红外与激光工程
2022, 51(12): 20220239
Jingyin Zhao 1,2,3Yunxia Jin 1,3,4,*Fanyu Kong 1,3Dongbing He 1,3[ ... ]Jianda Shao 1,3,4,5
Author Affiliations
Abstract
1 Thin Film Optics Laboratory, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Key Laboratory of High Power Laser Materials, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
4 CAS Center for Excellence in Ultra-Intense Laser Science, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
5 Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences, Hangzhou 310024, China
Measuring the topological charge (TC) of optical vortex beams by the edge-diffraction pattern of a single plate is proposed and demonstrated. The diffraction fringes can keep well discernible in a wide three-dimensional range in this method. The redundant fringes of the diffracted fork-shaped pattern in the near-field can determine the TC value, and the orientation of the fork tells the handedness of the vortex. The plate can be opaque or translucent, and the requirement of the translucent plate for TC measurement is analyzed. Measurement of TCs up to is experimentally demonstrated by subtracting the upper and lower fringe numbers with respect to the center of the light. The plate is easy to get, and this feasible measurement can bring great convenience and efficiency for researchers.
optical vortex orbital angular momentum topological charge measurement Chinese Optics Letters
2022, 20(11): 110501
1 1.中国科学院 上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 2.中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
对光热折变(Photo-thermal-refractive, PTR)玻璃在总剂量分别为0.35、1、10及100 kGy的γ射线下辐照, 并进行热退火处理, 采用吸收光谱、光致发光光谱及EPR电子顺磁共振谱研究了光热折变玻璃在γ射线辐照下的辐照机理。研究结果表明, γ辐照后的PTR玻璃在可见波段的吸收主要由银原子Ag0、银分子簇Ag2、银分子簇Ag3、银纳米颗粒Agm0及非桥氧空穴中心HC1及HC2引起; 在不同剂量γ射线辐照下, 玻璃基质中的变价离子(Ag+、Ce3+)价态先发生变化, 同时玻璃基质中的非桥氧键发生电离, 形成了非桥氧空穴型缺陷中心HC1、HC2。进一步增加辐照剂量, 产生了银的分子簇Ag2和Ag3; 同时玻璃基质中非桥氧空穴中心HC2的浓度增大, 导致在639 nm附近的吸收增强。分别在不同温度下对辐照后的PTR玻璃进行相同时间的热处理及在低于Tg(玻璃转变温度)的温度下进行不同时间的热处理, 观察到250 ℃退火后PTR玻璃中HC1及HC2缺陷中心发生漂白; 并在430 ℃退火后出现了银纳米颗粒的吸收峰, 该吸收峰随退火时间的延长发生了红移及展宽。
光热折变玻璃 γ射线辐照 辐照缺陷 紫外-可见吸收谱 photo-thermal-refractive glass γ-ray irradiation defect center UV-Vis absorption
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 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
4 上海大恒光学精密机械有限公司, 上海 201800
通过实验和理论相结合的方式,从热透镜效应角度研究了Er 3+,Yb 3+∶glass在激光二极管(LD)端面抽运条件下的激光输出能量,建立起LD抽运重复频率、Er 3+,Yb 3+∶glass热光系数与空腔运转斜率效率、调Q输出脉冲能量之间的关系。采用平凹腔结构,并以Co 2+∶MgAl2O4作为调Q开关,设计了LD端面抽运被动调Q激光器,实验结果发现,当热焦距大于前腔面光斑半径最小值对应的热焦距时,空腔运转斜率效率与材料的热光系数呈负相关,调Q输出脉冲能量与热光系数及抽运重复频率均呈负相关。基于理论研究,通过热焦距公式、稳定谐振腔的矩阵计算法以及被动调Q的速率方程进行数值模拟,解释并验证上述实验现象。结果显示,可通过降低抽运重复频率和选择低热光系数的Er 3+,Yb 3+∶glass等方式降低热透镜效应实现高脉冲能量的输出。
激光器 热透镜效应 输出能量 Er
3+ Yb
3+∶glass; 抽运重复频率 热光系数 中国激光
2021, 48(17): 1701002
红外与激光工程
2020, 49(12): 20201081
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
