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
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 掺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
作者单位
摘要
1 燕山大学, 河北 秦皇岛 066004
2 国防科技大学, 湖南 长沙 410022
以掺杂光子晶体光纤为介质的光纤激光器一直受到科研工作者的广泛关注, 应用于光子晶体光纤纤芯的掺稀土元素玻璃的制备成为研制掺杂光子晶体光纤的关键问题。 利用高温熔融工艺制备钕离子掺杂的40SiO2-14Al2O3-(40-x)CdO-2Li2O-2K2O-2Na2O-xNd2O3(x=0.07, 0.14, 0.21, 0.35, 0.42, 0.56 mol)重金属硅酸盐玻璃系统, 测试了其吸收光谱和荧光光谱。 采用Judd-Ofelt理论, 计算了玻璃样品的强度参数Ωt(t=2, 4, 6)以及钕离子的自发辐射概率、 荧光分支比、 荧光辐射寿命等参数。 利用测得的荧光光谱计算了钕离子能级跃迁4F3/2→4I11/2的受激发射截面及荧光有效线宽。 结果表明: 当掺Nd2O3的摩尔分数为0.42时, 制备的镉铝重金属硅酸盐玻璃具有较大的受激发射截面和比较宽的荧光有效线宽, 且与相关文献中的钕离子掺杂玻璃相比, 具有良好的激光性能和增益性能, 有望在研制掺杂光子晶体光纤中得到应用。
Nd3+掺杂 荧光光谱 Judd-Ofelt理论 受激发射截面 Nd3+-doped Fluorescence spectrum Judd-Ofelt theory Stimulated emission cross section 
光谱学与光谱分析
2017, 37(5): 1345
作者单位
摘要
1 中国农业大学理学院, 北京 100083
2 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室, 北京 100190
全固态激光器被动锁模是产生超短脉冲的一种有效方法。在基于Nd3+掺杂激光材料被动锁模产生超短脉冲的研究中,无序晶体成为研究的热点。结合相关工作,总结了Nd3+掺杂无序晶体被动锁模激光器的研究现状,展望了Nd3+掺杂无序晶体在超强超短脉冲制备中的发展前景。
激光器 Nd3+掺杂无序晶体 四能级激光运转 准三能级激光运转 被动锁模激光器 
中国激光
2016, 43(10): 1000001
作者单位
摘要
1 成都光明光电有限责任公司,成都 610100
2 电子科技大学 光电信息学院,成都 610051
利用反应气氛法除水工艺制备了组成为64P205-5.9A12O3-7.1K2O-19BaO-4.0Nd203(Wt%)的掺钕磷酸盐激光玻璃,研究了O2+POCl3、O2+SOCl2两种除水剂的除水效率及同一除水剂在不同除水时间、除水温度、通气流量下对掺钕磷酸盐激光玻璃荧光寿命的影响.结果表明:POCl3的除水效率优于SOCl2;通气最初阶段除水速率最快,且提高除水温度有利于消除水分,但受熔炼设备和工艺的影响,1 200℃进行除水更为合适;延长除水时间、增大通气流量都有助于提高除水效率;玻璃除水反应效率主要受OH基与除水剂界面反应的影响;荧光寿命随着除水时间的延长而增加,最后趋于一个稳定值;通气流量存在最佳值,实验中通气流量为0.8 L/min时较好.
掺钕磷酸盐激光玻璃 钕离子 反应气氛法 除水工艺 OH基 界面反应 荧光寿命 Nd3+-doped phosphate laser glass Neodymium ions Reaction atmosphere process Dehydration processing OH Groups Interface reaction Fluorescence lifetime 
光子学报
2014, 43(1): 0116002_CLJ
作者单位
摘要
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
用熔融淬冷法制备了0.5 wt.% 掺杂Nd3+:75GeS215Ga2S30CsI(0.5wt.% Nd GGSI)硫卤玻璃.在此基础上以玻璃粉料漂浮熔融法制备出粒径为50~300 μm高折射率(n≈2.1)玻璃微球,并在显微镜下选出表面质量高的硫卤微球用于后续实验.将火焰法拉制出的直径1~2 μm间的双锥形石英微纳光纤与硫系微球进行近场耦合.相位匹配条件下测试结果表明光纤锥倏逝场将激发球内径向高阶回音壁模式.实验测量了在808 nm LD激光泵浦下直径110 μm微球的荧光光谱特性,结果表明:掺Nd3+硫卤微球在输出端1 075 nm波段附近产生了等间距分布的荧光回音壁模式的光学谐振,共振峰间隔为1.80 nm.实验结果与微球腔回音壁模式谐振的理论模型有较高的符合度.
光学器件 硫卤玻璃微球 回音壁模式 Nd3+掺杂 锥形光纤 Optical devices Chalcohanide glass microsphere WGM mode Nd3+ doped Tapered fiber 
光子学报
2014, 43(7): 0730002
任广军 1,2,3,*姚建铨 1,2,3王鹏 1,2,3张强 1,2,3
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院,激光与光电子研究所, 天津 300072
2 天津大学光电信息科学技术教育部重点实验室, 天津 300072
3 南开大学、天津大学联合研究院, 天津 300072
从耦合波方程出发,对掺钕光纤激光器输出功率沿光纤的分布进行了数值模拟,并对掺钕光纤激光器所需要光纤的最佳长度进行了分析。以808 nm半导体激光器为抽运源,掺钕双包层保偏光纤为增益介质,使用对808 nm高透,1060 nm高反的二色镜和垂直切割的光纤端面(4%的菲涅耳反射)构成法布里-珀罗(F-P)光学谐振腔,对保偏光纤激光器进行了实验研究。实验中测量了掺钕光纤的荧光光谱,并就不同抽运电流对激光器输出功率和偏振特性进行了研究,在波长1060 nm处得到了7.5 W的激光输出,斜率效率为56%。
激光技术 光纤激光器 掺钕保偏光纤 偏振 
中国激光
2007, 34(9): 1208

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