作者单位
摘要
华南理工大学 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
掺稀土激光玻璃是光纤激光器的核心工作介质,如何定量计算预测激光玻璃的光学光谱特性是加快高性能激光玻璃研发的挑战之一。本文以掺铥(Tm3+)二元锗酸盐激光玻璃为例,将相图中的“一致熔融化合物”视为玻璃的组成/结构“基元”,基于掺Tm3+基元玻璃的物理和光谱性质的实验值利用杠杆规则计算预测了锗酸盐激光玻璃相应的性质,如密度、折射率、有效线宽、吸收/发射截面、辐射寿命、增益带宽等。结果表明,物理性质和光谱特性的预测值与实验值吻合度较高,预测误差绝对值分别小于4.61%和9.66%。此外,该方法能够准确预测掺Tm3+锗酸盐玻璃的物理性质和光谱特性随组分的变化趋势,包括线性规律和“锗反常”现象,有助于解析激光玻璃组成?结构?性质的内在关联。本研究有望为激光玻璃的性质预测和成分设计提供指导。
激光玻璃 光谱特性 定量预测 相图模型 laser glass spectroscopic properties quantitative prediction phase diagram model 
发光学报
2023, 44(5): 889
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Materials for High Power Laser, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing100049, China
This paper investigates the monolithic edge-cladding process for the elliptical disk of N31-type Nd-doped phosphate laser glass, which will be utilized under liquid cooling conditions for high-power laser systems. The thermal stress, interface bubbles and residual reflectivity, which are due to high-temperature casting and bonding during the monolithic edge-cladding process, are simulated and determined. The applied mould is optimized to a rectangular cavity mould, and the casting temperature is optimized to 1000°C. The resulting lower bubble density makes the mean residual reflectivity as low as 6.75 × 10-5, which is enough to suppress the amplified spontaneous emission generated in the Nd-glass disk, and the resulting maximum optical retardation is converged to 10.2–13.3 nm/cm, which is a favourable base for fine annealing to achieve the stress specification of less than or equal to 5 nm/cm. After fine annealing at the optimized 520°C, the maximum optical retardation is as low as 4.8 nm/cm, and the minimum transmitted wavefront peak-to-valley value is 0.222 wavelength (632.8 nm). An N31 elliptical disk with the size of 194 mm × 102 mm × 40 mm can be successfully cladded by the optimized monolithic edge-cladding process, whose edge-cladded disk with the size of 200 mm × 108 mm × 40 mm can achieve laser gain one-third higher than that of an N21-type disk of the same size.
interface bubble monolithic edge-cladding process N31-type Nd-doped phosphate laser glass residual reflectivity stress birefringence 
High Power Laser Science and Engineering
2022, 10(2): 02000e14
作者单位
摘要
1 长春大学 理学院,长春 130000
2 长春理工大学 材料科学与工程学院,长春 130000
非对称结构光子晶体光纤应用广泛。其良好的偏振特性、灵活的色散调控能力以及低限制损耗品质,对于优化与改善偏振光纤器件、非线性光学光纤、光通信光纤、光纤传感器等性能发挥着关键的作用。选用高折射率铋锗镓激光玻璃为材料,设计了八边形阵列、矩形晶格排列的光子晶体光纤,纤芯缺陷区包层及外包层均为圆形空气孔。模拟实验数据显示,结构参数为M=0.5,0.6时,在波长为1.55 μm处的双折射系数分别为1.16×10−2和1.33×10−2;在近红外波段短波区,矩形晶格结构光子晶体光纤的色散范围分别在±30 ps·nm−1·km−1之间及−18~32 ps·nm−1·km−1之间。色散斜率较低,曲线具有零色散点,展现了良好的连续谱调控能力;在1.00~1.90 μm波段内,当M=0.5,0.6时,光纤限制损耗稳定在10−7~10−9 dB·km−1之间;在1.55 μm处,限制损耗测量值分别为2.32×10−7和1.62×10−8 dB·km−1
矩形晶格 铋锗镓激光玻璃 双折射 色散特性 限制损耗 rectangular lattice Bi-Ge-Ga laser glass double refraction chromatic dispersion limit loss 
强激光与粒子束
2021, 33(10): 101002
陈辉宇 1,2钱敏 1,2唐景平 1程继萌 1[ ... ]陈伟 1,*
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
硬包边是激光钕玻璃减少放大自发辐射和抑制寄生振荡的包边技术之一,残余应力是硬包边的一个重要参数。详细描述了激光钕玻璃硬包边过程中残余应力的来源,并利用有限元分析软件COMSOL Multiphysics,对硬包边浇注熔接过程中不同膨胀系数匹配条件和不同包边玻璃浇注温度下的残余应力分布进行了数值模拟。结果显示,激光钕玻璃和包边玻璃的膨胀系数差异愈小,产生的残余应力愈小;包边玻璃浇注温度愈高,则产生的残余应力愈大。硬包边实验结果表明:包边玻璃的膨胀系数和激光钕玻璃的膨胀系数愈相近,则残余应力就愈小,当包边温度在700~1200 ℃范围内时,残余应力随着包边温度的增加而增大。模拟结果与实验结果吻合,所以在硬包边的浇注熔接过程中,为了使残余应力最小,最佳策略是激光钕玻璃的膨胀系数和包边玻璃的膨胀系数尽量接近甚至相等,且包边温度尽量低。
