980nm波段钛宝石可调谐激光泵浦Er~(3+)-Yb~(3+)双掺杂光纤的多光子过程和光放大

在石英单模光纤芯部掺入Er~(3+)的同时掺入Yb~(3+),可以增加光纤吸收谱的宽度,为泵浦提供了从810nm到1100nm的极宽的动态范围,其中最高的吸收峰在980nm附近,吸收达10~5dB/km.用980nm波段钛宝石可调谐激光泵浦Er~(3+)-Yb~(3+)双掺杂光纤,由于能量转移和多光子过程,可产生红外向可见和紫外辐射的转换.弄清980nm波段钛宝石可调谐激光泵浦Er~(3+)-Yb~(3+)双掺杂光纤的发光机理,对光纤上转换器件、激光器和放大器的研究具有重要价值.文献[2]曾报道1480nm LD泵浦的掺Er~(3-)光纤产生的逐步激发态吸收,本文首次报道     

氧对Er离子注入Si发光的影响

硅中掺杂三价稀土离子Er给出1.54μm波段的近红外发光的研究受到人们的重视.这一方面由于这一发射波段恰好落在石英光纤的最低损耗波段;另一方面由于硅器件集成工艺的成熟与完善为光电集成提供了坚实的技术基础.近来人们研究发现,Si中的氧杂质对增强离子注入Er~(3+)的发光有利,同时发现其它一些电负性较大,质量较轻的负离子也会增强Er~(3+)的发光.本文研究了Si中离子注入Er和氧的发光特性,首次报道了氧离子单一注入Si在1.60μm附近存在一宽带发射,并且讨论了Er、氧共注入Si中氧对Er~(3+)发光的影响.     

Ar离子激光泵浦的掺Nd光纤激光特性

用514.5nm的Ar离子激光泵浦掺Nd的石英光纤获得激光输出已有报道,最近我们进一步的工作结果表明,Ar离子激光中除了514.5nm波长外,用476.5nm、488.0am和496.5nm波长分别泵浦Nd掺杂光纤也都可获得1060nm的激光输出,实验测量了各种泵浦条件下的阈值、效率,并用高分辨率双光栅单色仪系统测量了光纤激光谱的精细结构,同时还对泵浦光和光纤激光在光纤中的场分布进行了研究。     

掺杂铌酸锂晶体高增益角度范围的加宽

近年来,光折变效应的研究正在向深度及广度方向发展.其中光学信号放大作为一项专门的应用受到了普遍关注.人们利用调节样品最佳掺杂种类及浓度或采用一些特殊技术来提高光折变晶体的增益.但是,迄今为止,高增益的角度响应范围一般是较窄的,即指数增益系数Γ随光束夹角2θ的依赖关系曲线有明显峰值.本文首次报道了有效拓宽掺杂铌酸锂(LINbO_3,简写作LN)晶体高增益角度响应范围的实验结果.给出了大角光致散射效应加强能量耦合的机理分析.文中还首次报道了透射信号的放大倍数γ超过入射光束光强比β的结果,以及较高起始衍射效率较大增量的自增强的结果,且比较了不同泵浦光光束尺度对放大倍数的影响,从而进一步支持了我们的机理分析.     

