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通过离子间有效交叉驰豫实现掺Tm光纤激光器的高功率和高效率运转(英文)

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徐州师范大学学报（自然科学版） 2010年第2期28卷 1-4页

作者：赵晓波陈浩赵婷杨晓芳沈德元徐州师范大学物理与电子工程学院江苏徐州221116 徐州工业职业技术学院材料工程系江苏徐州221140

通过对石英玻璃光纤芯径组分及Tm3+掺杂浓度的优化,有效地提高了Tm离子间的交叉驰豫过程,实现了掺铥光纤激光的高功率、高效率运转.当耦合的790 nm泵浦光为137 W时,掺铥光纤激光产生了81.5 W连续2.03μm激光输出,相对于耦合泵浦光的激... 详细信息

通过对石英玻璃光纤芯径组分及Tm3+掺杂浓度的优化,有效地提高了Tm离子间的交叉驰豫过程,实现了掺铥光纤激光的高功率、高效率运转.当耦合的790 nm泵浦光为137 W时,掺铥光纤激光产生了81.5 W连续2.03μm激光输出,相对于耦合泵浦光的激光斜效率达62.5%,为斯托克斯极限效率的1.7倍.最后讨论了进一步提高激光输出性能的方法和可行性.

关键词：高功率掺Tm 石英光纤激光交叉驰豫

Tm^(3+)掺杂MFT玻璃材料上转换荧光浓度猝灭的研究

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光谱学与光谱分析 2001年第3期21卷 287-289页

作者：陈宝玖王海宁黄世华中国科学院长春光学精密机械与物理所

我们制备了Tm3 +掺杂的不同浓度的MFT玻璃材料 ,在 6 5 0nm激发下观察了Tm3+掺杂的MFT玻璃材料的两个蓝色上转换发光 ,研究了上转换发光的浓度猝灭。实验结果证明这种材料的蓝色上转换荧光的猝灭浓度达到 0 6mol· % ,比其他材料中报... 详细信息

我们制备了Tm3 +掺杂的不同浓度的MFT玻璃材料 ,在 6 5 0nm激发下观察了Tm3+掺杂的MFT玻璃材料的两个蓝色上转换发光 ,研究了上转换发光的浓度猝灭。实验结果证明这种材料的蓝色上转换荧光的猝灭浓度达到 0 6mol· % ,比其他材料中报道的猝灭浓度高 3倍。研究了Tm3 +离子间的交叉弛豫行为。

关键词：荧光浓度猝灭上转换发光交叉驰豫 MFT玻璃稀土掺杂铥光学性质

Ca_9Y(PO_4)_7∶Ce^(3+),Tb^(3+)纳米荧光粉的制备及发光性能

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无机化学学报 2016年第12期32卷 2136-2142页

作者：王瓒米晓云谢凌婕潘笑盈周鸿燕陈树怡张希艳柏朝晖长春理工大学材料科学与工程学院长春130022

采用水热法制备出Ca_9Y(PO4)7∶Ce^(3+),Tb^(3+)纳米荧光粉,通过XRD、SEM和荧光光谱等对样品进行了分析,研究在Ca_9Y(PO4)7基质中引入Ce^(3+),Tb^(3+)离子对发光性能的影响规律。研究发现因Tb^(3+)离子自身能量交叉驰豫的存在,使得单掺T... 详细信息

采用水热法制备出Ca_9Y(PO4)7∶Ce^(3+),Tb^(3+)纳米荧光粉,通过XRD、SEM和荧光光谱等对样品进行了分析,研究在Ca_9Y(PO4)7基质中引入Ce^(3+),Tb^(3+)离子对发光性能的影响规律。研究发现因Tb^(3+)离子自身能量交叉驰豫的存在,使得单掺Tb^(3+)时,通过调节Tb^(3+)离子的浓度可以实现对发光颜色的控制。同时研究了Ce^(3+)-Tb^(3+)之间的能量传递为电多极相互作用的偶极-四极机制,Ce^(3+)-Tb^(3+)之间最大的能量传递效率为55.6%。Ca_9Y(PO4)7∶Ce^(3+),Tb^(3+)的发光颜色可以通过激活离子之间的能量传递和共发射得到可控调节。SEM分析表明荧光粉颗粒尺寸在100 nm左右,分散性好。

