哈尔滨工程大学 纤维集成光学教育部重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001
3~5 μm波段包含了大气的传输窗口和许多气体分子的吸收带,因而3~5 μm中红外光纤激光器在大气遥感、生物医学、材料加工等领域具有广阔的应用前景。近年来,中红外光纤激光器的输出波长不断向长波长扩展,而实现中红外光纤激光输出的关键在于增益光纤材料的选择。氟铟基玻璃具有较宽的中红外透过窗口和较低的声子能量,因而氟铟基玻璃可以作为增益光纤材料应用于中红外光纤激光器领域。文中综述了从20世纪80年代至今,稀土离子掺杂氟铟基玻璃及氟铟基光纤激光器的代表性研究成果,回顾了氟铟基玻璃组分和玻璃结构的研究历程,介绍了氟铟基光纤的制备工艺,简述了稀土离子掺杂氟铟基玻璃和稀土离子掺杂氟铟基光纤激光器的最新研究进展。2018年,加拿大拉瓦尔大学的Maes等人利用Ho3+掺杂氟铟基光纤作为增益介质,在中红外光纤激光器研究领域取得突破性进展,在室温下获得了输出功率接近200 mW的3.92 μm光纤激光输出。最近,利用1150 nm激光作为泵浦源以及自研的Ho3+/Pr3+共掺杂氟铟基光纤作为增益介质,实现了~2.9 μm波段中红外光纤激光输出,其最大输出功率为1.075 W,相应斜率效率为17.6%。未来,通过制备双包层氟铟基光纤和氟铟基光纤光栅,有望搭建全光纤化中红外光纤激光器,实现更高功率的3~4 μm波段中红外光纤激光输出。
中红外激光 氟铟基玻璃 氟铟基光纤 Ho3+掺杂 mid-infrared laser fluoroindate glass fluoroindate fiber Ho3+ doped 红外与激光工程
2023, 52(5): 20230149
1 哈尔滨工程大学物理与光电工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001
2 山东大学海洋研究所,山东 青岛 266237
3 深圳大学光电工程学院光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室,广东 深圳 518060
与传统的ZBLAN(ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF)玻璃相比,ZBYA(ZrF4-BaF2-YF3-AlF3)玻璃有着更加良好的热稳定性和化学稳定性。制备出ZBYA玻璃光纤,采用1150 nm拉曼光纤激光器作为泵浦源,使用Ho3+掺杂的ZBYA光纤作为增益介质实现了~2.9 μm波长的激光输出,最大输出功率达到了137 mW,斜率效率为8.9%。研究结果表明ZBYA玻璃光纤是一种潜在的用于实现中红外波段激光的增益材料。
激光物理 ZBYA Ho3+掺杂 中红外激光 氟化锆基玻璃光纤
1 湖北久之洋红外系统股份有限公司, 湖北 武汉 430223
2 华中光电技术研究所—武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430223
为了研究Ho3+,Tm3+共掺引起的能量传递效应对光学制冷效果的加强作用,采用中心波长为2 069 nm的π偏振激光负调谐泵浦Ho3+∶LuLiF4晶体和Ho3+,Tm3+∶LuLiF4晶体,通过收集负泵浦产生的荧光,并分析计算得出Tm3+,Ho3+共掺晶体较单掺Ho3+的晶体光学制冷中效率提高3.47倍,Ho3+,Tm3+共掺晶体的能量传递作用对光学制冷效率有一定的加强作用。
光学制冷 反斯托克斯 荧光光谱 能量传递 LuLiF4晶体 Ho3+掺杂 optical cooling anti-stocks the fluorescence spectrum energy transform the LuLiF4 crystal Ho3+ doped