作者单位
摘要
华南理工大学 物理与光电学院,发光材料与器件国家重点实验室,广东省光纤激光材料与应用技术重点实验室,广东 广州 510640
通过研究稀土离子在玻璃中激发态布居数与掺杂浓度之间的关系,建立了一种半定量的激光玻璃发光猝灭浓度预测的研究方法。研究发现,在Nd3+掺杂磷酸盐玻璃中,无辐射跃迁速率与浓度的线性相关性大于其与浓度的平方相关性,表明OH-对无辐射跃迁几率的影响大于稀土离子之间的能量传递过程。选择低浓度下的荧光寿命代替自发辐射跃迁寿命预测猝灭浓度,有效降低了多声子弛豫以及OH-的影响,预测发光猝灭浓度与实验值的绝对误差从0.82%降低到了0.16%。本文所提出的预测计算方法具有较高的准确性和普适性,这为理论预测激光玻璃的猝灭浓度提供了一定的指导意义,有助于新型激光玻璃的研究和探索。
磷酸盐玻璃 Nd3+ 猝灭浓度 理论计算 phosphate glass Nd3+ quenching concentration theoretical calculation 
发光学报
2023, 44(6): 1042
作者单位
摘要
1 长春工业大学 材料科学与工程学院,吉林 长春 130012
2 长春工业大学 材料科学高等研究院,吉林 长春 130012
通过水热法合成了一系列CaSc2O4∶Er3+,Nd3+纳米晶。随着Nd3+浓度和激发波长的变化,详细研究了CaSc2O4∶Er3+,Nd3+氧化物在可见光和近红外(NIR)区域的发光特性。在808 nm激发下,Er3+离子的发光强度随着Nd3+离子浓度的增加出现增强。相对的红色强度也有轻微的增强。在980 nm激发下,Nd3+离子几乎不吸收980 nm的光子,只有Er3+离子的吸收和发射被发现。相对的红色强度没有变化。此外,在近红外光谱中,只观察到Er3+离子的发射,这与可见光光谱一致。详细的研究揭示了新型CaSc2O4∶Er3+,Nd3+纳米晶在808 nm和980 nm近红外激发下的上转换发光(UCL)机制。
上转换发光 Nd3+ 离子 Er3+离子 CaSc2O4 纳米晶 近红外激发 upconversion luminescence(UCL) Nd3+ ions Er3+ ions CaSc2O4nanocrystals near infrared(NIR)excitation 
发光学报
2023, 44(2): 289
蒋晓琦 1,2,*孙焰 1王亚飞 1王欣 1[ ... ]郭爱民 3
作者单位
摘要
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 上海大学,材料科学与工程学院,上海 201900
3 中信金属股份有限公司,北京 100004
蓝光激光器在彩色激光显示、高密度光储存、海洋资源探测、水下通信以及生物科技等领域具有广泛的应用前景。目前较为成熟的Yb3+掺杂光纤激光器倍频后仅能获得~490 nm蓝绿光,因此如何得到接近450 nm的纯蓝光激光器是目前急需解决的问题。Nd3+:4F3/2→4I9/2能级跃迁产生的0.9 μm光经倍频后可获得~450 nm光,并可应用于蓝光激光器,但该跃迁产生的光所占荧光分支比较低。本文系统研究了1%(质量分数)Nd2O3掺杂50GeO2(20-x)PbO15BaO15ZnOxNb2O5(x%=0%,2.5%,5%,10%,15%,摩尔分数)玻璃的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命,计算了相应的JuddOfelt强度参数以及增益带宽。研究发现,Nb2O5的加入会使Nd3+在900 nm荧光峰的吸收截面、发射截面、有效线宽和荧光分支比增加。当Nb2O5浓度为10%(摩尔分数)时,JuddOfelt强度参数Ω2=5.91×10-20 cm2,光谱质量参数χ=1.01,荧光分支比为42.9%。综上所述,Nb2O5能提高Nd3+ 0.9 μm的荧光分支比,从而倍频获得纯蓝光(450 nm),有利于蓝光激光器的发展及应用。
Nb2O5浓度 锗酸盐玻璃 光谱特性 JuddOfelt强度参数 ~0.9 μm荧光 Nd3+ Nd3+ Nb2O5 concentration germanate glass spectral property JuddOfelt intensity parameter ~0.9 μm fluorescence 
硅酸盐通报
2022, 41(11): 3768
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所 中国科学院强激光材料重点实验室,上海  201800
2 中国科学院大学,北京  100049
重频纳秒大能量激光器在科研探究、工业制造、**防务等领域发挥着重要作用,本文详细介绍了Yb3+ 或 Nd3+稀土离子掺杂的激光晶体、激光玻璃和激光陶瓷的研究进展以及相应的重频纳秒大能量激光器代表性成果,分析了激光增益介质发射截面、热导率、上能级寿命等参数特性对激光系统的影响。针对重频纳秒大能量激光器增益介质的选择制备、热管理、自发辐射放大效应管控展开讨论并梳理解决对策,对其未来的发展前景进行了展望。