关键词： Ca9Y(PO4)7∶Ce3+,Tb3+ 水热法交叉驰豫能量传递

不同掺杂浓度Tm^(3+):LiLuF_4单晶的1800nm荧光发射(英文)

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物理化学学报 2014年第9期30卷 1752-1757页

作者：李珊珊夏海平符立董艳明张加忠谷雪梅章践立王冬杰江浩川陈宝玖宁波大学光电子功能重点实验室浙江宁波315211 中国科学院宁波材料所浙江宁波315211 大连海事大学物理系辽宁大连116026

采用坩埚下降法生长了Tm3+掺杂浓度为0.45%,0.90%,1.63%与3.25%(摩尔分数,x)的LiLuF4单晶.测试了样品的电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、X射线衍射(XRD)谱、吸收光谱(1400-2000 nm),并且分析比较了808 nm半导体激光器(LD)激发... 详细信息

采用坩埚下降法生长了Tm3+掺杂浓度为0.45%,0.90%,1.63%与3.25%(摩尔分数,x)的LiLuF4单晶.测试了样品的电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、X射线衍射(XRD)谱、吸收光谱(1400-2000 nm),并且分析比较了808 nm半导体激光器(LD)激发下荧光光谱.结果表明:当Tm3+的浓度从0.45%变化到3.25%时,1800 nm处的荧光强度呈现了先增后减的趋势,当掺杂浓度约为0.90%时达到最大值,而位于1470 nm处的荧光强度则呈现了相反的趋势.Tm3+:3F4能级的荧光衰减寿命随着掺杂浓度的增加不断减小.1800 nm处的这种荧光强度变化归结于Tm3+离子间的交叉驰豫效应(3H6,3H4→3F4,3F4)和自身的浓度猝灭效应.同时计算得到了浓度为0.90%的样品在1890 nm处的最大发射截面为0.392×10-20cm2.并且根据Judd-Ofelt理论所得寿命和测定的荧光寿命计算得到了3F4→3H6的最大量子效率约为120%.

关键词： Tm^3+ LiLuF4单晶交叉驰豫荧光强度浓度猝灭

紫外激发Ba_2SiO_4∶Gd^(3+),Tb^(3+)的发光性能

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发光学报 2016年第6期37卷 644-649页

作者：肖林久耿艳丽谢颖姜新东崔永强汪书东沈阳化工大学辽宁省稀土化学及应用重点实验室辽宁沈阳110142

采用高温固相法合成了可被紫外光激发的Ba_2SiO_4∶Gd^(3+),Tb^(3+)荧光粉。考察了激活离子掺杂量等因素对发光性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、荧光(FL)光谱和荧光寿命曲线对所合成样品的结构和发光性能进行表征,研究了Gd^(3+)和Tb^(... 详细信息

采用高温固相法合成了可被紫外光激发的Ba_2SiO_4∶Gd^(3+),Tb^(3+)荧光粉。考察了激活离子掺杂量等因素对发光性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、荧光(FL)光谱和荧光寿命曲线对所合成样品的结构和发光性能进行表征,研究了Gd^(3+)和Tb^(3+)的特征吸收波长激发Ba_2SiO_4∶Gd^(3+),Tb^(3+)的发光性能。在275 nm(Gd^(3+):8S7/2→6IJ)激发下,检测到了Tb^(3+)的特征发射。通过对比不同Tb^(3+)掺杂量下Gd^(3+):~6P_(7/2)能级的衰减曲线,发现随着Tb^(3+)掺杂浓度的增加,该能级的荧光寿命不断缩短,表明样品中存在Gd^(3+)→Tb^(3+)的能量传递,传递方式为无辐射共振能量传递。在244 nm(Tb^(3+):4f^8→4f^75d^1)激发下,Gd^(3+)的掺入使得Tb^(3+)的~5D_3能级的发射逐渐减弱,5D4能级的发射增强。Gd^(3+)的掺入使得544 nm(~5D_4→~7F_5)处的特征发射增强了59%~128%,结合荧光衰减曲线得出Gd^(3+)的掺入对Tb^(3+)能级中~5D_3→~5D_4与~7F_6→~7F_0交叉驰豫有促进作用。

