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Nd3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃光纤的发光与激光特性研究

林治全 于春雷 何冬兵 冯素雅 张磊 陈丹平 胡丽丽

Nd3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃光纤的发光与激光特性研究

林治全, 于春雷, 何冬兵, 冯素雅, 张磊, 陈丹平, 胡丽丽
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  • 以970 nm和808 nm半导体激光器作为抽运源,从光纤长度和抽运功率两个方面,探讨了Nd3+/Yb3+摩尔浓度比约为4:1的共掺磷酸盐玻璃光纤的发光与激光特性.在970 nm抽运下,光纤光谱以Yb3+离子的发光为主,但Yb3+→Nd3+能量传递会对光纤光谱(激光和受激放大自发辐射)产生调制作用,调制作用随970 nm抽运功率或光纤长度的增加而显著,甚至出现显著的双波长激光现象.尽管玻璃样品中Nd3+→Yb3+的能量传递效率ηNd→Yb高达64%,但在808 nm抽运下,激光峰始终在1053 nm附近产生,且与808 nm抽运功率大小和光纤长度无关.为解释这一现象,推导了考虑Nd3+离子受激辐射的能量传递模型.从理论模型来看,Nd3+→Yb3+能量传递作用随Nd3+离子受激辐射信号光强度的增加而迅速减弱,这与该光纤实际测试的荧光光谱随808 nm抽运功率的变化规律相符合.因此,当采用Nd3+离子来敏化Yb3+离子时,需要考虑Nd3+离子的受激辐射对Nd3+→Yb3+能量传递的抑制作用.
      通信作者: 于春雷, sdycllcy@163.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61405215,61505232)、中国科学院青年促进会和国家高技术研究发展计划(批准号:2016YFB0402201)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-03-20
  • 修回日期:  2017-06-05
  • 刊出日期:  2017-08-05

Nd3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃光纤的发光与激光特性研究

  • 1. 中国科学院上海光学精密机械研究所, 强激光材料重点实验室, 上海 201800;
  • 2. 中国科学院大学, 北京 100049
  • 通信作者: 于春雷, sdycllcy@163.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61405215,61505232)、中国科学院青年促进会和国家高技术研究发展计划(批准号:2016YFB0402201)资助的课题.

摘要: 以970 nm和808 nm半导体激光器作为抽运源,从光纤长度和抽运功率两个方面,探讨了Nd3+/Yb3+摩尔浓度比约为4:1的共掺磷酸盐玻璃光纤的发光与激光特性.在970 nm抽运下,光纤光谱以Yb3+离子的发光为主,但Yb3+→Nd3+能量传递会对光纤光谱(激光和受激放大自发辐射)产生调制作用,调制作用随970 nm抽运功率或光纤长度的增加而显著,甚至出现显著的双波长激光现象.尽管玻璃样品中Nd3+→Yb3+的能量传递效率ηNd→Yb高达64%,但在808 nm抽运下,激光峰始终在1053 nm附近产生,且与808 nm抽运功率大小和光纤长度无关.为解释这一现象,推导了考虑Nd3+离子受激辐射的能量传递模型.从理论模型来看,Nd3+→Yb3+能量传递作用随Nd3+离子受激辐射信号光强度的增加而迅速减弱,这与该光纤实际测试的荧光光谱随808 nm抽运功率的变化规律相符合.因此,当采用Nd3+离子来敏化Yb3+离子时,需要考虑Nd3+离子的受激辐射对Nd3+→Yb3+能量传递的抑制作用.

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