华北电力大学 电气与电子工程学院, 河北 保定 071003
对保偏光纤中基于布里渊动态光栅的温度和应变的传感机制进行了探索.从保偏光纤两正交偏振轴的传输特性出发, 分别研究了布里渊动态光栅的波长、波长差以及拍长与温度和应变的关系.研究结果表明, 波长的对数与光纤温度近似成线性关系, 波长的相对变化量与光纤应变成线性关系; 两轴波长差、拍长的倒数与温度和应变近似成线性关系.本文研究结果为基于布里渊动态光栅的保偏光纤分布式温度和应变的传感指明了潜在的研究方向.
保偏光纤 温度和应变 传感机制 波长 波长差 拍长 Polarization-maintaining fiber Temperature and strain Sensing mechanism Wavelength Difference in wavelength Beat length
Author Affiliations
Abstract
1 Jiangsu Key Laboratory of Micro and Nano Heat Fluid Flow Technology and Energy Application, School of Mathematics and Physics, Suzhou University of Science and Technology, Suzhou 215009, China
2 Suzhou Institute of Nano-Tech and Nano-Bionics, Chinese Academy of Sciences, Suzhou 215123, China
In this work, Er-doped aluminum nitride (AlN), Pr-doped AlN, and Er, Pr co-doped AlN thin films were prepared by ion implantation. After annealing, the luminescence properties were investigated by cathodoluminescence. Some new and interesting phenomena were observed. The peak at 480 nm was observed only for Er-doped AlN. However, for Er, Pr co-doped AlN, it disappeared. At the same time, a new peak at 494 nm was observed, although it was not observed for Er-doped AlN or Pr-doped AlN before. Therefore, the energy transfer mechanism between Er3+ and Pr3+ in AlN thin films was investigated in detail. Through optimizing the dose ratio of Er3+ with respect to Pr3+, white light emission with an International Commission on Illumination chromaticity coordinate (0.332, 0.332) was obtained. This work may provide a new strategy for realizing white light emission based on nitride semiconductors.
160.4760 Optical properties 160.5690 Rare-earth-doped materials 160.6000 Semiconductor materials Chinese Optics Letters
2019, 17(11): 111602
1 江苏省微纳热流技术与能源应用重点实验室 苏州科技大学数理学院, 江苏 苏州 215009
2 中国科学院 苏州纳米技术与纳米仿生研究所, 江苏 苏州 215123
通过MOCVD方法在蓝宝石衬底上生长GaN薄膜, 利用离子注入方法将Eu3+离子注入到GaN基质中。X射线衍射结果表明: 经过退火处理后, 修复了部分离子注入所导致的晶格损伤。利用阴极荧光光谱可得到GaN∶Eu3+材料在623 nm处有很强的红光发射, 该发射峰来源于Eu3+离子的内部4f能级跃迁。另外, Eu3+离子注入会在样品中引入电荷转移态, 产生408 nm附近的发光。退火处理有助于获得更强的电荷转移态发光和Eu离子特征发光。GaN基质的黄光峰与Eu离子之间存在能量交换, 将能量传递给Eu离子, 促进Eu离子发光。
氮化镓 阴极荧光 铕 发光 能量传递 gallium nitride cathodoluminescence europium luminescence energy transfer
华北电力大学 电气与电子工程学院, 河北 保定 071003
在保偏光纤两端同一偏振方向上注入两束泵浦光, 产生受激布里渊散射并激发出相干声波场, 该声波场会对介质折射率进行调制, 即形成布里渊动态光栅。利用该动态光栅可实现温度与应变高精度的分布式测量以及多参量的同时传感, 并具有读写分离、光谱可调等优点。文章从原理上详细介绍了布里渊散射与布里渊动态光栅的产生原理, 并对比分析了布里渊动态光栅在光纤传感方面的优势。针对现阶段布里渊动态光栅在布里渊光相干域与布里渊光时域中的应用进行详细综述, 指出了各自的不足与改进后取得的进展。最后, 对布里渊动态光栅在分布式光纤传感技术中的发展进行了总结与展望。
分布式光纤传感 布里渊散射 布里渊动态光栅 布里渊光时域分析 布里渊光相干域分析 distributed sensor Brillouin scattering Brillouin dynamic grating Brillouin optical time domain analysis Brillouin optical coherent domain analysis
1 宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室, 浙江 宁波 310027
采用自制的As2Se3玻璃棒,制备了具有不同厚度、背面粗糙度和表面光洁度的样品,借助红外光谱椭偏仪测试了样品折射率,通过光学模型拟合得到了其折射率参数。对比分析了厚度、背面粗糙度和表面光洁度对样品折射率的影响。结果表明:样品厚度、背面粗糙度和表面光洁度都会明显影响椭偏仪的测量精度,其中表面光洁度是关键因素。样品厚度应控制在1~3 mm,同时增大样品背面粗糙度和样品表面光洁度,可显著提高椭偏仪的测试精度。
测量 折射率 准确性 红外椭偏仪 As2Se3硫系玻璃
1 苏州科技大学 数理学院 江苏省微纳热流技术与能源应用重点实验室，江苏 苏州 215009
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，江苏 苏州 215123
采用离子注入的方法在氮化铝(AlN)薄膜中实现Er3+和Pr3+的共掺杂，以阴极荧光光谱仪为主要表征手段，对其发光特性进行研究.对于Er3+单掺杂的AlN薄膜，在 410 nm和480 nm可以观察到Er3+较强的发光峰, 在 537 nm、560 nm、771 nm和819 nm可观察到Er3+的较弱的发光峰；对于Pr3+单掺杂的AlN薄膜，Pr3+的最强发光峰位于528nm, 在657 nm和675 nm可以观察到Pr3+的较弱的发光峰；而对于Er3+和Pr3+共掺杂的AlN薄膜，在494nm观察到与Pr3+相关的新跃迁峰.根据实验现象，对AlN薄膜中Er3+和Pr3+之间的能量传递机制进行了深入分析，结果表明Er3+的4F7/2→4I15/2能级跃迁与Pr3+的3P0→3H4能级跃迁之间发生了共振能量传递，从而使Pr3+产生了494nm新的发光峰.
