1 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实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
3 中国科学院大学杭州高等研究院，浙江 杭州 310024
4 中国科学技术大学物理与光电工程学院，安徽 合肥 230026
中国激光
2023, 50(24): 2416006
1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实验室，上海 201800
中国激光
2023, 50(17): 1716001
1 中国科学技术大学稀土学院, 合肥 230026
2 中国科学院赣江创新研究院, 赣州 341000
3 中国科学院上海硅酸盐研究所,上海 201899
4 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
5 4.中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
氟化钙晶体的抗γ射线辐照性能是其在太空应用的关键性能之一。本文报道了痕量La杂质对氟化钙晶体γ辐照诱导色心的影响。主要采用吸收光谱、电子顺磁共振(EPR)等手段对辐照前后存在不同痕量La杂质的氟化钙晶体进行研究。结果表明, 辐照后的氟化钙晶体产生多个色心吸收带, 且吸收带的吸收系数随辐照剂量和La杂质浓度增加而增加。EPR证实这种吸收带的形成是由氟化钙晶体中F心引起的, 而La3+的存在影响氟化钙晶体F心的稳定性和光谱位置, 本文提出了La3+与氟化钙晶体中F心存在的可能机制。
CaF2晶体 色心 γ辐照 La杂质 痕量 CaF2 crystal color center γ-irradiation La impurity trace
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 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。
掺镱石英玻璃 光学性质 光谱性质 玻璃结构 ytterbium doped silica glass optical properties spectroscopic properties glass structure
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 中国科学技术大学, 安徽 合肥230026
3 中国科学院大学, 北京100049
4 国科大杭州高等研究院, 浙江 杭州310024
采用改进的化学气相沉积技术结合液相掺杂工艺制备了低损耗Bi掺杂高磷石英基光纤, P2O5摩尔分数高达7.2%, 光纤的背景损耗为18 dB/km@1 550 nm。进一步采用1 240 nm的可调谐拉曼激光器泵浦自制Bi掺杂高磷石英基光纤, 在1 355~1 380 nm波段实现净增益, 在1 355 nm波长处的最高增益为5.14 dB。这是国内首次制备出低损耗掺铋高磷石英基光纤, 并基于该掺铋光纤实现了近红外波段的净增益放大。
Bi掺杂高磷石英基光纤 宽带放大 光纤光学 highly phosphorus and bismuth co-doped silica fibe broadband amplifier fiber optics
1 1.中国科学院 上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 2.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辐照后的PTR玻璃在可见波段的吸收主要由银原子Ag0、银分子簇Ag2、银分子簇Ag3、银纳米颗粒Agm0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+、Ce3+)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HC1、HC2。进一步增加辐照剂量, 产生了银的分子簇Ag2和Ag3; 同时玻璃基质中非桥氧空穴中心HC2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HC1及HC2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。
光热折变玻璃 γ射线辐照 辐照缺陷 紫外-可见吸收谱 photo-thermal-refractive glass γ-ray irradiation defect center UV-Vis absorption 
Author Affiliations
Abstract
1 School of Materials Science and Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, China
2 Key Laboratory of High Power Laser Materials, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
3 Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences, Hangzhou 310024, China
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 dB/km and 128 dB/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 dB 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 mW 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.
erbium-doped fiber short-cavity fiber laser sol-gel method Chinese Optics Letters
2021, 19(11): 110603
1 南京邮电大学电子与光学工程、 微电子学院, 江苏 南京 210023
2 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实验室, 上海 201800
采用溶胶-凝胶法结合纳米粉体高温烧结工艺制备了Yb-Al、Yb-Al-P和Yb-P三个体系共掺石英玻璃,系统探究了Al 3+和P 5+的含量变化对掺Yb 3+石英玻璃在1018 nm处吸收和荧光性能的影响规律。通过对比不同掺杂体系在1018 nm处的光谱性能发现,随着P 5+掺杂浓度的提高,1030 nm附近的荧光次峰蓝移至1018 nm附近,Yb-P掺杂石英玻璃系列样品在1018 nm处的归一化荧光强度明显优于其他系列。利用Raman光谱结合超低温电子顺磁共振(EPR, 4 K)从原子尺度上对Yb 3+的配位环境进行了精确解析。Al 3+和P 5+的引入使得Yb 3+的配位环境迥异,这与Al 3+、P 5+对Yb 3+在1018 nm处光谱性质的影响规律相符。
材料 掺Yb
3+石英玻璃 1018 nm同带泵浦 光谱性能 稀土离子局域环境 中国激光
2021, 48(11): 1103001
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 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**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。
激光光学 有源光纤 耐辐照 色心 辐射诱导损耗 空间应用
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
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 increases 4.3%. In addition, the laser slope of the heavily erbium-doped aluminosilicate fiber at 1558 nm decreases 4.4% from 10.8% to 6.4% with the temperature increasing from 18°C to 440°C. Meanwhile, an experiment lasting 3 h proves that the fiber laser has excellent stability below 440°C.
140.3500 Lasers, erbium 060.2400 Fiber properties 120.6810 Thermal effects 140.3425 Laser stabilization Chinese Optics Letters
2019, 17(10): 101401
