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Influence of an equimolar amount of aluminium and phosphorus on spectroscopic properties of neodymium under local phosphorus environment in silica glass

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Journal of Rare Earths 2018年第10期36卷 1030-1035页

作者： Yabin Cao Fan Wang chongyun shao Yu Yue Lili Hu Chunlei Yu Key Laboratory of Materials for High Power Laser Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics Chinese Academy of Sciences Shanghai 201800 China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049 China

To exhibit large emission cross sections of Nd in silica glass, Nd surroundings were regulated in AI/P codoped silica glass prepared by our multi-step method. The influence of an equimolar amount of AI and P on spectroscopic properties was studied under the local phosphorus coordination environment of *** uniformity of composition distribution was characterized by energy dispersion spectra（EDS） and the coordination environment of Nd ions was characterized by the electron paramagnetic resonance（EPR）spectra. The results indicate that the composition distribution is of high uniformity and Nd has a stronger interaction with P atoms than AI atoms regardless of Al/P molar ratio. Local phosphorus coordination environment of Nd ions in silica glass is achieved. Large σ（em） can be achieved when Al or P is excessive,and larger σ（em） is more likely achieved when P is much more than Al. This work brings new possibilities for obtaining large stimulated cross sections of Nd in silica glass.

关键词： Al/P co-doped silica glass Nd Multi-step method EPR Rare earths

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面向空间应用耐辐照有源光纤研究进展

中国激光 2020年第5期47卷 224-252页

作者：邵冲云于春雷胡丽丽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 国科大杭州高等研究院浙江杭州310024

稀土掺杂有源光纤激光器或放大器具有重量轻、体积小、电光转换效率高等优点,在空间激光通讯、空间激光雷达、太空垃圾处理及军事等方面有重要应用价值。然而,常规稀土掺杂有源光纤在太空辐射环境中的辐射诱导损耗是非稀土掺杂无源光纤... 详细信息

稀土掺杂有源光纤激光器或放大器具有重量轻、体积小、电光转换效率高等优点,在空间激光通讯、空间激光雷达、太空垃圾处理及军事等方面有重要应用价值。然而,常规稀土掺杂有源光纤在太空辐射环境中的辐射诱导损耗是非稀土掺杂无源光纤的1000倍以上,这给面向空间应用的光纤激光器或放大器的长期稳定性带来了严峻挑战。本文简要介绍了太空辐照环境、石英光纤在太空中的应用需求和所面临的挑战;然后从三个方面详细介绍了当前国内外在耐辐照有源光纤领域取得的最新研究成果:1)有源光纤辐致暗化机理,2)有源光纤耐辐射特性的影响因素,3)提高有源光纤耐辐射特性的方法;最后,对耐辐照有源光纤的未来研究方向进行了展望。

关键词：激光光学有源光纤耐辐照色心辐射诱导损耗空间应用

Temperature dependence of spectral and laser properties of Er3+/Al3+ co-doped aluminosilicate fiber

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Chinese Optics Letters 2019年第10期17卷 119-123页

作者： Qiang He Fan Wang Zhiquan Lin chongyun shao Meng Wang Shikai Wang Chunlei Yu Lili Hu Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics Chinese Academy of SciencesShanghai 201800China Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China

Using a heavily erbium-doped aluminosilicate fiber prepared by the sol-gel method combined with high temperature sintering, the temperature dependence of the spectrum around the 1.55 nm band and single-mode fiber laser properties were investigated, respectively. The absorption cross section increases 29.2% at ～1558 nm with the temperature increasing from 20°C to 140°C, while the emission cross section slightly increases4.3%. In addition, the laser slope of the heavily erbium-doped aluminosilicate fiber at 1558 nm decreases4.4% from 10.8% to 6.4% with the temperature increasing from 18°C to 440°C. Meanwhile, an experiment lasting3 h proves that the fiber laser has excellent stability below 440°C.