光电子学 氮化铝 阴极荧光 饵 钋 发光 能量传递 Optoelectronics Aluminum nitride Cathodoluminescence Europium Polonium Luminescence Energy transfer
宁波大学高等技术研究院, 红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
用熔融淬冷技术制备了两组Ge-Sb-S三元体系的硫系玻璃, 获得了在不同Ge和Sb元素含量下制备所得玻璃的一系列物化及光谱学特性, 并结合拉曼光谱从玻璃微观结构层面对光学特性的变化进行了系统的分析。 利用基于平均配位数(Z)的玻璃网络限制理论直观地描述了网络结构的变化趋势, 发现当玻璃的Z值超过2.6时, 其相应的拉曼谱上会有明显的新峰出现, 说明玻璃的网络结构产生了阈值行为且结构组成发生了明显变化, 具体表现为非金属化合键的减少和金属化合键的增加。 玻璃网络中新功能团的形成改变了玻璃整体键能的大小, 进而影响了玻璃的能带结构, 从而玻璃的光学带隙(Eopg)值也随着Z值的变化表征出相应的阈值行为。
硫系玻璃 阈值行为 平均配位数 拉曼光谱 光学带隙 Chalcogenide glasses Threshold behavior Mean coordination number Raman spectra Optical band gap 光谱学与光谱分析
2016, 36(10): 3163
宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
早在20 世纪50 年代开始，硫系玻璃由于具有宽红外透明波段和高折射率的特殊性质而引起了研究者们的浓厚兴趣，尤其是含Te 元素硫系玻璃的红外透过截止波长可达到18 μm 的远红外区域，开发出的硫系玻璃材料在远红外传感、CO2激光能量的传输、生物传感、外太空生命探测等方面有了广泛应用。除了在传统红外能量传输及成像等方面的应用，近年来硫系玻璃由于其超高的非线性、超短的响应时间而成为光开关、超连续光源、拉曼增益等非线性光学应用的最佳候选材料。总结了当前主流硫系玻璃的非线性特性及其应用，并在分析玻璃组分与其三阶非线性高低关系基础上比较了当前主流的三个系列硫系玻璃非线性的理论分析和预测模型，介绍了一种最广泛的Z 扫描非线性测试方法。对更高非线性硫系材料开发存在的问题及下一步的研究方向进行了展望。
材料 非线性 硫系玻璃 Z 扫描方法 理论分析模型 激光与光电子学进展
2016, 53(2): 020001
宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
设计了一种以As2Se3 硫系玻璃作纤芯碲酸盐玻璃为包层两层空气孔环绕的复合微结构光纤，利用有限元法(FEM)计算了光纤的色散和损耗特性，并采用自适应分步傅里叶算法求解广义非线性薛定谔方程(GNLSE)，数值模拟了波长为2.5 μm，脉宽为200 fs的光脉冲在长15 cm 光纤中的传输特性，比较分析了不同波长、脉宽、峰值功率的超短脉冲作用下红外超连续谱输出特性。
材料 非线性光学 红外超连续谱 有限元法 复合微结构光纤 色散
1 宁波大学信息科学与工程学院, 浙江 宁波315211
2 宁波大学红外材料及器件实验室, 浙江 宁波315211
3 宁波大学材料化学与工程学院, 浙江 宁波315211
采用新型的热化学还原法, 制备了银纳米颗粒掺杂的铋酸盐复合玻璃材料。 利用紫外-可见吸收光谱观察到了银纳米颗粒表面等离子谐振(SPR)吸收的峰值位移特性, 用拉曼光谱表征了引入银纳米颗粒后玻璃的结构变化。 借助飞秒激光脉冲激发下的Z扫描与光克尔闸技术, 在近红外波段下研究了材料的三阶非线性光学特性。 研究结果表明银纳米颗粒铋酸盐复合材料有着亚皮秒级的非线性响应时间, 并且其非线性折射率γ在纳米颗粒的热电子效应以及局部场效应的影响下, 较基质玻璃最高可以提升29倍。
铋酸盐玻璃 银纳米颗粒 表面等离子谐振 三阶非线性 Bismuthate glass Ag nanoparticle Surface plasmon resonance Third-order nonlinearity 光谱学与光谱分析
2013, 33(6): 1642
