Scalable fabrication of erbium-doped high-Q silica microtoroid resonators via sol-gel coating
本研究开发可重复的溶胶-凝胶工艺制备铒掺杂二氧化硅微环谐振腔，通过直接涂层法实现最大450 μm直径、高Q因子和350 μW低阈值，并在1550 nm实现多模激光振荡，解决了传统掺杂局限并提升可扩展性。
2024-11-17 physics.optics
TL properties of RE-Doped and Co-doped Sol-gel Silica Rods. Application to Passive (OSL) and Real-time (RL) Dosimetry
本研究表征了Ce掺杂及Ce/Tb共掺杂溶胶-凝胶二氧化硅棒的TL、OSL和RL特性，发现其OSL响应线性且RL灵敏度极高，可实时检测低至几μGy/s的剂量率，适用于医疗和环境剂量测定。
2024-07-17 physics.optics
Laser-induced anti-Stokes fluorescence cooling of ytterbium-doped silica glass by more than 6 Kelvin
固体的激光冷却是在相干激光照射材料时实现的，并且热量通过产生的反斯托克斯荧光提取。在过去的一年中，净固体激光冷却首次在掺镱石英玻璃中在体样品和光纤中得到成功证明。在这里，我们将以前发表的结果提高了一个数量级，并报告了低于环境温度的6K以上的冷却。这一结果是迄今为止我们所知的石英玻璃的固体激光冷却中达到的最低温度。我们提出的细节上进行的实验，使用20 W的激光器在1035 nm波长和温度测量使用热摄像机和差分发光测温技术。
2020-11-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Evaporation characteristics of Er$^{3+}$ doped silica fiber and its application in the preparation of whispering gallery mode lasers
本研究通过制备回音壁激光器，测量Er$^{3+}$掺杂石英光纤的蒸发速率与比例，发现每立方微米光纤损失$6.36\times10^{-21}$摩尔Er$^{3+}$，为控制掺杂浓度和激光蒸发动力学提供依据。
2023-05-12 physics.optics
Thulium environment in a silica doped optical fibre
掺铥光纤放大器（TDFA）被开发用于在所谓的S波段（1460-1530 nm）中扩展光通信波分复用（WDM）带宽。在1.47 lm处的辐射跃迁（3 H4-> 3F 4）与非辐射多声子去激发（3 H4-> 3 H5）竞争。感兴趣的跃迁的量子效率则受到材料的声子能量（Ep）的高度影响。出于可靠性的原因，优选氧化物玻璃，但其具有高声子能量。在石英玻璃的情况下，Ep约为1100 cm-1，量子效率低至2%。为了改善它，必须降低钍环境中的声子能量。为此，我们添加了铝，并探索了三种不同的核心成分：纯二氧化硅和用锗或磷稍微改性的二氧化硅。通过荧光衰减曲线研究了铝的作用，根据连续函数衰减分析拟合。从这一分析中，由于铝的钍局部环境的修改是有证据的。
2008-08-28 physics.optics
Chromium-doped silica optical fibres : influence of the core composition on the Cr oxidation states and crystal field
我们用改进的化学气相沉积法制备了掺铬的硅基预制件和光纤，并研究了掺杂区的化学组成对样品的铬氧化态和光谱性质的影响。最初作为Cr 3+引入的铬在制造过程中部分或全部氧化，并且在预制件和纤维的芯中作为八面体配位的Cr 3+和/或作为扭曲四面体配位（Cs）的Cr 4+稳定。二氧化硅中的小浓度（~1-2摩尔%）共掺杂剂，例如锗或铝，足以促进特定的氧化态。特别地，1摩尔%的铝将所有存在的铬稳定为Cr 4+。导出了Cr ~（3+）和Cr ~（4+）的配位场参数Dq、B和Dq/B。结果表明，样品中的铬离子处于中低配位场，Dq和Dq/B随铝含量的增加而减小。Cr 3+的吸收截面与玻璃和晶体中报道的相似，而Cr 4+的吸收值低于参考激光材料。
2013-03-15 physics.optics