采用高温熔融法制备百分比为(100-x)(23.6Al2O3-53CaO-7.7BaO-2.1Na2O-10.3Ga2O3-3.1B2O-0.2Er2O3)-xYb2O3(x=0,0.9,1.9,2.8,3.6,4.5)的铝酸盐玻璃。应用差示扫描量热法、吸收光谱、荧光光谱、红外光谱以及拉曼光谱等检测手段, 系统研究了不同Yb3+离子引入量对玻璃的物性、热稳定性、Er3+离子光谱性质和结构的影响。结果表明,Yb2O3含量越高, 玻璃的密度和折射率越大, 抗析晶能力有所增强。随着Yb2O3的增加, 玻璃在976 nm吸收系数增大, 对应于Er3+离子的2H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2以及4F9/2→4I15/2跃迁的527, 549, 666 nm的上转换发光、红光与绿光发光强度比以及对应于4I13/2→4I15/2的1.53 μm近红外荧光强度明显增加。当Yb2O3浓度为3.6%时, 铝酸盐玻璃样品在近红外1.53 μm荧光最强, 此时Yb3+→Er3+正向能量传递效率η1最大, 约为82.9 %。该系列铝酸盐玻璃中Er3+离子1.53 μm最大发射截面为0.77×10-20 cm2, 荧光半高宽最大值为39.4 nm, 荧光寿命最大值为4.46 ms。
铝酸盐玻璃 Yb3+/Er3+共掺杂 上转换发光 1.53 μm发光 aluminate glass Yb3+/Er3+ co-doping up-conversion emission 1.53 μm emission
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元研发中心, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 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
研究了新型掺钕磷酸盐激光玻璃在高能量闪光灯抽运条件下的热破坏性质。激光输出实验表明这种为重复频率激光工作设计的钕玻璃，具有与高峰值功率应用类型的钕玻璃基本相近的激光输出能力，高于早期设计的高能量应用类型的钕玻璃。分析了新型重频工作钕玻璃的热膨胀性质，比较了酸蚀和离子交换前后激光输出性质，测定了重复频率高能量抽运下的极限抽运阈值，并讨论了它们对于耐抽运破坏极限的影响。
材料 磷酸盐 钕玻璃 激光 重复频率 耐抽运阈值
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 研究生院,北京 100049
以提高磷酸盐激光钕玻璃耐热冲击性能为目的,研究了一种用碱和酸缓冲液相结合处理磷酸盐激光钕玻璃表面的方法。通过对比该方法与303砂细磨、混合强酸处理和化学机械抛光3种方法处理后的表面形貌和机械性能,发现该表面处理方法可以减少玻璃表面的显微缺陷,从而显著提高表面显微硬度、抗折强度。实验结果表明采用该表面处理方法可提高磷酸盐激光钕玻璃在重复频率氙灯抽运下的热破坏阈值和激光效率。
材料 磷酸盐激光玻璃 表面处理方法 表面酸碱处理 表面缺陷
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 研究生院,北京 100039
研究了摩尔比组成为y(LiPO3):y[Al(PO3)]:y(AgNO3)=x:(100-x):4(x=90,80,70,60,50)的磷酸盐玻璃的物化性能和光谱性质随偏磷酸锂和偏磷酸铝含量变化的规律。 结果表明,随着偏磷酸铝含量的增加,锂铝磷酸盐玻璃的密度、折射率、玻璃转变温度Tg和开始析晶温度Tx逐渐提高,化学稳定性增强。表明由于铝离子含量的增加增强了玻璃网络的链接而改善了玻璃的物化性质。当摩尔组成为y(LiPO3):y[Al(PO3)3]:y(AgNO3)=70:30:4时,玻璃有最佳的紫外透射率、较好的辐照诱导吸收、较高的辐射光致发光强度和较低的前剂量。综合考虑玻璃的物化性能和光谱性能,摩尔组成为y(LiPO3):y[Al(PO3)3]:y(AgNO3)=70:30:4的磷酸盐玻璃是用作辐射光致发光玻璃的理想材料。
辐射光致发光玻璃 物化性能 银掺杂 吸收和荧光光谱
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Material Science and Technology for High Power Lasers, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
Optically transparent Er3+/Tm3+/Yb3+ tri-doped oxyfluoride tellurite based nano-crystallized glass ceramics with the batching composition of 73TeO2-15ZnO-7ZnF2-3YF3-1.5YbF3-0.3ErF3-0.2TmF3 (mol%) is prepared by a conventional melting quenching and the subsequent heat treatment processes. The sizes of grown nano-crystals in glass matrix appear to be smaller than 100 nm from the scanning electron microscope measurement. Visible up-conversion luminescence of the as melted glass and glass ceramics is investigated. The three-color up-conversion luminescence intensities by 980-nm pumping are increased significantly due to the heat treatment, and the blue intensity increases with a higher magnitude than other wavelengths after heat treatment.
氧氟碲酸盐玻璃 热处理 透明玻璃陶瓷 光学性能 160.2750 Glass and other amorphous materials 160.2540 Fluorescent and luminescent materials 160.4760 Optical properties 160.5690 Rare-earth-doped materials Chinese Optics Letters
2010, 8(2): 197