材料 激光钕玻璃 硬包边 有限元分析 激光元件 应力双折射率 残余应力 
中国激光
2021, 48(9): 0903003
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
刘伯勋 1,2,3焦翔 2,3谭小红 2,3朱健强 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 上海科技大学物质科学与技术学院, 上海201210
2 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
3 中国科学院中国工程物理研究院高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
为了改善氧化铈抛光液的性能,在不破坏钕玻璃表面质量的前提下提高钕玻璃的抛光效率,选择在氧化铈抛光液中加入阴离子表面活性剂雷米邦A,并研究了改性后的抛光液对氧化铈抛光液中粒子粒径、钕玻璃的材料去除率和抛光后钕玻璃表面质量的影响,分析了加入不同质量分数雷米邦A的抛光液在不同pH值下对钕玻璃抛光速率和抛光质量的影响。结果表明:雷米邦A能够抑制抛光液中纳米粒子的团聚,降低氧化铈的中位粒径,提高抛光效率。当二氧化铈质量分数为3%、pH为6.5、雷米邦A质量分数为0.30%时,材料去除率达到最大值169 nm/min;当二氧化铈质量分数为3%、pH为7、雷米邦A质量分数为0.20%时,钕玻璃的表面粗糙度达到最小值0.9 nm。
材料 化学机械抛光 磷酸盐激光钕玻璃 阴离子表面活性剂 材料去除率 表面粗糙度 
中国激光
2020, 47(10): 1003001
作者单位
摘要
1 哈尔滨工程大学理学院纤维集成光学教育部重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 深圳大学光电工程学院光电子器件与系统重点实验室, 广东 深圳 518060
基于各种光学玻璃材料的微球激光器是一种回音壁模式的微纳激光器件。近年来,因其具有激光阈值低、线宽窄以及利于集成化等特点而得到广泛关注。石英玻璃以及各种类型的多组分玻璃微球激光器相继被报道。本文简要介绍玻璃微球腔的制备方法以及石英玻璃和各种多组分玻璃微球激光器的最新研究进展。
材料 微球激光器玻璃材料 回音壁模式 激光 微球谐振腔 
激光与光电子学进展
2019, 56(17): 170616
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海201800
2 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
提出了基于600 mm口径干涉仪的一维子孔径拼接测量方法,通过像素错位误差模拟分析结果,设计并研制了一维大行程气浮型精密扫描拼接平台,实现了对角线接近1 m的大口径激光玻璃的全口径光学均匀性拼接检测,并对该技术的拼接测量精度和重复性进行了验证。结果表明:拼接结果平滑,均匀性拼接测量与直接测量结果的相对误差优于2×10 -7,全口径均匀性的重复性优于4×10 -8,单口径均匀性测量结果与拼接后相同区域的均匀性结果最大差异为2×10 -7
测量 光学均匀性 拼接检测 激光玻璃 
光学学报
2018, 38(9): 0912004
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 100049, China
3 Laser Fusion Research Center, Chinese Academy of Engineering Physics, Mianyang, Sichuan 621900, China
This work presents a brief introduction on three kinds of newly developed $\text{Nd}^{3+}$-doped laser glasses in Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics (SIOM), China. Two $\text{Nd}^{3+}$-doped phosphate glasses with lower thermal expansion coefficient and thermal shock resistance 4 times higher than that of N31 glass are developed for laser processing. Nd:Silicate and Nd:Aluminate glasses with peak emission wavelength at 1061 and 1065 nm, effective emission bandwidth of 34 and 50 nm, respectively, are developed for Exawatt-class laser system application. Fluorophosphate glasses with low nonlinear refractive index ($n_{2}=0.6{-}0.86$) and long fluorescence lifetime ($430{-}510~\unicode[STIX]{x03BC}\text{s}$) are investigated for the purpose of decreasing B integral in high-power laser system. The properties of all these glasses are presented and compared with those of commercial neodymium laser glasses.
aluminate glass fluorophosphate glass high-power laser neodymium laser glass phosphate glass silicate glass 
High Power Laser Science and Engineering
2017, 5(1): 010000e1
作者单位
摘要
中国科学院 上海光学精密机械研究所, 上海 201800
介绍了中国科学院上海光学精密机械研究所开展的激光钕玻璃连续熔炼技术, 描述了该项技术近年来的研究进展和研究成果。给出了N31激光钕玻璃的连续熔炼流程, 介绍了开展的磷酸盐钕玻璃连续熔炼单元技术的模拟, 连续熔炼实验线的设计、建设、改造和验证等大量工作。成功完成了除羟基、除铂颗粒、过渡金属杂质离子控制、大尺寸成型和低应力隧道窑退火等一系列关键单元技术, 实现了N31钕玻璃的连续熔炼批量制造。实验显示: 连续熔炼N31激光钕玻璃的荧光寿命、激光波长吸收损耗、光学均匀性等指标达到了神光装置的使用要求。比较结果显示: 连续熔炼钕玻璃的参数一致性和400 nm吸收系数指标均优于坩埚熔炼的激光玻璃; 而它的3 333 nm吸收系数和铂颗粒破坏阈值优于美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室报道的连续熔炼LHG-8钕玻璃。
激光玻璃 钕玻璃 连续熔炼 除羟基 除铂颗粒 综述 neodymium laser glass phosphate laser glass continuous melting hydroxylation removal Pt-inclusion removal review 
光学 精密工程
2016, 24(12): 2969

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