Energy transfer up-conversion in Tm3+-doped silica fiber
研究了掺Tm ~（3+）石英光纤中红外到近红外上转换的机理。在1586 nm泵浦下，观察到Tm ~（3+）的~ 3H_4能级到~ 3F_4能级的上转换发光。在800 nm处的上转换发光对来自3F 4能级的1800 nm发光的二次依赖性证实了3 H4能级由双光子过程填充。两个可能的过程被认为是负责上转换的机制：激发态吸收和能量转移上转换。分别在786和1586 nm处研究了3 H4能级在直接和间接泵浦下的发光衰减特性。通过将衰减波形与一组简单的速率方程的解进行比较，能量转移上转换过程（3F 4，3F 4！3 H4，3 H6）的Tm 2 O3浓度大于200 ppm。
2010-04-07 physics.optics
Interstitial BiO molecule as a center of broadband IR luminescence in bismuth-doped silica glass
最近观察到的铋掺杂石英玻璃芯光纤中的红外发光和吸收（参见[arXiv：1106.2969v1 [physics.optics]）被认为是由间隙BiO分子中的跃迁引起的
2011-07-22 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Doped and structured silica optical fibres for fibre laser sources
本文研究在光纤纤芯中对Er3+和Yb3+离子进行微纳结构化，突破传统共掺光纤仅能实现1550 nm单波长发射的限制，演示了1042 nm与1550 nm双波长可控激光输出，为多波长有源光纤制造提供新途径。
2025-01-03 physics.optics
Supercontinuum generation in dispersion engineered highly doped silica glass waveguides
本文研究了高掺杂二氧化硅玻璃槽型波导中低折射率氧化层对电信波长超连续谱产生的优化作用，通过控制氧化层厚度设计出色散平坦的波导，在C波段泵浦下实现了跨度超1.5倍频程的超连续谱，为片上宽带光操纵提供了新途径。
2023-04-03 physics.optics
Visible and near infra-red up-conversion in Tm3+/Yb3+ co-doped silica fibres under 980 nm excitation
报道了Tm 3 +/Yb 3+共掺石英光纤在980 nm激发下的光谱特性。在可见光到近红外区域观察到三个明显的上转换荧光带。在475和650 nm处的蓝色和红色荧光带分别被发现来自Tm 3+的1G 4能级。建立了三步上转换过程作为这些荧光带的填充机制。发现在800 nm处的荧光带源自Tm 3+中的两种可能的跃迁;一种是从3 H4到3 H6的跃迁，发现其在低泵浦功率下占主导地位;另一种是从1G 4到3 H6的跃迁，其在较高泵浦功率下占主导地位。研究了Tm ~（3+）的~ 3 H ~ 4和~ 3F ~ 4能级以及Yb ~（3+）的~ 2F ~（5/2）能级的荧光寿命随Yb ~（3+）浓度的变化规律，没有观察到Tm ~（3+）向Yb ~（3+）的能量转移。
2008-09-01 physics.optics
Yellow stimulated emission from Dy$^{3+}$-doped silica glass microspheres
本研究通过光纤熔接制备Dy³⁺掺杂二氧化硅玻璃回音壁模式微球，表征其形貌与离子分布，经倏逝场泵浦观测到黄色受激发射，为可见光窄线宽光源提供新途径。
2025-01-17 physics.optics
Spectroscopic signature of phosphate crystallization in Erbium-doped optical fibre preforms
在稀土掺杂石英光纤中，放大离子的均匀分布及其部分光谱特性通常通过添加选定的元素（例如磷或铝）作为结构改性剂来改善。在掺铒光纤中，磷离子优先与铒离子配位，形成规则的笼状结构，但文献中所描述的晶体结构从未给出特殊的光谱特征。本文报道了掺磷透明石英光纤预制棒中Er ~（3+）的发射和激发光谱。在室温和低温下观察到的线特征归因于ErPO 4微晶。
2011-03-15 physics.optics
Comment: Anomalous Anisotropic Light Scattering in Ge-Doped Silica Glass
