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光学上转换用Yb~(3+)，Er~(3+)：YAG单晶光纤的制备与特性研究

作　者: 李刚
导　师: 叶林华
学　校: 浙江大学
专　业: 光学
关键词: LHPG Yb3+,Er3+:YAG 单晶光纤上转换材料
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

上转换发光是稀土元素特有的性质之一,近年来,随着稀土分离,提纯技术的进步,稀土上转换发光材料的研究和应用得到了显著的发展,如何选用合适的基质和激活离子获得较高上转换发光效率是上转换发光领域的研究热点之一钇铝石榴石(YAG)物理化学性能稳定,熔点高,抗热损伤性强。YAG也是一种优秀的稀土离子掺杂基质材料。稀土掺杂YAG单晶光纤上转换材料又具有光纤波导的特点,在大功率LD的泵浦下,有希望得到大功率,光束方向性好的上转换光源。论文采用激光加热基座法(简称LHPG法)制备Yb3+,Er3+：YAG单晶光纤材料,对生长过程中的参数进行了详细的分析讨论,实验发现,源棒和籽晶的同轴性对单晶光纤生长至关重要；由于粉末棒密度不均匀,生长过程中又有气泡产生,CO2光源的功率必须严格控制,并随时调整以适应单晶光纤的生长。论文对所制备不同稀土掺杂浓度的单晶光纤的吸收光谱和980nm激光泵浦下的上转换发光光谱进行了测量分析,根据实验结果,讨论了上转换发光的机制,结论如下：1.单晶光纤中的Yb3+在870nm到1000nm之间有较强的吸收；Er3+在1100nm以下分别存在645nm、655nm、789nm三个吸收峰。随着Er3+掺杂浓度提高,吸收峰的位置不变,吸收强度相应提高,并且Er3+掺杂浓度大于1%时,在525nm处有小的次吸收峰出现。2.Yb3+,Er3+：YAG在980nmLD泵浦下,在540nm-550nm,550nm-560nm间有两个较强的绿光发射区域,分别对应Er3+离子2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2的辐射跃迁。同时在650nm～690nm间有较强的红光发射区域,对应了Er3+离子4F9/2→4I15/2的辐射跃迁。Yb3+的掺入使得上转换效率显著提高。在Yb3+掺杂浓度为5%的情况下,随着Er3+离子掺杂浓度的提高,绿光和红光发光区域位置不变,辐射强度相应提高,并且红光区域和绿光区域强度的比值随着掺Er3+浓度的提高而增大。

光学上转换用Yb~(3+)，Er~(3+)：YAG单晶光纤的制备与特性研究

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