掺Nd3+双包层光纤的泵浦波长及其光谱特性的研究

掺Nd~(3 )双包层光纤是近年来研制出的一种新型光纤,跟单包层光纤相比,它具有数值孔径大、接收面积大等优点,能直接用大功率半导体阵列激光器泵浦,而且机械调整方便。掺Nd~(3 )双包层光纤可以用来做大功率光纤激光器、高增益的光纤放大器和高功率的放大自发辐射源,在光纤通信、传感、医疗等领域具重要的应用前景。国外一些掺Nd~(3 )双包层光纤的研究工作,并未对半导体阵列激光泵浦波长进行仔细分析,大多采用808nm左右半导体阵列激光器泵浦。不同的光纤器件为了获得最佳的泵浦效率,要选择不同的泵浦波长。本文利用钛宝石激光器波长的宽调谐特性,对国产掺Nd~(3 )双包层光纤的泵浦波长和光谱特性进行了研究,发现907和1080nm光发射的最佳泵浦波长分别为833和835nm。若用808nm波长的激光泵浦,会产生很强的激发态吸收,因此在红外波段的光发射的效率较低,但这对上转换的光发射却很有利。同时,还发现用532 nm波长激光泵浦时,由于光纤外包层的光化学反应,580nm处的荧光峰强度随时间衰减。研究掺Nd~(3 )双包层光纤的泵浦波长及其光谱特性,对双包层光纤及其器件的设计和研制有重要的实际意义。     

双折射光纤中光孤子之间相互作用的研究

单模光纤能够维持两正交偏振的简并模,在光纤的形状为严格的圆柱形和材料为各向同性的理想条件下,两正交的模式之间不会发生耦合;但对实际的光纤,由于形状略偏离圆柱形以及材料各向异性的微小起伏,破坏了模式简并,导致了两偏振态的混合,产生了光纤双折射现象.由于光纤双折射现象的存在,在光纤里传输的孤子之间产生了相互作用,可能形成束缚孤子态.双折射光纤中光孤子之间的相互作用,必然导致光孤子通信系统传输速率的下降和误码的产生.如何控制孤子之间的相互作用,已成为光孤子通信系统必需解决的重要     

Er离子注入多孔硅的发光

硅是最重要的半导体材料,在微电子领域有着广泛的应用.室温下硅的禁带宽度为1.11 eV,相应的发光波长为1.14μm.在近红外波段,硅是间接带材料,发光效率很低,无法在光电子领域实际应用.近年来,人们用稀土离子Er掺入硅中,获得了Er~(3+)离子在1.54μm的近红外发光.这正是光纤传输的最低损耗波段.在掺Er的硅基材料上能否获得有实用功率的发光或激光器件,人们对此表现了极大兴趣.然而,理论评估表明前景不容乐     

掺铒光纤激光器中增益支配光孤子的被动谐波锁模

报道了在全正色散掺铒光纤激光器和工作在正色散区的掺铒光纤激光器中产生的增益支配光孤子的被动谐波锁模实验观测结果, 产生的增益支配光孤子具有陡峭的光谱边缘, 实现了超模抑制大于35 dB的增益支配光孤子的被动谐波锁模.     

高增益光纤受激布里渊散射放大的大延迟可控慢光

可调控光纤慢光作为光缓存器在全光路由通信中具有重要的应用前景. 由于受限于较低的布里渊阈值和较大的信号功率, 传统的光纤布里渊散射慢光增益一般不超过30?dB. 本文提出在短光纤中实现高增益布里渊放大的可调控慢光, 利用短光纤的高阈值有效避免泵浦抽空, 实现高增益的信号放大, 从而提高慢光延迟量. 实验证实采用591.8?m长的单级光纤布里渊放大的非饱和增益达到50?dB, 慢光延迟时间可达到52?ns, 分数延迟量超过1.     

光学孤子与孤子激光器

所谓“光学孤子”(optical solitons),是指光纤中传输的,满足一定条件的非线性光波波包脉冲。与KdY方程描述的浅水孤子波不太相同,光学孤子属于一般称为波包孤子的一类。 光学孤子由非线性Schrdinger(NLS)方程     

变形的非线性薛定谔方程的n孤子解

联系着光纤通讯,超短脉冲的产生和孤子激光等的发展,光纤中孤子传输的研究是一个紧迫课题。考虑到近年来实验已观察到的输出脉冲谱的不对称性,目前认为,变形的非线性薛定谔方程是描述光纤中孤波传输的基本方程。这一方程除了非线性薛定谔方程已含的三次项外,还包括一个导数的三次项。微扰法指出,这一导数的三次项确实说明了输出脉冲谱的不对称性。     