这是对Kazansky等人发表在《物理评论快报》上的一篇论文的评论，82，2199（1999）中所述。我们证明了光电子在超短激光脉冲光场中振荡产生的韧致辐射是导致Kazansky等人的论文中所描述的反常各向异性光散射的“螺旋桨效应”。这种发光机制可以解释白光连续谱产生和介质击穿发射的一些结果。
2002-03-27 physics.optics physics.plasm-ph
Spin-Coated Erbium-Doped Silica Sol-Gel Films on Silicon
这项工作报告的光学功能，以及所产生的薄膜涂层。采用溶胶-凝胶工艺，用氧化铒和正硅酸乙酯（TEOS）的前体活性成分配制，用于旋涂薄（~130 nm）掺铒（~6 at. %）在单晶硅上的二氧化硅膜。退火后的薄膜会从薄膜中的铒离子产生1.5微米波段的红外辐射，同时也会大大增强底层硅的带隙辐射（~ 100倍）。这两种模式的光学活动的明显不同的机制解释的光发射理论和建模，光电子应用的前景进行了讨论。
2012-02-03 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Radio frequency spectrum analyzer with a 5 THz bandwidth based on nonlinear optics in a CMOS compatible high-index doped silica waveguide
我们报告了一个全光射频（RF）频谱分析仪的带宽大于5太赫兹（THz），基于一个50厘米长的螺旋波导在CMOS兼容的高折射率掺杂二氧化硅平台。通过仔细绘制不同厚度的波导的色散曲线，我们确定了在C波段实现近零色散的最佳设计。为了证明的RF频谱分析仪的能力，我们测量的飞秒光纤激光器的光输出与超快的光学RF频谱在太赫兹制度。
2021-03-18 physics.app-ph physics.optics
Supercontinuum generation in high-index doped silica photonic integrated circuits under diverse pumping settings
本研究探究高折射率掺杂二氧化硅集成波导中的超连续谱产生，分析不同泵浦波长、偏振态的影响，发现新拉曼增益峰并验证超连续谱的高稳定性。
2024-10-09 physics.optics
Optical Characterization of Disordered Yb-doped Silica Glass Anderson Localizing Optical Fiber
我们调查和报告的掺镱横向安德森定域光纤的光学和激光特性的光的传播，产生和放大过程中，这种新型的光纤发展的基本理解。最终，基于本文进行的测量和计算的目标是设计和构建具有高度定向光束的随机光纤激光器。这些测量是基于对该光纤中激光泵浦传播和放大的自发发射产生的某些观察。在传播方程中使用明智的近似，以简单的理论拟合实验观察来获得相关的所需参数，而不依赖于基于光纤预制件的预期构造的推测。
2021-09-23 physics.app-ph physics.optics
Structured Ytterbium and Erbium -doped Silica Fiber for Dual Wavelength Laser Operation
Lukasiewicz Research Network, Institute of Microelectronics and Photonics（卢卡谢维奇研究网络微电子与光子学研究所）；Faculty of Physics University of Warsaw（华沙大学物理学院）
本文提出一种结构化核心 silica 纤维激光器，通过优化掺杂浓度和光纤长度实现双波长发射，实验验证了通过光纤长度控制双波长输出功率比。
2026-03-21 physics.optics
IR Bismuth active centers in optical fibers: Combined excitation-emission spectroscopy
在450-1700 nm宽波长范围内测量了不同组分掺Bi光纤的三维激发-发射发光光谱。这样的发光光谱得到Bi掺杂的纯二氧化硅和氧化锗纤维，和Bi掺杂的Al-或P-共掺杂的二氧化硅纤维（在室温和液氮温度下）。根据所得光谱导出了纯石英和氧化锗纤芯光纤中红外铋活性中心的能级图。揭示了两种纤维中铋活性中心能级图式的相似性。
