Tm3+/Ho3+共掺硫系玻璃光纤的2μm波段高增益特性研究

本文主要探讨了Tm~(3+)/Ho~(3+)共掺硫系玻璃光纤放大器的增益特性，这是一项针对中红外2.0~3.5微米波段激光的重要研究，这一波段的激光在医疗诊断、空气质量监测和军事通信等领域具有广阔的应用前景。研究者利用真空熔融淬冷法制备了一种特殊的Ge20Ga5Sb10S65硫系玻璃，其中包含了Tm3+和Ho3+两种掺杂离子。 作者戚嘉妮等人详细地进行了样品的吸收光谱测量和800纳米激光泵浦下的荧光光谱分析，运用Judd–Ofelt和Mc-Cumber理论对Tm3+和Ho3+的光谱参数，如辐射寿命、自发辐射几率和受激发射截面进行了计算。这些参数对于理解离子在光纤中的能量转换和激发过程至关重要。 进一步，研究者深入研究了Tm3+和Ho3+双掺离子间的能量传递机制以及不同能级跃迁过程，构建了详细的4能级系统速率方程，将这些理论与光功率传输方程相结合，从而得出了Tm3+/Ho3+共掺硫系玻璃光纤在2微米波段的增益特性。实验结果显示，该光纤在2微米波段的增益值达到了显著的27分贝（dB），增益带宽为112纳米，这意味着光纤具有较高的放大效率和宽广的工作频率范围。 此外，文章还提供了优化条件，指出最佳掺杂光纤长度L为300厘米，所需的泵浦功率Pp为200毫瓦。这些参数表明，这种Tm3+/Ho3+共掺硫系玻璃光纤放大器具有实用价值，适用于2微米波段的宽带放大应用。 这篇研究论文提供了对Tm3+/Ho3+共掺硫系玻璃光纤在中红外波段高增益特性的重要见解，为光纤技术在特定领域中的实际应用提供了科学依据和技术指导，具有很高的学术价值和工程意义。