重频脉冲激光器 大能量激光器 Yb3+ Nd3+ 增益介质 heavy frequency pulse laser large energy laser Yb3+,Nd3+,gain medium 
发光学报
2022, 43(11): 1789
陈应刚 1,2董贺贺 1林治全 3焦艳 1,2[ ... ]胡丽丽 1,3,*
作者单位
摘要
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,北京 100049
3 中国科学院大学杭州高等研究院,浙江 杭州 310024
Nd3+ 900 nm激光可用于泵浦掺Yb3+激光材料和大气探测,其倍频产生的深蓝激光在面向水下通信、原子冷却、生物医学、激光存储、激光显示及激光加工等领域具有重大意义,但实现Nd3+ 900 nm激光必须要解决Nd3+ 1060 nm 跃迁竞争的问题。本文介绍了各类掺Nd3+激光材料900 nm激光的研究发展历程,并简单总结了抑制1060 nm激光的方法。结合本课题组研究工作,指出进一步提高Nd3+ 900 nm激光输出功率,关键是保证较低浓度猝灭几率并提高材料自身900 nm荧光分支比。通过向Nd3+石英玻璃中掺入非氧阴离子基团调节Nd3+微观配位环境,大大提高了Nd3+ 900 nm荧光分支比,将该玻璃拉制成芯包比为20/125 μm光纤,初步主振荡功率放大实验结果显示,该光纤对1060 nm放大的自发辐射具有很好的抑制效果,为实现Nd3+ 900 nm高功率激光输出提供了新的技术方案。
材料 Nd3+掺杂石英玻璃 900 nm激光 荧光分支比 光纤激光 微观配位环境 
激光与光电子学进展
2022, 59(15): 1516004
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China
3 Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences, Hangzhou 310024, China
Large-size Al3+/Nd3+ co-doped silica glass with 5000 ppm Nd3+ and 50,000 ppm Al3+ doping concentrations was prepared by the modified sol-gel method combined with high-temperature melting and molding technology. Electron probe micro-analyzer tests indicated that high doping homogeneity was achieved with this sample preparation method. The spectral properties of the Nd3+ ions were evaluated. Nd3+-doped silica fiber (NDF) with a core-to-clad ratio of 20/125 μm was drawn from the preform with the Al3+/Nd3+ co-doped silica glass as the core. In the laser oscillation experiment, a maximum output power of 14.6 W at 1.06 μm with a slope efficiency of 39.6% was obtained from the NDF pumped by a commercial 808 nm laser diode. To the best of our knowledge, this is the highest laser power reported for an NDF operated at 1060 nm and prepared by a non-chemical vapor deposition method. In the master oscillator power amplifier experiment, a maximum power of 16.6 W corresponding to a slope efficiency of 30.5% at 1061 nm was also demonstrated. The laser performance of the NDF exhibited the great advantages and potential of the modified sol-gel method in fabricating Nd3+-doped silica glass for a new type of NDFs like large mode area fibers and fibers with large diameter ratio of core/cladding.
