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Er3+/Pr3+共掺杂GeAsGaSe硫系玻璃的红外发射及其在2.7微米光纤激光器中的潜力
作者: irglass 时间: 2020-11-24 浏览:739 次

      近日,我室硕士生甘浩天(第一作者)和刘自军副研究员(通讯作者)在Ceramics International期刊上发表了题为“Er3+/Pr3+ co-doped GeAsGaSe chalcogenide glasses for infrared emissions and their potential in 2.7 mm fiber laser”的论文(Ceramics International,2020,46(18),28125-28131, https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.07.310)

      近年来,Er3+离子掺杂材料的研究越来越受到人们的关注,因为这些材料在室温下的发射波长为2.7 mm,在大气污染监测、军事对抗、卫星通信和医疗外科等领域具有重要的潜在应用价值。硫系玻璃由于声子能量低,热稳定性优异以及具有可调节的物理和化学性质,因此被认为是中红外激光材料的最佳选择之一。在本项工作中,制备了Er3+离子掺杂Ge10As24Ga4Se62硫系玻璃用于研究中红外光谱性质,并且掺杂Pr3+离子作为失活剂来调节Er3+离子发射。结果表明,在980 nm激发下,引入Pr3+离子可以有效地将Er3+4I13/2的衰减时间从2.34 ms缩短到0.31 ms,如图1所示。 因此,Er3+4I13/2的衰减时间比Er3+4I11/2的衰减时间短,并且可以实现粒子数反转。同时建立了图2所示的级联光纤激光器模型,研究了2.7 mm 激光输出性质,当Er3+和Pr3+离子浓度为0.3 mol%,激发波长为980 nm,泵浦功率为5W时,2.7 mm激光的输出功率可达0.43W,斜率效率为14.21%,表明该系统在中红外光纤激光器应用上具有较大潜力。

图1.(a)GAGS玻璃中0.1 mol% Er3+4I11/24I13/2能级的荧光衰减曲线。(b)-(d)测量了不同浓度的Er3+,Er3+/Pr3+掺杂GAGS样品的两个能级的荧光寿命。

图2. Er3+/Pr3+硫系级联光纤激光器原理图。

图3.(a)不同浓度Er3+/Pr3+共掺光纤激光器输出信号功率随光纤长度的变化。(b)不同浓度Er3+/Pr3+共掺光纤激光器输出信号功率随泵浦功率的变化。