. 在此基础上, 建立了一个980 nm抽运下该玻璃基掺Er3+微结构光纤2.7 m波段中红外信号的放大模型, 理论上研究了其作为2.7 m波段中红外信号增益介质时的光放大特性. 结果显示, 硫系玻璃基掺Er3+微结构光纤具有优异的高增益和宽带放大品性. 在200 mW抽运功率激励下的100 cm光纤长度上, 最大小信号增益超过了40 dB, 高于30 dB信号增益的放大带宽达到了120 nm (26962816 nm). 研究表明, Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃基掺Er3+微结构光纤是一种理想的可应用于2.7 m波段中红外宽带放大器的增益介质.

English Abstract

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