掺Er石英光纤超荧光特性研究

稀土掺杂光纤的激光以及放大特性已经受到普遍重视,最近光纤中的超荧光——放大的自发辐射(ASE)也引起了关注,作为一种宽带辐射源,光纤超荧光源在光纤传感器件方面,特别是光纤陀螺和一些信号处理光纤系统中都有着广阔的应用前景。由于掺杂光纤中的高增益,光纤中的超荧光能达到较高功率的输出,并且其波长稳定性好,容易耦合到其它     

类锂钛离子复合X射线激光

复合泵浦类锂离子方案是实现小型高效的“水窗”波段饱和放大的X射线激光器的最有希望的途径之一,近年来,各国著名实验室进行了很多重要的研究,虽然取得了很大的进展,但关于该方案的激射机制还有一些悬而未决的问题,在向短波长推进和提高增益长度积方面尚需大量的工作.在以前细致地研究纳秒级激光脉冲驱动的复合机制X射线激光的基础上,最近我们利用LF12装置输出的100ps量级脉宽驱动激光,完成了复合泵浦类锂钛离子X射线激光实验.实验结果表明,类锂钛离子4f～3d跃迁(波长为4.68nm)有明显的增益,峰值增益系数为(1.9±0.5)cm~(-1),实验结果显示了类锂方案在实现短波长激光和大GL值方面的潜力.本文实现的激光跃迁波长是迄今世界范围内用复合泵浦类锂离子方案实现放大的最短波长.     

消逝波激励的WGM光纤激光的偏振特性

研究了一种新型光纤激光器—— 消逝波激励的回音壁模式光纤激光器的偏振特性. 通过实验发现, 在两种不同的光泵浦条件下, 消逝波激励的回音壁模式光纤激光辐射具有不同的偏振特性. 当泵浦光严格沿光纤轴向泵浦时, 回音壁模式激光只存在横电波, 激光辐射点的光电矢量偏振方向沿光纤径向, 由此形成一种特殊的径向偏振激光辐射; 当泵浦光沿光纤的近轴向泵浦时, 回音壁模式激光既存在横电波又存在横磁波, 由此形成径向和轴向混合偏振的激光辐射. 根据消逝波激励的回音壁模式光纤激光的辐射机制, 对观察到的激光偏振特性给予了合理的解释.     

类锂硅离子X射线激光时空特性

近年来,X射线激光研究取得了重大进展。在我们以前的工作中,利用具有空间分辨能力的光谱诊断技术,成功地观察到类锂硅离子5f-3d(88.84 )、5d-3p(87.28 )、6f-3d(75.83 )、6d-3p(74.64 )四条谱线显著的激光放大现象。本文报道我们进一步对这四条谱线产生放大的动力学过程的研究。我们发展了一种同时具有时间和空间分辨能力的光谱诊断技术,首次测量了上面四条激光线发射的时空特性,进一步从实验上证实了所观察到的X射线激光是三体复合泵浦产生的。实验是在中国科学院上海光学精密机械研究所LF12激光装置上进行的。从激光装置     

光纤激光器中包层功率剥离器的热效应

为了将光纤激光器输出光纤包层中未完全被增益光纤吸收的残余泵浦光及非线性因素产生的高阶激光高效率剥离,提高剥离功率和得到较为均匀的热分布,采用优化的高折胶法制作包层功率剥离器,通过实验和有限元仿真模拟对包层功率剥离器的热效应进行了研究.实验表明包层功率剥离器剥离功率为132 W时,稳定工作温度最高为50.0℃,在此剥离条件下仿真模拟的结果与实验基本吻合,证明了仿真模型及参数的正确性,并证明了该种结构包层功率剥离器的实用可靠性.     

