郝蕴琦 1,2,3贾若一 1,2,3丁贝贝 1,2,3钟梦阳 1,2,3杨坤 1,2,3
1 郑州轻工业大学 物理与电子工程学院,郑州 450001
2 郑州轻工业大学 河南省磁电信息功能材料重点实验室,郑州 450001
3 郑州轻工业大学 郑州市信息光学与光电技术重点实验室, 郑州 450001
为了解决掺铒光纤放大自发辐射宽带光源的自然输出光谱中单峰造成的窄带宽问题,采用双程、后向光源结构消除抽运光输出,同时外接未抽运掺铒光纤以展宽可用带宽,进行了理论分析和实验验证;研究了掺铒光纤长度和光纤反射镜反射系数对光源输出光谱的影响,分析了外接未抽运掺铒光纤的长度对光源带宽的优化效果。结果表明,随着掺铒光纤长度的增加,放大自发辐射光谱C波段逐渐降低,L波段逐渐抬升; 随着反射镜反射系数的增加,放大自发辐射光谱带宽提高; 此外,当抽运掺铒光纤和外接未抽运掺铒光纤的长度分别为6 m和2 m时,放大自发辐射宽带光源输出带宽为50.31 nm,和未采用外接掺铒光纤时相比,带宽增加44 nm。上述研究结果可为宽带光源的性能优化提供参考。
光纤光学 光谱带宽优化 双程后向外接未抽运掺铒光纤 掺铒光纤 宽带光源 fiber optics optical spectrum bandwidth optimization double-pass, backward pumped, and connected unpump Er3+-doped fiber wide-band optical source
1 中国科学院福建物质结构研究所，光电材料化学与物理重点实验室，福州 350002
2 中国科学院大学物理科学学院，北京 100049
采用提拉法生长了1.85%Er,23.95%Yb∶Ba3Gd(PO4)3和1.95%Er,55.73%Yb∶Ba3Gd(PO4)3两种晶体(式中Er、Yb浓度为原子数分数)。测量并分析了晶体在室温下的吸收系数谱、上转换荧光谱、发射截面谱、增益截面谱和荧光衰减曲线。1.85%Er,23.95%Yb∶Ba3Gd(PO4)3晶体在峰值荧光波长1 537 nm处的发射截面、Er3+的4I13/2多重态荧光寿命和Yb3+→Er3+的能量传递效率分别为0.54×10-20 cm2、9.9 ms和90%；1.95%Er,55.73%Yb∶Ba3Gd(PO4)3晶体在峰值荧光波长1 537 nm处的发射截面、Er3+的4I13/2多重态荧光寿命和Yb3+→Er3+的能量传递效率则分别为0.58×10-20 cm2、9.7 ms和93%。基于975 nm半导体激光端面泵浦，在1.85%Er,23.95%Yb∶Ba3Gd(PO4)3晶体中实现了97 mW最高功率和27.1%斜效率的1 567 nm连续激光输出，在1.95%Er,55.73%Yb∶Ba3Gd(PO4)3晶体中实现了93 mW最高功率和17.1%斜效率的1 567 nm连续激光输出。
人眼安全1.5 μm激光 激光晶体 Er3+,Yb3+∶Ba3Gd(PO4)3晶体 提拉法 光谱性能 连续激光性能 eye-safe 1.5 μm laser laser crystal Er3+,Yb3+∶Ba3Gd(PO4)3 crystal Czochralski method spectroscopic property continuous-wave laser performance
红外与激光工程
2023, 52(8): 20230403
1 北京工业大学 材料与制造学部激光工程研究院，北京 100124
2 跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室，北京 100124
3 北京市激光应用技术工程技术研究中心，北京 100124
4 激光先进制造北京市高等学校工程研究中心，北京 100124
目前1.5 μm LD泵浦的铒镱共掺玻璃/晶体被动调Q微型激光器广泛应用于激光测距、激光雷达等领域。随着激光器输出能量和重频的增加，玻璃面临突出的热效应问题，晶体的热导率是玻璃的10倍以上，有望能够实现比玻璃基质更大脉冲能量和更高重频的激光输出。文中报道了一种采用LD脉冲端面泵浦、铒镱共掺焦硅酸镥晶体为增益介质的1 537 nm被动调Q微型激光器。通过优化泵浦光斑大小、输出镜透过率与调Q晶体初始透过率相匹配，实现激光输出重频与泵浦重频一致。最终实现了输出重频为1 kHz、单脉冲能量35 μJ、脉冲宽度7 ns、峰值功率为5 kW、光束质量因子M2=1.33的激光输出。以及输出重频为10 kHz、单脉冲能量10 μJ、脉冲宽度10 ns、峰值功率为1 kW、光束质量因子M2=1.51的激光输出。结果表明，Er3+/Yb3+:Lu2Si2O7 晶体是实现高重频1.5 μm激光输出的优良介质。文中研究结果对LD脉冲端面泵浦的kHz铒镱共掺晶体被动调Q人眼安全微片激光器具有重要的参考意义。
微片激光器 被动调Q 高重频 Er3+/Yb3+:Lu2Si2O7晶体 脉冲泵浦 microchip laser passively Q-switched high repetition rate Er3+/Yb3+:Lu2Si2O7 crystal pulse pumped 红外与激光工程
