808 nm 抽运的Ho ，Tm 及Er 掺杂的氟磷酸盐玻璃的20 μm - 光子学报.PDF

第37 卷 增刊 光 子 学 报 Vol.37 Sup.1 2008 年11 月 ACTA PHOTONICA SINICA November 2008 808 nm 抽运的Ho3+ ，Tm3+及Er3+掺杂的氟磷酸盐 玻璃的2.0 μm 光谱性质研究* 衣丽霞，王孟，张丽艳，汪国年，胡丽丽，张军杰+ （中国科学院上海光学精密机械研究所，上海，201800 ） 摘 要：研究了Er3+/Tm3+/Ho3+三掺的氟磷酸盐玻璃在808 nm激光二极管抽运下的2.0 μm发光特性 及三种稀土离子之间的能量转移机理. 通过Judd －Oflet理论计算了Ho3+在氟磷酸盐玻璃中的各个光 谱参数. 计算了Ho3+ 的吸收截面（σ (λ) ）、受激发射截面（σ(λ) ）及增益系数(G(λ)/N ) ，得到的Ho3+ : a e － 5 -1 21 2 I 能级的寿命τ为10.64 ms，自发辐射几率A 为93.95 s ，2.0 μm最大发射截面为9.26×10 cm . 分 7 r r 析表明三种离子之间的能量传递过程中，Tm3+ 自身的交叉弛豫过程是重要的环节；在Er3+→Ho3+ ， Tm3+→Ho3+ ，Er3+→Tm3+→Ho3+ 的能量传递过程中，共振能量转移是主要通道. 结果显示此 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ Er /Tm /Ho 三掺的氟磷酸盐玻璃是一种合适的2.0 μm发光材料，Er 和Tm 对Ho 的2.0 μm发光 表现出有效的敏化作用. 关键词： Er3+ ；Tm3+ ；Ho3+ ；2.0 μm发光；氟磷酸盐玻璃 中图分类号: TQ171.73＋5 文献标识码：A 效率，进而有助于实现Ho3+激光波长的输出. 因此本 0 引言 3+ 3+ 3+ 文研究了 Er /Tm /Ho 掺杂的氟磷酸盐玻璃的光谱 近几年，稀土掺杂的2.0 μm 输出的固体激光器 性质. 氟磷酸盐玻璃兼顾磷酸盐和氟化物玻璃的优 引起人们的很大兴趣. 2.0 μm 激光与水的吸收峰 1.93 - - 点，改善磷酸盐玻璃的易吸湿性（发生反应2F ＋2OH μm 接近，对组织的穿透深度浅，且对人眼安全，再 ＝2HF ＋2O2- ）和氟化物玻璃的易析晶性，低的非线 加上可用光纤传输，因此是一种很好的外科手术光源. 性折射率使玻璃有低的非线性系数，减少了玻璃在高 另外，2.0 μm 波段固体激光器在遥感和光通信方面也 功率激光下丝状破环的可能性. 同时，氟磷酸盐玻璃 有着重要的应用前景[1-4] 6