Tm3+掺杂硫卤玻璃光纤的中红外增益特性研究
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戴世勋(1974-),男,博士,研究员,主要从事光功能玻璃及 器件等方面的研究.

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国家自然科学基金(61177087)、教育部新世纪优秀人才计划(NCET-10-0976)、浙江省杰出青年基金(R1101263)、浙江省自然科学基金(LQ12F05004)、宁波市新型光电功能材料及器件 创新团队(2009B21007)、宁波市自然科学基金(2012A610116)和宁波大学王宽诚幸福基金资助项目 (宁波大学 信息科学与工程学院红外材料及器件实验室,浙江 宁波 315211)


Preparation of thulium-doped chalcohalide glass fibers and theoretical analysis on the mid-IR gain characteristics
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    摘要:

    采用高温熔融淬冷法制备了1% Tm3+掺杂的 72GeS2-18Ga2S3-10CsI(GGSI)硫卤 玻璃,测试了样品的折射率、吸收 光谱和800nm激光泵浦下的中红外荧光光谱,利用Judd-Ofelt和Fut chbauer-Ladenburg(FL)理论分析计算了Tm3+在GGSI玻 璃中的自发辐射几率、荧光分支比、辐射寿命、吸收截面、发射截面等光谱参数,进而建立 了Tm3+的四能级粒子 数速率-光功率传输方程模型,模拟计算Tm3+掺杂GGSI玻璃光纤中红外3. 73μm波段的增益与掺杂光纤长度、泵浦功 率和信号功率的关系。模拟结果显示,硫卤玻璃基掺铥光纤具有较高的信号增益和较宽的中 红外增益谱,泵浦功率为1000mW 时,最大小信号增益值达到30dB,20dB增益带宽达到180nm,同时也存在合适的泵浦功率 和光纤掺杂长度以期获得最佳信号增益。表明Tm3+掺GGSI硫卤玻璃光纤可作为中红外 3.73μm波段放大的理想增益介质。

    Abstract:

    wt% Tm3+-doped 72GeS2-18Ga2S3-10CsI (GGSI) chalcohalide g lasses are synthesized by vacuumed melting-quenching technique and the properties of glasses including refractive index,absorption s pectrum,mid-infrared (IR) emission spectrum under 800nm exicitation are measured.The optical parameters,such as predicted spontaneous tr ansition probability (A),branching ratio (β),radiative lifetime (τrad), absorption cross-section (σa) and emission cross -section (σe),by means of Judd-Ofelt and Fuchba uer-Ladenburg theories are calculated.Based on the rate equations and power pro pagation equations,the Tm3+-doped GG SI glass fiber amplifier modeling is analyzed and the numerical simulations on w avelength of 3.73μm mid-infrared gain characteristics versus the fiber lengt h,pump power and signal power are discussed in this paper.It is shown that the T m3+-doped chalcohalide glass fiber exhibits a higher signal gain and br oad mid-infrared gain spectrum:its maximum gain of small signal and the gain wi dth at 20dB reach 30dB and 180nm,respectively for pump power of 1000mW.Simulation results also show that there exist the most suitable p u mp power and fiber length while the amplifier has the maximum signal gain. Theoretical study ind icates that the Tm3+-doped GGSI chalcohalide glass fiber is a suitable ga in medium which can be applied to amplifiers in the mid-infrared wavelength reg ion.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

牛雪珂,戴世勋,周亚训,张培晴,许银生,王训四. Tm3+掺杂硫卤玻璃光纤的中红外增益特性研究[J].光电子激光,2013,(4):720~726

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  • 收稿日期:2012-10-07
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