2011-06-15 physics.optics
Thermal investigation of bistability in high index doped silica integrated ring resonators
本文通过实验与理论分析研究了高折射率掺杂二氧化硅微环谐振器的热光双稳态特性，提取了热光系数、光致热光效率及热导率等关键参数，并与其他集成光子材料进行了比较。
2025-01-19 physics.app-ph physics.optics
Diode pumped silicate fiber for visible laser emission
我们用硅酸盐玻璃光纤作增益介质，演示了黄光激光的发射。通过采用芯泵浦使用广泛使用的GAN二极管激光器在445 nm处的发射，我们表明，Dy3+掺杂的铝硅酸盐玻璃光纤可以很容易地激发，在581 nm处产生足够的增益。在该概念验证演示中，产生的最大输出功率为3mW，相对于注入泵浦，斜率效率约为1.8%。
2021-10-13 physics.optics
0.82 um 105 W diode-pumped thulium-doped all silica fiber laser
本文报道一种 0.82 μm 二极管包层泵浦全石英掺铥光纤激光器，实现百瓦 CW 与高峰值 QCW 输出、宽波长调谐及良好光束质量。
2025-05-14 physics.optics
Theoretical investigation of the more suitable rare earth to achieve high gain in waveguide based on silica containing silicon nanograins doped with either Nd3+ or Er3+ ions
我们提出了一个比较研究的增益实现波导的有源层是由含有硅纳米颗粒作为敏化剂的钕离子（Nd 3+）或铒离子（Er 3+）的二氧化硅基质构成。通过一个辅助微分方程和时域有限差分法（ADE-FDTD）的方法，我们开发的，我们调查的稳态制度的稀土离子和硅纳米颗粒的水平人口以及电磁场的不同的泵浦功率范围从1到104 mW/mm 2。此外，已估计在此泵浦范围内可实现的增益。掺Nd ~（3+）波导在1064 nm处的单位长度总增益（高达30 dB/cm）高于掺Er ~（3+）有源层波导在1532 nm处的单位长度总增益（高达2 dB/cm）。考虑到实验的背景损耗，我们证明了一个显着的正净增益只能实现与Nd 3+掺杂的波导。
2014-05-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.optics
Realization and simulation of high power holmium doped fiber laser for long-range transmission
我们报告我们实现的高功率掺钬光纤激光器，连同我们的激光器的数值模拟验证。我们首先提出了罕见的绝对测量的物理参数，是强制性的精确建模的激光钬相互作用在我们的石英光纤。然后，我们描述的包层泵浦激光器的实现，基于三包层大模面积掺钬（Ho）石英光纤。在2120 nm处输出信号功率为90 W，相对于耦合泵浦功率，效率约为50%。该效率对应于100 W功率级的包层泵浦Ho掺杂光纤激光器的现有技术。通过比较实验结果，我们的模拟，我们证明了它的有效性，并使用它来表明，效率是有限的，对于我们的光纤，由相邻的钬离子之间的对诱导淬火所造成的非饱和吸收。
2020-03-31 physics.optics
Luminescent Ions in Silica-Based Optical Fibers
我们提出了一些我们的研究活动，致力于掺杂硅基光纤，旨在了解发光离子，如稀土和过渡金属元素的光谱特性。研究了局域环境对掺杂的影响：稀土离子间的能量转移机制、铬离子价态的控制、局域声子能量对铥离子发射效率的影响以及氧化物纳米颗粒诱导铒离子发射的展宽。了解这些效应对于光子学的应用是必不可少的。
2009-11-09 physics.optics
Simultaneous ultraviolet, visible and near-infrared continuous-wave lasing in a rare-earth-doped microcavity
