掺Yb3磷硅酸盐微球腔发光特性的探究pdf.PDF

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 63, No. 21 (2014) 217805 掺Yb 磷硅酸盐微球腔发光特性的探究 吴天娇 黄衍堂 马靖 黄婧 黄玉 张培进 郭长磊 1) (福州大学物理与信息工程学院, 福州 350108) 2)(厦门大学信息科学与技术学院, 厦门 361005) ( 2014 年6 月16 日收到; 2014 年9 月3 日收到修改稿) 本文采用双锥光纤与微球腔耦合系统研究成分为 55.93P O -3.57Al O -15Na CO -20SiO 的掺Yb 磷硅酸盐微球腔的合作上转换发光、下转换激光振荡及其级联拉曼激光振荡等发光特性. 本实验采用中心波 长为976 nm、线宽为0.15 nm 的单纵模半导体激光作为抽运光源, 在掺Yb 磷硅酸盐微球腔中测得中心波 长为476.1 nm 的蓝色合作上转换荧光, 并运用合适的理论模型来解释该合作上转换产生11.9 nm 蓝移效应的 原因. 同时, 在1058.26 nm 和1060.02—1126.08 nm 处分别测得了由于微球腔谐振产生的下转换单纵模及多 纵模激光振荡. 另外, 本文首次在同一微球腔中测得了由Yb 下转换激光激发产生的多级级联拉曼激光. 在 抽运功率为8.53 mW 时, 产生的级联拉曼激光可以达到两级, 且波长延伸至1300 nm 附近. 关键词: 掺Yb 磷硅酸盐微球腔, 合作上转换, 下转换激光, 自激发级联拉曼激光 PACS: 78.55.–m, 74.25.nd, 42.55.Sa DOI: 10.7498/aps.63.217805 以第二抽运源的身份间接地去激发其他稀土离子. 1 引 言 然而, 近年来, 研究者们越来越关注Yb 离子对 的合作上转换发光现象. 1970 年, Nakazawa9 用 上转换发光过程是一种简单、方便可实现光学 接近1 m 的近红外光去抽运YbPO 晶体并产生 频率变换的重要手段, 特别是由近红外光向可见光 了波长为497 nm 的上转换荧光, 由于Yb 离子 甚至紫外光的转换尤其受研究人员的青睐. 稀土离 的能级结构不可能产生波长位于可见光范围的荧 子掺杂的固态光学材料是实现光学频率上转换的 光, Nakazawa 经过研究与测量, 最终将这种现象 重要媒介, 包括Er, Pr, Tm 等稀土离子掺杂的固态 归结于Yb 离子对的合作上转换发光. 2002 年, 光学材料14 , 在实现上转换发光方面已经获得很 dos Santos10 用1064 nm 抽运光抽运掺Yb 碲酸 多研究成果, 甚至已经实现实际应用. 然而研究人 盐玻璃, 在480 nm 附近产生上转换蓝光. 2006 年, 员对于能级结构异常简单的Yb 能够发出上转换 Kir’yanov11 以980 nm 激光为抽运光源, 抽运掺 荧光的研究却并不多见. Yb 光纤, 最终在480 nm 处产生上转换荧光. 另 作为可以实现可见光范围内发光的稀土离子 外, 有关稀土离子Yb 或Nd 的自激发拉曼激 之一, Yb 离子成为了研究的热点. Yb 只具