关键词：荧光粉能量传递交叉驰豫 Ba2SiO4∶Gd3+,Tb3+

氟氧化物玻璃陶瓷中Yb^(3+)和Er^(3+)的强交叉弛豫过程

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科学通报 1999年第23期44卷 2489-2492页

作者：张光寅赵丽娟侯延冰许京军商美如南开大学物理学院光子学中心天津300071 北方交通大学光电技术研究所北京100044

氟氧化物玻璃陶瓷是一种兼有氟化物低声子能量和氧化物机械强度的新型上转换发光材料 .在Er3 +和Yb3 +离子共掺杂的氟氧化物玻璃陶瓷中 ,紫光激发时产生较强的红色辐射 ,而不是常规的由于多声子逐级弛豫引起的绿色辐射 .荧光光谱分析表... 详细信息

氟氧化物玻璃陶瓷是一种兼有氟化物低声子能量和氧化物机械强度的新型上转换发光材料 .在Er3 +和Yb3 +离子共掺杂的氟氧化物玻璃陶瓷中 ,紫光激发时产生较强的红色辐射 ,而不是常规的由于多声子逐级弛豫引起的绿色辐射 .荧光光谱分析表明 ,Yb3 +离子的敏化引起的强交叉弛豫过程是红色辐射相对强度增加的主要原因 .紫光激发时产生相对强度较强的红色辐射说明在氟氧化物玻璃陶瓷中 ,稀土离子掺入到氟化物微晶中。

关键词：氟氧化物玻璃陶瓷交叉驰豫镱铒稀土离子

3.5μm Er:ZBLAN光纤激光器及放大器数值仿真

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激光与红外 2024年第10期54卷 1526-1533页

作者：任国川姚传飞李平雪北京工业大学物理与光电工程学院超短脉冲激光及应用研究所北京100124

本文利用双波长泵浦(DWP)技术建立了3.5μm Er∶ZBALN光纤激光器及光纤放大器的理论模型。研究了光纤不同参数下激光器及放大器的能级粒子数动力学行为及沿光纤长度上光功率分布特征,计算分析了光纤长度、输出端反射率、铒离子掺杂浓度... 详细信息

本文利用双波长泵浦(DWP)技术建立了3.5μm Er∶ZBALN光纤激光器及光纤放大器的理论模型。研究了光纤不同参数下激光器及放大器的能级粒子数动力学行为及沿光纤长度上光功率分布特征,计算分析了光纤长度、输出端反射率、铒离子掺杂浓度对于3.5μm激光功率的影响。研究结果显示了光纤长度、输出端反射率存在的最佳范围,高掺杂铒离子浓度光纤相对于低掺杂仅需要较低的976 nm泵浦功率即可实现有效的3.5μm激光输出,且高掺杂浓度下的交叉驰豫过程能阻止猝灭行为,模拟实现了3.5μm光纤激光的高效放大。数值模拟结果对3.5μm激光振荡器及高功率放大的参数设计具有指导意义。

关键词：双波长泵浦 3.5μm激光放大交叉驰豫

Tm^3＋掺杂GeO2-AlF3-Li2O-BaF2-La2O3玻璃的光谱特性

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武汉理工大学学报 2007年第E1期29卷 264-268页

作者：夏海平林琼斐王金浩张约品杨钢锋张勤远宁波大学光电子功能材料重点实验室宁波315211 华南理工大学光通信材料研究所特种功能材料教育部重点实验室广州510640

