Yb3+/Er3+共掺杂碲酸盐玻璃与光纤的1.53 µm发射增强与能量传递

0 下载量 5 浏览量 更新于2024-08-26 收藏 860KB PDF 举报
"本文主要探讨了Yb3+/Er3+共掺杂碲酸盐玻璃和光纤在1.53微米波段发射性能的增强及其能量传递机制。通过将Yb3+离子引入Er3+单掺杂的碲酸盐玻璃(TeO2-ZnO-La2O3组成),研究人员观察到在975纳米激光二极管(LD)激发下,1.53微米波段的自发发射和上转换发射强度显著增加,同时信号增益也得到一定程度的提升。这种效果归因于Yb3+和Er3+之间有效的能量转移,具体为Yb3+:2F5/2 + Er3+:4I15/2 → Yb3+:2F7/2 + Er3+:4I11/2。文章还对能量转移过程进行了定量研究,确定了掺杂稀土离子间的微观能量转移参数。此外,利用Judd-Ofelt理论分析了Er3+的光谱特性,并通过X射线衍射(XRD)和差示扫描量热法(DSC)研究了玻璃的结构行为和热稳定性。" 在这项研究中,Yb3+/Er3+共掺杂技术被用于优化Er3+的1.53微米波段发射,这是因为1.53微米波段是光纤通信中的关键工作窗口,对于光纤放大器(EDFA)至关重要。实验结果表明,共掺杂策略不仅增强了可见光波段的上转换效应,同时也提高了1.53微米波段的荧光发射强度。这表明Yb3+离子能够有效地将吸收的能量传递给Er3+离子,从而提高了信号增益。这种能量传递过程的效率对于设计高效光纤放大器具有重要意义。 研究人员进一步利用Judd-Ofelt理论,从测得的吸收光谱中提取Er3+的光谱信息,这有助于理解掺杂离子在玻璃基质中的行为以及它们与环境相互作用的方式。同时,通过XRD分析,揭示了碲酸盐玻璃的晶体结构和无定形特性,这对于理解掺杂离子如何影响玻璃的光学性能至关重要。DSC测量则提供了关于玻璃热稳定性的信息,这对于高温处理或实际应用中的性能维持是必要的。 该研究深入探讨了Yb3+/Er3+共掺杂碲酸盐材料在光纤通信领域的潜力,通过改善能量传递机制和增强特定波段的发射,为优化光纤放大器的性能提供了新的途径。这些发现对于未来开发高性能、高效率的光纤通信系统具有重要价值。