2023, 52(7): 20220811
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 315211
采用高温浮粉熔融法制备了组分为60TeO2?10GeO2?20BaF2?9Y2O3?1Er2O3的Er3+掺杂氟碲酸盐玻璃微球，并对其品质因子（Q）、近红外激光特性以及温度传感进行了细致研究。结果发现微球腔的Q值可高达 ~106。在980 nm激光泵浦下，在直径为44.58 μm的微球中实现了阈值为54 μW、光学转换效率为0.050%的 1 607 nm激光输出。通过研究不同直径对微球腔激光性能的影响规律，可知随着微球腔直径的减小，激光阈值逐渐降低，光学转换效率逐渐提高，这主要归因于较小的微球腔具有更高的能量密度和更强的光与物质相互作用。此外，研究了微球腔的温度传感特性，其灵敏度为14 pm/℃。以上实验结果表明，所制备的Er3+掺杂氟碲酸盐玻璃微球腔在低阈值激光器和高灵敏度温度传感器领域具有潜在的应用。
玻璃微球 Er3+掺杂 氟碲酸盐 温度传感 glass microspheres Er3+-doped fluortellurite temperature sensing
双钙钛矿结构化合物具有化学稳定性高、声子能量低、易于稀土离子掺杂和多种可调变的晶体学格位等优点，是一种优良的上转换发光基质材料。本文采用高温固相法在600 ℃下合成了双钙钛矿结构Rb3GaF6∶Er3+,Yb3+上转换发光材料，并采用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)和荧光光谱仪对其成分、结构和发光特性进行系统表征。在980 nm激发下，制备的样品在521和548/561 nm处产生的绿光发射分别归因于Er3+的2H11/2-4I15/2、4S3/2-4I15/2能级上的电子跃迁，同时在656 nm处产生的红光发射对应于Er3+的4F9/2-4I15/2能级上的电子跃迁。此外，本文探究了Rb3GaF6∶Er3+,Yb3+的上转换发光机理。
双钙钛矿 上转换 发光特性 稀土掺杂 高温固相法 发光机理 double perovskite Rb3GaF6∶Er3+,Yb3+ Rb3GaF6∶Er3+,Yb3+ up-conversion luminescence characteristic rare earth doping high-temperature solid-phase method luminescence mechanism
1 北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院，北京 100124
2 北京市激光应用技术工程技术研究中心，北京 100124
3 激光先进制造北京市高等学校工程研究中心，北京 100124
4 跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室，北京 100124
报道了室温下基于循环级联的高效率Er∶YAG中红外脉冲激光器，采用循环级联谐振腔，通过优化晶体长度提高光束交叠效率，获得高效率中红外激光输出。实验中使用两种掺杂浓度（原子数分数分别为25%和10%）的长度为2 mm Er∶YAG晶体作为增益介质，测得波长为2937 nm的中红外激光的输出斜效率分别为37.2%和36.5%，均突破了33.2%的Stokes极限。据我们所知，这是首次在室温下使用较低掺杂浓度（原子数分数为10%）的Er∶YAG晶体获得了超过Stokes极限的高效率3 μm中红外激光输出。
激光器 Er3+激光器 循环级联 中红外激光器 高效率
中国计量大学 光电材料与器件研究所， 浙江 杭州 310018
Er3+的上转换性能强烈依赖局部位置对称畸变。在本研究中，采用高温固相法制备了La2Mg（1-w）ZnwTiO6∶xEr3+（x=0，0.02，0.04，0.06，0.08，0.10；w=0，0.3，0.5，0.7，1.0）系列荧光粉。基于XRD精修，Zn2+的掺杂改变了La2MgTiO6晶体的配位环境，晶相由Pbnm转变为P21/n。在980 nm激光激发下，样品上转换荧光强度随Er3+离子浓度改变，当Er3+离子浓度为x=0.06时样品的上转换荧光强度最强。基于荧光强度比技术研究了样品La2Mg（1-w）ZnwTiO6∶xEr3+（x=0.06；w=0，0.3，0.5，0.7，1.0）在303～583 K温度范围内的上转换荧光温度传感特性。实验结果表明，灵敏度随着Mg2+和Zn2+掺杂浓度比例的改变而改变，在w=1.0时达到最大绝对灵敏度0.90%·K-1，说明Zn2+的掺杂提高了La2MgTiO6的灵敏度。
Er3+掺杂 荧光粉 荧光性能 温度传感 Er3+ doping fluorescent powder fluorescence properties temperature sensing