金属离子替换的有机-无机钙钛矿太阳能电池及其迟滞现象

注入金属离子替换有机-无机钙钛矿中参与成键的Pb~(2+)可以有效调控其结晶动力学、薄膜形貌和光电特性,因此,通过优化Pb~(2+)替换比例提高钙钛矿太阳能电池性能是当前的研究热点之一.但是, Pb~(2+)替换对器件异常迟滞现象的影响却缺乏深入的研究.本文采用Cd~(2+)替换的MAPbI_3为模型体系,研究了不同Cd~(2+)浓度下MAPbI_3材料性质及其平面异质结光伏器件(结构为ITO/NiO_x/Cd-MAPbI_3/PCBM/Ag)性能的变化趋势.研究结果表明,优化比例(0.5%)的Cd~(2+)可以有效增强材料结晶性、改善薄膜形貌,降低非辐射复合,提高光生载流子寿命,从而大幅提高器件性能.而Cd~(2+)替换比例过高(2.5%)时,钙钛矿薄膜中不仅会出现相分离阻碍电荷传输,而且其非辐射复合加剧,光生载流子寿命降低,最终导致器件性能下降.与此同时,过量的Cd~(2+)注入还会引起严重的迟滞现象,利用扫描开尔文探针显微镜(SKPM)证实这一现象与钙钛矿薄膜中显著的离子迁移有关.     

光纤布里渊激光振荡腔的级联超光速传输及时域提前的拓展

光的群速度操控在全光信号处理、光与物质相互作用、超灵敏传感以及时间隐身等诸多领域中具有广泛的应用前景.本文报道利用布里渊激光振荡结构在光纤中实现超光速级联传输,实验证实超光速信号和普通光信号一样可以通过级联或中继来提高信号的时间提前量.实验显示,高斯光脉冲信号在两个单频布里渊激光振荡腔中级联经历了负群速度超光速传输,实现超光速传输距离及时间加快量的有效增加,最终实现了365.8 ns的信号加快.该级联方案为进一步实现长距离大信号加快量的超光速传输提供了新的解决方案.     

新型激光晶体Nd:Sr5(VO4)3F的LD泵浦激光特性

掺钕氟钒酸锶[Nd:Sr_5(VO_4)_3F,简称Nd:SVAP]是近年才见报道的新型激光晶体材料.1993年12月Loutts在美国MRS年会上首次披露生长成Nd:SVAP晶体,1994年他们报道了用钛宝石激光泵浦的Nd:SVAP激光特性.该晶体泵浦阈值低、转换效率高,适于制作激光二极管(LD)泵浦的小型固体激光器,应用前景非常广阔.但是,至今未见LD直接泵浦的实验结果报道.以钒的氧化物和锶的盐类作为起始原料,经过配方筛选和原料处理工艺的优化,我们首先合成出用于单晶生长的多晶备料,之后,采用Czochraski技术生长出单晶.但这种单晶必须经过适当的后处理,方可进行样品定向、加工和镀膜,从而进行激光实验.     

跨膜Ca2+梯度的消失影响红细胞膜脂的不对称性分布

正常生理条件下,红细胞内Ca~(2+)浓度为10~(-6)mol/L,而血液中的Ca~(2+)浓度则约10~(-3)mol/L,因此红细胞膜两侧存在着1000倍的跨膜Ca~(2+)梯度.有报道在贫血病人的红细胞或老化的红细胞中,红细胞内的Ca~(2+)浓度大幅度上升,导致了跨膜Ca~(2+)梯度的下降.我们曾报道过一个合适的跨膜Ca~(2+)梯度可通过膜脂调节质膜腺苷酸环化酶、肌质网Ca~(2+)-ATP酶的构象和活力.最近,我们又初步报道了一个合适的跨膜Ca~(2+)梯度是红细胞带3蛋白(Band-3)表现较高阴离子转运活力所必须的.那么这种调节作用是否也是通过膜脂进行的呢?众所周