演示了一种基于大模面积掺Yb3+离子的全光纤放大器系统, 该系统采用975 nm泵浦。系统是利用泵浦与Yb3+离子有源光纤相互作用产生信号源, 光源为半导体激光放大的单频种子。通过优化系统, 合理设计搭建光学器件, 控制光束逆传输, 减少非线性光学的干扰。100 W信号源作用于系统上, 采用多级掺镱光放大的主振荡器功率放大器(MOPA), 最大输出3.2 kW连续激光。平均光-光转化效率为78.26%。光束质量Mx2≈1.657, My2≈1.735。输出稳定性小于2%。系统连续信号放大输出光具有广泛的应用范围。掺Yb3+离子的全光纤放大主要用于激光检测、工业测量技术研究等领域。

利用978 nm近红外光激发样品CaF2∶Pb2+,Yb3+, 在室温下观察到二价Pb2+离子在383 nm附近的紫外上转换发光。该发射峰对应于Pb2+离子的3P0→1A1g(1S0)跃迁。瞬态光谱测量结果表明: 在这个材料体系中, Pb2+离子的激发来自于Yb3+离子三聚体的合作敏化。但是随着Pb2+离子掺杂浓度的提高, Yb3+离子三聚体遭到结构性破坏, 导致其合作发光减弱。本文首次利用Pb2+离子掺杂造成Yb3+离子三聚体的结构性破坏, 从而引起合作荧光猝灭, 并对在CaF2基质中因其他二价离子的掺入而造成的Yb3+三聚体合作发光猝灭给予了合理的解释。

为了研制高功率光纤激光器的掺镱纤芯材料, 采用高温熔融法制备了0.70SiO2-0.18Li2CO3-0.04MgCO3-0.04BaCO3-0.02Al2O3-0.02Yb2O3(摩尔分数)锂硅酸盐玻璃样品, 测试了其吸收光谱和858nm激发下的荧光光谱, 进一步对光谱和激光性能参量进行了理论计算。结果表明, 样品的主荧光峰位于1036nm附近, 荧光有效线宽为94.1nm, 吸收截面为1.143pm2, 发射截面为1.024pm2, 荧光寿命为0.98ms, 激发态最小的粒子数仅为0.042, 最小抽运强度为0.76kW·cm-2。与近年来相关文献中报道的镱掺杂玻璃相比, 该掺镱锂硅酸盐玻璃在光谱及激光性能上比较有优势, 有望在研制镱掺杂光纤中得到应用。

稀土材料的红外和可见量子剪裁对于寻找更好能量效率的发光材料来说都是一个激动人心的发展。发光效率的最大上限值能从100%提高到200%甚至更高。在第一代晶硅太阳能电池与第二代薄膜太阳能电池之后第三代的聚光太阳能电池已成为目前的重点发展方向。现在, 利用稀土材料的近红外量子剪裁发光效应有可能较好的解决太阳光谱与太阳能电池光电响应之间存在的光谱失配的问题, 因此有可能较大幅度的提高太阳能电池的发电效率, 因而具有重要的意义与价值。研究了钒酸钇晶体基质中Yb3+离子的近红外量子剪裁发光现象, 测量了从可见到红外的钒酸钇晶体的发光谱、激发谱与荧光寿命, 测量发现钒酸钇晶体基质能带在约322.0 nm光激发时能导致有效的从钒酸钇晶体基质到Yb3+离子的二级合作能量传递, 进而导致了很强的Yb3+离子的985.5 nm 2F5/2→2F7/2的近红外量子剪裁发光, 同时, 钒酸钇晶体基质的位于430.0 nm的发光强度大幅降低。测量发现: (A) Yb(1.5)∶YVO4晶体的430.0 nm的荧光寿命值为τA=3.785 μs;(B) YVO4晶体的430.0 nm的荧光寿命值为τB=22.72 μs;研究计算发现总的理论量子剪裁效率上限值为η1.5%Yb=183.3%。

近红外量子剪裁能够有效地提高硅太阳能电池的效率。稀土元素种类繁多,能级丰富,常被 用于制作近红外量子剪裁发光材料。研究者们用适当的方法制成发光材料之后,测量材料的吸收光谱, 激发光谱和发射光谱。根据这些数据计算得到材料的量子效率。其中Tb3 +-Yb3 + 离子对备受关注。 Tb3 + 吸收紫外-可见光,通过协同能量传递把能量传递给Yb3 + 离子。Yb3 + 离子跃迁辐射出1000 nm左右的近红外光。 该波段的光子能够被硅太阳能电池吸收利用。Tb3 +-Yb3 + 离子对在不同掺杂浓度,不同基质中得到的量子效率不同。

报道了短腔单频分布布拉格反射（DBR）Er3+/Yb3+共掺磷酸盐光纤激光器中弛豫振荡噪声的抑制结果。基于光电反馈法，该噪声抑制电路将激光器1.15 MHz处弛豫振荡峰值幅度抑制26 dB至-121 dB/Hz；抑制后整个频带内相对强度噪声均低于-120 dB/Hz。实验结果表明，此噪声抑制回路对单频光纤激光器的其他光学性能无影响。

报道了一种输出波长为1080 nm的分布布拉格(Bragg)反射(DBR)短腔单频光纤激光器。该激光器采用1.4 cm长的自制高掺Yb3+磷酸盐玻璃光纤作为激光介质。最大输出功率达到90 mW，斜率效率为36.6%，1 h内功率抖动小于0.05%，边模抑制比达到69 dB，线宽小于10 kHz。在大于2 MHz高频段，相对强度噪声值小于-120 dB/Hz。

超短线性腔是实现单频激光稳定输出的最简单的结构,针对石英玻璃光纤掺杂离子浓度低、输出功率小的缺点,选择对稀土离子具有较高溶解度的磷酸盐玻璃作为增益介质,研究了Yb3+掺杂磷酸盐玻璃(P2O5-B2O3-K2O-BaO-Al2O3-Nb2O5-Sb2O3)的光谱特性,解决了Yb2O3高浓度掺杂和提高Yb3+荧光寿命的问题。实验表明磷酸盐玻璃对Yb2O3溶解度摩尔分数可达6%(质量分数为15.5%);通过除水技术,Yb3+离子2F5/2能级的寿命达到1.84 ms。在此基础上采用管棒法拉制出了磷酸盐玻璃单模光纤,通过光栅选频,利用1.4 cm光纤实现了中心波长1063.5 nm,功率51.6 mW的单频激光输出。

测量了一系列Yb3+摩尔分数(0.125…1)在Yb3+∶GdAl3(BO3)4 晶体(Yb∶GAB)的室温偏振吸收光谱、发射光谱。为了揭示和消除辐射陷阱对Yb3+光谱性质的影响，分别测量了块状、粉末和稀释粉末样品的发射光谱。为了比较不同摩尔分数和不同方式辐射陷阱的影响，采用倒易法(RM)和Fuchtbauer-Ladenburg公式(FL)来计算发射截面。实验结果表明：随着Yb3+离子摩尔分数的增加，辐射陷阱效应对发射光谱的影响越来越严重。在发射光谱中，随着Yb3+离子摩尔分数的增加，短波段发射变弱，长波段发射变强，因此，提出了Yb∶GAB 晶体中发射光谱的重心波长移动 Δλ与 Yb3+离子摩尔分数之间的经验关系来定量分析Yb3+离子摩尔分数变化对辐射陷阱的影响；采用稀释法能够很好消除辐射陷阱对发射光谱的影响，而粉末法对于低Yb3+浓度的样品能够比较好地消除辐射陷阱的影响，块状样品直接测量很难消除辐射陷阱的影响。