Er3+-Yb3+共掺杂氟硅酸盐玻璃微球激光器的研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:terzaghi
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回音壁模式(whispering gallery mode,WGM)微球腔是一种重要的微腔谐振光学器件,具有高品质因子(107-109)和易于加工制备的优点,在低阈值微型激光器和高灵敏度光传感器件领域具有重要的研究价值。为了获得一种可见光波段的微腔激光器,我们设计并制备了氟硅酸盐微球激光器并研究了其发光及激光性能。采用传统的熔融法制备了不同Er3+-Yb3+离子掺杂浓度的Si O2-KF-Zn F2氟硅酸盐玻璃。该玻璃体系具有良好的玻璃形成能力和高的上转换发光效率。通过对氟硅酸盐玻璃样品的光致发光光谱进行测试确定了最佳的Er3+-Yb3+离子掺杂浓度。进一步采用拉伸方式制备了粗细均匀、表面光滑的Er3+-Yb3+共掺杂氟硅酸盐玻璃纤维。采用CO2激光器熔融Er3+-Yb3+共掺杂的氟硅酸盐玻璃纤维,制备氟硅酸盐玻璃微球。玻璃微球的直径在50-150μm之间。氟硅酸盐玻璃微球具有较为对称的球形结构和光滑的表面,微球未发生析晶。本文选择拉锥光纤作为泵浦激光与玻璃微球的耦合器件,并利用自制拉伸机器制备了最小直径约2.24μm的拉锥光纤,拉锥光纤的损耗约为0.3 d B。利用窄线宽的1550 nm激光器测试了氟硅酸盐玻璃微球频域的透射光谱,经过计算得到氟硅酸盐玻璃微球的Q值约为1.29×106。在980 nm激光激发下,我们在直径为58μm的Er3+-Yb3+共掺杂氟硅酸盐玻璃微球中观察到了绿色单模激光发射。激光的中心波长为545.57 nm,其激光阈值泵浦功率为52.5μW。此外,在直径为110μm的Er3+-Yb3+共掺杂氟硅酸盐玻璃微球中还观察到了可调谐的上转换发光。
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