用高温熔融法制备了不同Tm^3＋浓度掺杂的65GeO2—12AlF3—8Li2O-10BaF2—5La2O3-xTm2O3（x=0．5mol％，1．0mol％，2．0mol％，4．0mol％，6．0mol％）玻璃。从吸收光谱特性出发，根据Judd—Ofelt理论，计算得到了Tm^3＋离子的J—O强... 详细信息

用高温熔融法制备了不同Tm^3＋浓度掺杂的65GeO2—12AlF3—8Li2O-10BaF2—5La2O3-xTm2O3（x=0．5mol％，1．0mol％，2．0mol％，4．0mol％，6．0mol％）玻璃。从吸收光谱特性出发，根据Judd—Ofelt理论，计算得到了Tm^3＋离子的J—O强度参数（Ω2，Ω4，Ω6）及Tm^3＋离子各激发能级的自发跃迁几率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量。在808nm波长的激发下，研究了不同Tm^3＋掺杂浓度下玻璃在～1．47μm与～1．8μm处的荧光特性，在掺杂浓度约达到．1.0mol％时，在1．8μm处的荧光强度达最大，然后随着掺杂浓度的增大，其荧光强度反而降低。作者从Tm^3＋的交叉驰豫与浓度猝灭效应解释了这一荧光强度变化的过程。

关键词：掺铥锗酸盐玻璃光谱性质交叉驰豫

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掺铥光纤激光器的理论研究

掺铥光纤激光器的理论研究

作者：王文杰北京交通大学

学位级别：硕士

铥(Tm)离子具有丰富的能级结构,通过控制泵浦光的波长和功率,掺铥光纤激光器可以产生1.8μm～2.1μm波长范围的激光,被广泛应用于工业、农业、军事以及医学等领域。其中大功率、高效率的2μm波段掺铥光纤激光器的研制是当今的一个研究... 详细信息

铥(Tm)离子具有丰富的能级结构,通过控制泵浦光的波长和功率,掺铥光纤激光器可以产生1.8μm～2.1μm波长范围的激光,被广泛应用于工业、农业、军事以及医学等领域。其中大功率、高效率的2μm波段掺铥光纤激光器的研制是当今的一个研究热点。军事上,它是激光雷达的关键组成部分;医学上,可作为一种高精度的手术刀,其优点是伤口创面小,出血少;通信上,除本身可作为空间光通信的光源外,还可作为泵浦源去抽运其它工作物质,以产生4μm～5μm波长的激光,应用于空间光通信。目前2μm波段掺铥光纤激光器研究的重点是如何改善效率,提高激光输出功率和光束质量。本文主要工作如下: (1)通过分析Tm离子能级结构及其在各类玻璃基质中的光谱吸收特性,了解掺铥光纤的制备过程,解读国外相关文献中已报道的掺铥光纤激光器模型,进而对Tm离子掺杂浓度、光纤长度、泵浦工艺等人为可控制的、并对激光器性能会产生重大影响的参量、条件进行分析和讨论。 (2)在此基础上,进行三种泵浦方式下掺铥光纤激光器的建模和仿真。着重讨论交叉弛豫现象对泵浦光在1m长掺铥光纤中功率吸收的影响;不同掺杂浓度对泵浦光、激光沿光纤分布的影响;不同掺杂浓度对掺铥光纤最佳长度的影响以及掺杂浓度增长与交叉弛豫项之间的比例关系。 (3)利用实验室现有条件搭建了793nm和980nm两种激光泵浦下的掺铥光纤激光器的实验系统,其中谐振腔采用光纤光栅对。利用经液氮冷却的氮气对800nm的泵浦源降温得到工作波长为793nm的泵浦激光,通过光斑仪和光谱分析仪观察泵浦光的光斑以及泵浦光耦合进光束整形石英锥之后输出的光斑特性;使用980nm泵浦源抽运掺铥光纤,通过光谱分析仪观察到掺铥光纤激光器尾纤输出的激光特性,给出相应的数据、图像和实验结论分析。

关键词：掺铥光纤泵浦方式速率方程交叉驰豫