具有多个激光波段的微激光器在全色显示、光通信和计算机等领域有着广泛的应用。在这里，我们提出了一种简单而有效的方法，均匀掺杂稀土元素到二氧化硅回音壁模式微腔。利用这种方法，我们首次在室温和连续波泵浦下，在超高Q值（超过108）Er-Yb共掺石英微球中实现了紫外、可见和近红外波段的同步稳定激光输出。380、410、450、560、660、800、1080和1550 nm波段的激光阈值估计分别为380、150、2.5、12、0.17、1.7、10和38 μW，其中380、410、450、560、660、800、1080和1550 nm波段的激光阈值估计分别为380、150、2.5、12、0.17、1.7、10和38 μW，在室温和连续波泵浦下，Er元素的410和450 nm波段尚未被单独证实。这种超高Q掺杂微腔是高性能多波段微激光器、超高精度传感器、光存储器和腔增强光-物质相互作用研究的绝佳平台。
2021-07-19 physics.optics
Optical Investigations of Coherence and Relaxation Dynamics of a Thulium-doped Yttrium Gallium Garnet Crystal at sub-Kelvin Temperatures for Optical Quantum Memory
本文在约500 mK下表征Tm:YGG的光学相干与能级寿命，揭示光谱扩散导致的相干衰减，并演示原子频率梳协议的时频复用光存储。
2024-06-12 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Absorption and emission cross section of Yb3+ ions in Al2O3 and P2O5 doped fibers
本文给出了掺Al_2 O_3和P_2 O_5石英光纤中Yb ~（3+）离子2F_（5/2）-> 2F_（7/2）跃迁发射和吸收截面的测量结果。采用了基于光谱数据的不同技术，以及涉及过渡的光学饱和的更直接的技术。结果表明，Yb ~（3+）离子在铝硅酸盐光纤和磷硅酸盐光纤中的截面谱有本质的不同。
2015-02-10 physics.optics
Analytical formulation of high-power Yb-doped double-cladding fiber laser
在这里，详细的形式主义，以实现高功率的损耗掺Yb石英光纤激光器的解析解。初步得到了无损耗光纤激光器的详细解决方案。其次，在无损光纤激光器解的基础上，得到了有损光纤激光器的解。为了检验无耗和有耗光纤激光器的解，将两组数值解与精确数值解进行了比较，结果吻合得很好。此外，实现最终解决方案的步骤和程序也得到了清晰准确的解释。
2020-02-24 physics.optics
Modeling of optical amplifier waveguide based on silicon nanostructures and rare earth ions doped silica matrix gain media by a finite-difference time-domain method: comparison of achievable gain with Er3+ or Nd3+ ions dopants
在波导光放大器的增益实现进行了比较研究，其有源层是由含有硅纳米颗粒作为敏化剂的钕离子（Nd 3+）或铒离子（Er 3+）的二氧化硅基质构成。由于布居能级特征时间（ms）和有限差分时间步长（10 ~ 17 s）之间存在较大差异，传统的辅助微分方程时域有限差分（ADE-FDTD）方法不适合处理此类系统。因此，提出了一种新的基于ADE-FDTD方法的双环算法来模拟这种波导光放大器。我们调查的稳定状态制度的稀土离子和硅纳米粒子的水平人口以及不同的泵浦功率范围从1到10 - 4 mW.mm-2的电磁场。此外，在此泵浦范围内，每单位长度可获得的增益的三维分布已被估计。掺Nd 3+波导在1064 nm处的单位长度总增益（达30 dB·cm-1）比掺Er 3+波导在1532 nm处的单位长度总增益（达2dB·cm-1）高。考虑到这些波导上的实验背景损耗，我们证明了一个显着的正净增益只能与Nd 3+掺杂波导实现。所开发的算法是稳定的，适用于具有宽范围的特征寿命的发射器的光学增益材料。
2015-03-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.optics
Watt-level ultrafast 1.75 μm laser system based on thulium-doped core and terbium-doped cladding fluoride fibers
