温度对铋铒共掺光纤荧光特性的影响

发布时间：2020-03-19 22:59

【摘要】：随着光纤制备技术的发展,人们已经可以在1000-1700nm波段内制成低损耗光纤。伴随着人们对通信带宽需求的大幅增长,只能够在C+L波段使用的掺铒光纤放大器已经无法满足人们的需求。所以,开发一种覆盖整个通信窗口的超宽带光纤放大器和激光器成为了人们的迫切需求。最近被报道的yU铒共掺光纤(Bismuth/Erbium co-doped fiber,BEDF)能够产生1000-1600nm的超宽带荧光,是一种非常有前景制成覆盖光纤低损耗窗口的宽带光放大器和激光器的有源光纤材料,但是目前铋掺杂光纤的近红外发光机理仍存有较大的争议。本文系统地研究了温度变化条件下铋铒共掺光纤的宽带荧光特性并分析其发光机理,具体工作如下:1.总结Er3+离子和不同价态铋离子及不同铋相关发光中心(Bismuth-related Active Center,BAC)的特性,研究高温和低温分别对于铋掺杂光纤吸收光谱和发光光谱的影响。2.利用830nm泵浦一种铋铒共掺光纤,研究在高温、低温和常温温度变化条件下的BEDF近红外荧光特性。实验得出,高温条件下,BAC-Ge浓度提高,930nm波长处的峰值功率提高;低温条件下,BEDF中有新的BAC-Al生成;常温条件下,荧光谱平坦度提高,强度减弱。3.利用980nm的光源泵浦同种铋铒共掺光纤,分析温度对BEDF近红外荧光特性的影响。实验得出,高温和常温条件下基本无BAC-Si产生,低温条件下BAC-Si浓度提高,产生平坦度较高的1400nm荧光。另外,对比研究了加热过程对BEDF荧光特性的影响和相同实验条件下掺铒光纤(Erbium doped fiber,EDF)与铋铒共掺光纤荧光特性的差别。
【图文】：

硅酸盐玻璃，该玻璃体系中存在５００、７００、８００ｎｍ附近三个特征吸收峰，研究了逡逑不同泵浦条件下的发射光谱，在５００、７００、８００ｎｍ泵浦下激发了分别位于１１４０、逡逑１１２０、１２６０ｎｍ的发射峰，半高宽达到３００ｎｍ。如图１－１［３］。逡逑５０逦邋逦逡逑⑷逦．（ｂｉｄ—逡逑４0－逦逦逦邋ｅｘ．邋７００邋ｎｍ逦＞１邋＼邋＼邋＼逡逑Ａ逦－邋－邋－邋＊邋ｅｘ．邋８００邋ｎｍ逦ｆ邋Ｉ邋＼逦＼逡逑ｉ邋ｉ－逦ｎ逡逑０Ｉ．邋邋逦逦逦逦邋0－邋，＿，＿，＿逡逑５００逦１０００逦１５００逦２０００逦２５００逦６００逦８００逦１０００逦１２００逦１４００逦１６００逡逑Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ邋［ｎｍ］逦Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ，邋ｎｍ逡逑图１－１铋d{杂铝硅酸盐玻璃的（ａ）吸收光谱和（ｂ）５００、７００、８００ｎｍ泵浦下的发射光谱［３】逡逑２００３年，ＦｕｊｉｍｏｔｏＷ等用８００ｎｍ泵浦源泵浦铋掺杂玻璃，在１３００ｎｍ处实现逡逑了荧光输出。２００４年，中国科学院邱建荣、彭明营Ｗ等人在铋掺杂铝锗氧化物逡逑玻璃中测定了其吸收光谱，并测得其近红外宽带荧光特性，其吸收光谱有５个明逡逑显的吸收峰。当采用８０８ｎｍ激光器泵浦时

脉冲宽度１７ｐｓ，重复频率为３．５７ＭＨｚ，能量为８４ｐＪ，并通过改进实验方案，实逡逑现了邋５．７ｎＪ的输出脉冲，并将脉冲压缩至６３０ｆｓ。２０１４年，１？１＾0￥等【２１］总结了基逡逑于铋掺杂材料的连续光纤激光器研宄情况，如图１－２所示。图中位于横坐标上的逡逑圆点表示泵浦波长，，实现的激光输出波长范围用与该圆点连接的圆圈圈起，其相逡逑对应的激光输出功率强度与纵坐标相对应，激光斜率效率则直接用数字表示。从逡逑中可以看出，铋掺杂光纤连续激光器己经可以覆盖到整个石英光纤低损耗通信波逡逑段，并具有１５０－３００ｎｍ的发光带宽，在１３１０ｎｍ和１５５０ｎｍ的斜率效率能达到４０％逡逑和６０％，并且激光强度普遍高于逡逑尽管基于铋掺杂光纤的器件已经获得了一定的进展，但是关于铋掺杂光纤中逡逑铋近红外发光机理的认识仍然不清晰。即使目前己经对铋相关的近红外活性中心，逡逑例如ＢＡＣ－Ｓｉ、ＢＡＣ－Ｇｅ、ＢＡＣ－Ａ１等进行了总结研究
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN253

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本文编号：2590842