Nd3+-doped silica sol-gel doping homogeneity 
Chinese Optics Letters
2022, 20(9): 091601
作者单位
摘要
中国科学院上海光学精密机械研究所,上海 201810
稀土的发光和激光性能都是由其4f电子在不同能级之间的跃迁产生的。由于稀土离子的独特性能,使得稀土掺杂光功能玻璃无论作为主动还是被动元器件,均在高功率激光系统发挥着重要作用。掺钕磷酸盐激光玻璃和掺铒磷酸盐激光玻璃,具有高稀土离子掺杂浓度、大尺寸和高均匀制备特性,分别是1 um和1.5 um人眼安全波段重频-大能量激光器的重要增益介质材料;光致热折变玻璃及体光栅器件,可实现波长选择和模式选择功能,具有衍射效率高、热稳定性好和抗损伤阈值高等特点,是高功率激光系统中重要的、多功能元器件。文中主要介绍了上海光机所最近几年在掺钕磷酸盐激光玻璃,掺铒磷酸盐激光玻璃以及掺铈的光致热折变玻璃及体光栅器件的研究进展。
激光玻璃 掺钕玻璃 掺铒玻璃 光致热折变玻璃 体布拉格光栅 人眼安全激光器 laser glass Nd3+-doped phosphate laser glass Er3+-doped phosphate laser glass Photo-Thermo-Refractive glass volume Bragg grating eye-safe laser 
红外与激光工程
2020, 49(12): 20201081
作者单位
摘要
桂林理工大学 材料科学与工程学院, 广西有色金属及特色材料加工重点实验室, 广西 桂林 541004
采用溶剂热法成功制备了Nd3+敏化的掺杂Ca2+的NaYF4∶Yb/Tm/Ca@NaGdF4∶Nd/Yb核-壳上转换纳米粒子。 针对Tm3+多光子过程中产生的蓝色及紫外上转换发光,研究了敏化剂Nd3+、Yb3+的含量以及激发功率等关键因素对荧光性能的影响,并用介孔二氧化硅(mSiO2)对其表面进行修饰,得到具有良好亲水性的上转换纳米粒子,通过TEM、XRD、FT-IR和荧光光谱对其形貌、结构和荧光性能进行表征。结果表明,制备的纳米粒子为纯六角相,表面均匀地包覆了一层mSiO2,在808 nm近红外光激发下,壳层中Nd3+和Yb3+的摩尔分数分别为50%和10%时表现出强烈的上转换蓝光(1D2→3F4,1G4→3H6)和紫外光(1I6→3F4,1D2→3H6),在光动力疗法和荧光成像方面具有潜在的应用价值。
Nd3+敏化 多光子发射 核壳结构 二氧化硅 
发光学报
2020, 41(11): 1358
邹宇玲 1,*胡淼 1,2李鹏 2,3欧军 1[ ... ]毕美华 1
作者单位
摘要
1 杭州电子科技大学 通信工程学院, 杭州 310018
2 国民核生化灾害防护国家重点实验室, 北京 102205
3 防化研究院, 北京 102205
对不同参数的掺钕晶体双频微片激光器(DFML)进行频差温度特性研究.探索了在不同腔长、不同种类掺钕介质的DFML中, 晶体温控温度对双频信号频差的影响.结果表明, 双频信号频差与谐振腔光学腔长成反比, 与晶体温控温度呈正相关; 其中0.5 mm腔长DFML(Nd∶YVO4)的双频信号频差随晶体温控温度的变化率为0.34 GHz/℃, 0.8 mm腔长DFML(Nd∶YVO4)的双频信号频差随晶体温控温度的变化率为0.12 GHz/℃, 1 mm腔长DFML(Nd∶YVO4)的双频信号频差随晶体温控温度的变化率为0.044 GHz/℃; 即腔长越短, 晶体温控温度对频差的影响越大.不同材料Nd∶YVO4和Nd∶GdVO4晶体1 mm腔长的DFML双频信号频差随晶体温度的变化率相近,仿真与实验结果符合较好.
双频微片激光器(DFML) 频差调谐 温度控制 光学谐振腔 掺钕激光晶体 Dual-Frequency Microchip Laser (DFML) Frequency separation tuning Temperature control Optical cavity Nd3+ doped laser crystal 
光子学报
2019, 48(6): 0614001
作者单位
摘要
1 西安现代控制技术研究所, 西安 710065
2 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 西安 710119
3 浙江万里学院, 浙江 宁波 315100
利用中心波长1 028 nm、重复频率50 kHz、脉冲宽度220 fs的超短脉冲激光在掺Nd3+光热敏折变玻璃中刻写双线型和压低包层管状波导.研究了激光功率、波导双线间距、管状波导直径对近场模式的影响, 得到了两组导光模式较优的波导.利用波导的近场模式强度分布重构了其折射率分布图, 得到两类波导最大的折射率增加量分别为+7.0×10-4和+5.5×10-4.利用散射法测得双线型波导的传输损耗为1.29 dB/cm; 通过测量插入损耗得到压低包层管状波导的传输损耗小于1.95 dB/cm.利用飞秒激光在掺Nd3+光热敏折变玻璃中直接写入光波导, 在集成光学器件上具有广阔的应用前景.
集成光学 双线型波导 压低包层管状波导 飞秒激光光刻 Nd3+光热敏折变玻璃 Integrated optics Double line waveguide Tubular depressed cladding waveguide Femtosecond laser writing Nd3+ doped photo-thermo-refractive glass 
光子学报
2019, 48(3): 0314002

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