FiberLabs Inc.（光纤实验室有限公司）
本文提出一种基于铥掺杂核心和铽掺杂包层氟化物光纤的瓦级超快1.75微米激光系统，利用受激拉曼散射生成种子脉冲，通过多级放大器放大孤子，最终获得217 fs压缩脉冲，输出250 nJ单脉冲能量，平均功率1 W。
2026-03-16 physics.optics
A Radiation-Balanced Silica Fiber Amplifier
我们报告我们认为是第一个辐射平衡光纤放大器-一个设备，提供光增益，同时没有经历温度上升。增益介质是具有高度掺杂Yb 3+（2.52wt.%）的21 μ m直径芯的石英光纤。并且共掺杂有2.00重量% Al降低浓度猝灭。用1040 nm光对放大器进行芯泵浦，以在1064 nm处的芯中产生反斯托克斯荧光（ASF）冷却和增益。使用具有mK分辨率的定制慢光FBG传感器，在沿放大器光纤的多个位置处进行温度测量。用2.62 W泵浦的4.35 m光纤产生17 dB的增益，而平均光纤温度保持略低于室温。这一进步是朝着创建许多应用所需的超稳定激光器迈出的基本一步，特别是低噪声传感和高精度计量。
2021-03-03 physics.app-ph physics.optics
Anomalous sub-kelvin thermal frequency shifts of ultra narrow-linewidth solid state emitters
本文研究掺杂晶体中窄光谱孔在亚开尔文温区的频率响应，发现约290 mK处一阶频移为零，可显著提升激光频率稳定性，1秒分数频率不稳定性低至约6×10⁻²²。
2024-11-08 physics.optics
On the Effect of Low Temperatures on the Maximum Output Power of a Coherent Erbium Doped Fiber Amplifier
采用数值模拟的方法研究了低温对高功率单频光纤激光放大器性能的影响。冷却光纤可以允许利用石英玻璃中的声波的更高阻尼和更高的激光效率。本文首次报道了石英光纤中受激布里渊散射（SBS）阈值随温度变化的测量结果。然后，我们介绍了在室温和液氮温度下的掺铒铝磷硅酸盐光纤的小信号吸收和增益谱的测量。基于这些数据，我们得出了一个数值研究的SBS阈值和放大器的效率上的冷却的综合影响，并得出结论，这种技术的SBS限制高功率掺铒光纤放大器（EDFA）的兴趣。还讨论了泵浦激光器在纤芯中引起的温度升高。
2018-11-23 physics.app-ph physics.optics
Formation and applications of nanoparticles in silica optical fibers
光纤是近年来发展迅速的应用的基础（电信、传感器、光纤激光器等）。尽管取得了不可否认的成功，但仍有必要开发新一代放大光纤，以克服石英玻璃的一些典型局限性。从这个意义上说，放大透明玻璃陶瓷（TGC），特别是基于该技术的纤维，开辟了新的视角，将玻璃基质的机械和化学特性与嵌入纳米颗粒的增强光谱特性相结合。这篇论文是一个机会，使一个国家的最先进的二氧化硅基光纤含有各种类型的纳米粒子，特别是稀土掺杂的氧化物纳米粒子，并在制造这种纤维的方法。在本文的第一部分，我们将回顾标准光纤和纳米颗粒掺杂光纤的基础知识。在第二节中，我们将回顾一些用于标准光纤的制造方法，在第三节中，我们将描述如何获得TGC光纤。这种新一代的纤维，开始于十年前，已经显示出非常积极的前景和结果，与以前在均匀二氧化硅纤维中获得的结果不同。在接下来的几年里，应该会出现基于这些光纤的新组件。
2015-10-09 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Heat mitigation of a core/cladding Yb-doped fiber amplifier using anti-Stokes fluorescence cooling
提出了一种芯/包层掺镱光纤放大器结构，该结构依靠反斯托克斯荧光冷却来有效地降低高功率工作时的热。在所提出的设计中，双包层光纤的内包层掺杂有与芯中相同的离子;因此，由背景吸收产生的多余热量被芯和内包层中的反斯托克斯荧光去除。我们考虑石英和ZBLAN玻璃作为芯/包层掺镱光纤放大器的基质材料。该模型结合了信号和泵浦强度的空间分布，以及放大的自发发射。计算了光纤放大器中的总线热密度和温度分布。结果表明，芯/包层掺Yb结构中的反斯托克斯荧光冷却可以有效地降低高功率运行时产生的热量，从而避免了外部冷却系统的需要。
