PDF《！＂# $ 掺杂铝氟磷酸盐玻璃的光谱和激光性能》

!"# $ 掺杂铝氟磷酸盐玻璃的光谱和激光性能 张丽艳!) ") 温磊!) 徐永春!) 胡丽丽!) !) (中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 "#!$##) ") (济南大学材料科学与工程学院, 济南 "%##"") ("##& 年$月!日收到;

"##& 年'月"( 日收到修改稿) 研究了 )*& + 掺杂铝氟磷酸盐 (,-.

) 玻璃的吸收光谱、 荧光光谱, 测量了 )*& + 离子的荧光有效线宽 (! !/00

1 %%23) 以及" -%4" 能级的荧光寿命 ( "356

7 "38) 及随掺杂浓度的变化9应用倒易法计算了 )*& + 的发射截面, 其发射截面 可达 #:;

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$"&?4@3" ) 和最小抽运强度 4@3" ) 值及良好的热稳定性9 研 究结果表明掺 )*& + 氟磷酸盐玻璃是实现高功率超短可调谐激光器的理想增益介质9 关键词:铝氟磷酸盐玻璃,发射截面,荧光寿命,有效线宽 %&'':A$%%,("%%B,A$(# !: 引言)*& + 离子的简单能级结构、 高的储能效率、 长 的荧光寿命 (!―"38) , 'A#23 附近的强吸收峰能以 及与固体二极管激光器抽运波长 23) 有 效耦合的特点, 使)*& + 离子掺杂激光材料在半导体 抽运的激光装置上具有广阔的应用前景,并因此而 引起了国内外研究人员的普遍关注 [!, "]

9 作为 )*& + 掺杂的基质材料, 传统熔石英和硅酸盐玻璃等基质 材料由于其较低的掺杂浓度和较窄的增益带宽, 已 不能满足宽带调谐高功率激光器及放大器的要求9 磷酸盐玻璃具有与硅酸盐玻璃相似的发射线宽和较 高的掺杂浓度, 但其易吸水性使其熔制工艺非常复 杂9另外, 磷酸盐玻璃虽然具有较高的输出功率, 但 激光脉冲较宽 [&―%]

9 氟化物玻璃具有极宽的光谱透 过范围 (紫外到中红外) 和较低的声子能量 [;

―$] , 但 其易析晶性能使得氟化物玻璃光纤很难实现成功拉 制, 并增加了光纤的损耗 ['] , 且其发射带宽和发射截 面较小 [!#] 9氟磷玻璃有效的改善了氟化物玻璃的低 的物理化学性质及易析晶性, 提高了磷酸盐玻璃的 抗水性, 它具有宽的光谱透过范围, 低的线性和非线 性折射率, 低的热负荷, 较长的荧光寿命, 高的稀土 离子掺杂浓度, 较宽的发射带宽以及通过改变氟磷 比而带来的大范围的成分可调性等优点, 这使它成 为高功率超短可调谐激光器和调 C 激光器的较为 理想的激光介质 [!!―!&]

9 本文研究了一种掺 )*& + 铝氟磷酸盐 (,-.) 玻璃, 分析了其光谱性质和热稳定性能,应用-D@E*5D/FGH5I/2*DFJ 公式计算了 )*& + 的发射截面, 分析了光谱参数随 )*& + 浓度的变化9评价了掺 )*& + 铝氟磷酸盐玻璃的激光性能, 并与其他激光介质材 料进行了比较, 研究结果表明掺 )*& + 氟磷酸盐玻璃 是实现高功率超短可调谐激光器的理想增益介质9 ": 实验()*) 玻璃样品制备 制备样品所用原料为化学纯氟化物及磷酸二氢 盐, 玻璃成分为(!#―&#) ,K ( .L& ) & G ("#―(#) B-G ("#―&#) B-" G (!#―"#) B-& G (!―%) )*-& 3MKN

9 其中 )*-& 由)*" L& 和三倍重量的 OP( -, P- 在&%#Q 氟化(E而成, 剩余的 OP(-, P- 于;

%#Q分解, 整个氟 化过程持续 $ E9 称取 "##J 玻璃原料, 充分混合后置 于!##3K 白金坩埚中于温度为 '##―!!##Q的硅碳 棒电炉中熔融 (#3=2, 将熔融液浇铸入事先预热的 石磨模具, 冷却后移入温度为玻璃 !J 温度左右的 退火炉中, 保温 ( E, 以"#Q4E 的速率进行退火, 冷 却到室温后将样品取出, 并加工成一定的形状和尺 寸, 用于光谱性质测量和折射率测量9 第%& 卷第%期"##( 年%月!###G&"'#4"##(4%& (#%) 4!%;