关键词： fiber laser spectral

Gain and laser performance of heavily Er-doped silica fiber fabricated by MCVD combined with the sol-gel method

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Chinese Optics Letters 2021年第11期19卷 27-31页

作者： Qiubai Yang Yan Jiao Chunlei Yu chongyun shao Fengguang Lou Shikai Wang Lei Zhang Qiuhong Yang Lili Hu School of Materials Science and Engineering Shanghai UniversityShanghai 200444China Key Laboratory of High Power Laser Materials Shanghai Institute of Optics and Fine MechanicsChinese Academy of SciencesShanghai 201800China Hangzhou Institute for Advanced Study University of Chinese Academy of SciencesHangzhou 310024China

In this work, a heavily Er-doped fiber with an 8 μm core diameter and a numerical aperture of 0.13 was prepared by the modified chemical vapor deposition(MCVD) technique combined with the sol-gel method. The background loss and absorption coefficient at 1530 nm were measured to be 20 d B/km and 128 d B/m, respectively. Thanks to the sol-gel method, the fiber showed a good doping homogeneity, which was confirmed through unsaturable absorption measurement. The net gains of three 25, 45, and 75-cm-long fibers were measured in the range of 1520 to 1600 nm, and the highest gain reached above 23 d B at both 1530 and 1560 nm in 25 and 75-cm-long fibers, respectively. The short-cavity laser performance was measured using centimeter-scale fibers. The maximum output power of 12 m W was demonstrated in a 6.5-cm-long active fiber with a slope efficiency of 20.4%. Overall, the prepared heavily Er-doped silica fiber is a promising item to be applied in a high-repetition-rate or single-frequency fiber laser.

关键词： erbium-doped fiber short-cavity fiber laser sol-gel method

γ辐照及热退火对光热折变玻璃光学性能的影响

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无机材料学报 2021年第5期36卷 521-526页

作者：朱治昱焦艳邵冲云何冬兵胡丽丽中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

对光热折变(Photo-thermal-refractive,PTR)玻璃在总剂量分别为0.35、1、10及100 kGy的γ射线下辐照,并进行热退火处理,采用吸收光谱、光致发光光谱及EPR电子顺磁共振谱研究了光热折变玻璃在γ射线辐照下的辐照机理。研究结果表明,γ辐... 详细信息

对光热折变(Photo-thermal-refractive,PTR)玻璃在总剂量分别为0.35、1、10及100 kGy的γ射线下辐照,并进行热退火处理,采用吸收光谱、光致发光光谱及EPR电子顺磁共振谱研究了光热折变玻璃在γ射线辐照下的辐照机理。研究结果表明,γ辐照后的PTR玻璃在可见波段的吸收主要由银原子Ag^(0)、银分子簇Ag^(2)、银分子簇Ag^(3)、银纳米颗粒Agm 0及非桥氧空穴中心HC1及HC2引起;在不同剂量γ射线辐照下,玻璃基质中的变价离子(Ag^(+)、Ce^(3+))价态先发生变化,同时玻璃基质中的非桥氧键发生电离,形成了非桥氧空穴型缺陷中心HC_(1)、HC_(2)。进一步增加辐照剂量,产生了银的分子簇Ag_(2)和Ag_(3);同时玻璃基质中非桥氧空穴中心HC_(2)的浓度增大,导致在639 nm附近的吸收增强。分别在不同温度下对辐照后的PTR玻璃进行相同时间的热处理及在低于Tg(玻璃转变温度)的温度下进行不同时间的热处理,观察到250℃退火后PTR玻璃中HC_(1)及HC_(2)缺陷中心发生漂白;并在430℃退火后出现了银纳米颗粒的吸收峰,该吸收峰随退火时间的延长发生了红移及展宽。

关键词：光热折变玻璃 γ射线辐照辐照缺陷紫外–可见吸收谱

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近红外超宽带光纤放大的研究进展

应用科学学报 2020年第4期38卷 520-541页

作者：焦艳邵冲云胡丽丽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 中国科学院大学北京100049 国科大杭州高等研究院杭州310024

随着光通信的飞速发展,扩大光纤放大器的增益带宽成为亟待解决的问题.然而,目前常规光纤放大器的增益带宽满足不了通信容量的需求,这给光通信发展带来严峻的挑战.该文简要介绍了掺Bi光纤、Bi/Er共掺光纤和量子点掺杂光纤等超宽带放大方... 详细信息

随着光通信的飞速发展,扩大光纤放大器的增益带宽成为亟待解决的问题.然而,目前常规光纤放大器的增益带宽满足不了通信容量的需求,这给光通信发展带来严峻的挑战.该文简要介绍了掺Bi光纤、Bi/Er共掺光纤和量子点掺杂光纤等超宽带放大方面的最新研究成果,展望了超宽带放大材料的未来研究方向.

关键词：超宽带放大器光学增益掺铋光纤铋铒共掺光纤量子点

飞秒激光在不同羟基浓度纯石英玻璃内部诱导缺陷研究

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中国激光 2017年第1期44卷 103-109页

作者：黄媛媛钱静邵冲云李虹瑾戴晔赵全忠上海大学物理系上海200444 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室上海201800 中国科学院大学北京100049 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术研发中心上海201800

采用飞秒激光脉冲辐照不同羟基浓度的纯石英玻璃,诱导其内部产生缺陷。系统研究了羟基浓度、激光脉宽和激光功率对缺陷类型和浓度的影响。石英玻璃的显微荧光谱、吸收谱和发射谱测试表明,飞秒激光诱导石英玻璃可以产生非桥氧空穴中心(NB... 详细信息

采用飞秒激光脉冲辐照不同羟基浓度的纯石英玻璃,诱导其内部产生缺陷。系统研究了羟基浓度、激光脉宽和激光功率对缺陷类型和浓度的影响。石英玻璃的显微荧光谱、吸收谱和发射谱测试表明,飞秒激光诱导石英玻璃可以产生非桥氧空穴中心(NBOHC)、非弛豫氧空位[ODC(Ⅱ)]和E′心3种缺陷;低羟基浓度石英玻璃易产生ODC(Ⅱ)缺陷,高羟基浓度石英玻璃易产生NBOHC缺陷。用波长为254nm的紫外灯激发飞秒激光辐照后的高羟基浓度石英玻璃可观察到明显的红色荧光(波长为650nm),其发光强度与飞秒激光的脉宽和功率相关,发光强度随激光脉宽的增加先增加后减小,随激光功率的增加先增加后趋于平缓。

关键词：激光制造飞秒激光激光与物质相互作用荧光羟基纯石英玻璃缺陷

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掺镱石英玻璃的光学光谱和结构特性

硅酸盐学报 2022年第4期50卷 991-1005页

作者：王璠董贺贺郭梦婷邵冲云于春雷胡丽丽中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800 国科大杭州高等研究院杭州310024

掺镱石英光纤是高功率光纤激光器的核心元件,其纤芯材料是掺镱石英玻璃。掺镱石英光纤的性能与掺镱石英玻璃纤芯材料的性质密切相关。本文总结了应用溶胶-凝胶法结合高温粉末烧结的方法制备系列Al、P、F、B、Ce共掺杂的掺镱石英玻璃,以... 详细信息

掺镱石英光纤是高功率光纤激光器的核心元件,其纤芯材料是掺镱石英玻璃。掺镱石英光纤的性能与掺镱石英玻璃纤芯材料的性质密切相关。本文总结了应用溶胶-凝胶法结合高温粉末烧结的方法制备系列Al、P、F、B、Ce共掺杂的掺镱石英玻璃,以及不同共掺元素对掺镱石英玻璃的光学、光谱及结构的影响等方面的进展,为优化掺镱石英光纤的激光性能提供了参考,并指出未来应将重点关注掺镱石英玻璃微观结构与掺镱石英光纤激光性能之间的关联。

关键词：掺镱石英玻璃光学性质光谱性质玻璃结构

结构弛豫对Al3+/Yb3+共掺石英玻璃结构和性能的影响

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硅酸盐学报 2018年第11期46卷 1499-1506页

作者：郭梦婷邵冲云王璠任进军于春雷王世凯胡丽丽中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800 中国科学院大学北京100049

采用溶胶–凝胶法结合高温烧结工艺制备Al^3＋/Yb^3＋共掺石英玻璃,通过在玻璃转变温度（Tg）以下对玻璃进行等温退火,研究了退火时间对Al^3＋/Yb^3＋共掺杂石英玻璃密度、折射率和光谱性质的影响,并利用X射线衍射、Fourier转换红外（F... 详细信息

采用溶胶–凝胶法结合高温烧结工艺制备Al^3＋/Yb^3＋共掺石英玻璃,通过在玻璃转变温度（Tg）以下对玻璃进行等温退火,研究了退火时间对Al^3＋/Yb^3＋共掺杂石英玻璃密度、折射率和光谱性质的影响,并利用X射线衍射、Fourier转换红外（FTIR）、Raman光谱、核磁共振等结构分析手段探索其影响机理。结果表明：当退火温度为900℃时,随着退火时间增加,Al^3＋/Yb^3＋掺杂石英玻璃的折射率逐渐增大,紫外吸收边逐渐蓝移,Yb^3＋离子的吸收和发射截面逐渐下降,退火200 h后Yb^3＋离子出现2个荧光寿命;在Tg温度以下退火,玻璃的非晶态特征和Al的配位数不会发生明显变化;玻璃的假想温度及结构混乱度随退火时间增加逐渐下降。

关键词：结构弛豫镱掺杂石英玻璃光谱性质物理性质稀土局域结构