2019-04-17 physics.optics
Optical polarizability of erbium-oxygen complexes in sol-gel-based silica films
对于掺铒的非晶氧化物，例如用于与硅接合的紧凑型光波器件中的那些，折射率的值通常凭经验获得。这项工作，结合实验和理论研究，检查二氧化硅作为示范主机和铒掺杂的折射率的影响。本文分析了在硅上旋涂溶胶-凝胶前驱体并随后真空退火制备的重掺铒二氧化硅薄膜在紫外到近红外波长范围内的光谱折射率数据。有效介质Lorentz-Lorenz数据分析确定掺杂剂组分具有1.76（0.24）的折射率，波长色散被限制在2%以内。考虑到掺杂剂作为一个本地化的ErO 6杂质络合物，相应的理论折射率为1.662推导出通过计算的光学极化率和体积的杂质。室温下（293 K）的光致发光在1.54微米附近的数据显示是一致的随机变异杂质网站。讨论了研究胶体基材料的固有优势。据作者所知，在文献中首次报道了与二氧化硅中铒杂质相关的折射率的详细研究。
2021-01-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Laser Cooling of Silica Glass
固体的激光冷却是当相干激光照射其吸收光谱的红尾时实现的，并且热量通过蓝移光子的反斯托克斯荧光来进行。固态激光冷却已经在几种材料中得到成功的验证，包括稀土掺杂的晶体和玻璃。石英玻璃是应用最广泛的光学材料，迄今为止，所有的激光冷却尝试都没有成功。除了其基本的重要性，许多潜在的应用可以设想为二氧化硅的反斯托克斯荧光冷却。这些潜在的应用范围从用于量子信息处理的光学电路的衬底冷却和用于引力波探测的高灵敏度干涉仪中的反射镜的低温冷却到高功率光纤激光器和放大器中的加热减少。在这里，我们报告了高纯度掺Yb石英玻璃样品的净冷却，这些样品主要是为高功率光纤激光器应用开发的，在制造过程中特别注意减少杂质并降低寄生背景损耗。由于低水平的杂质，Yb离子中的激发态的非辐射衰减速率在这些玻璃中非常小，导致接近1的量子效率。我们报告作为激光波长的函数的冷却效率的测量，从石英玻璃的量子效率计算。
2019-10-23 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Planar waveguide nanolaser configured by dye-doped hybrid nanofilm on substrate
研究了玻璃基片上掺杂染料的硅酸盐/钛杂化纳米薄膜的非对称波导结构作为激光系统。测定了真波导和空波导激光振荡的空间和光谱特性。确定了它们的激光阈值为泵浦功率的二阶差。100 nm波导的计算截止厚度不超过其实际厚度300 nm。受激发射的总体模式包括两个并发过程：单模波导激射和作为漏模通过波导壁发射的小发散度的侧向光束发射。横向光束的开角和波导激射模式的掠射角的比较提供了对作为泄漏模式发射在Lummer-Gehrcke干涉中转换的效果的洞察。
2018-08-07 physics.optics
The comparative study of high efficiency of Tm^{3+}-doped fiber laser at 1.72 μm for different pump schemes
本文通过数值模拟比较不同泵浦方案，研究光纤长度、泵浦功率和光栅反射率对1.72 μm TDFL性能的影响，并实现5.96 W输出与64%斜效率。
2024-05-12 physics.optics
Fabrication of Rare Earth-Doped Transparent Glass Ceramic Optical Fibers by Modified Chemical Vapor Deposition
采用改进的化学气相沉积（MCVD）工艺制备了透明玻璃陶瓷（TGC）纤芯的稀土掺杂石英基光纤。稀土掺杂氧化物纳米颗粒的主要特征，即它们在纤维中的密度和平均直径，由用作相分离剂的碱土元素的浓度决定。制备了镁铒共掺光纤。研究了铒离子的散射损耗和光谱特性。对于低Mg含量，纳米尺度的颗粒可以生长，并获得相对较低的散射损耗，而大Mg含量导致较大的颗粒的生长，导致高得多的损耗。然而，在后一种情况下，观察到铒离子的光谱性质的某些有趣的改变。这些初步的研究应该是有用的，在纳入新的掺杂材料，以实现有源光纤用于构建激光器和放大器。
2011-08-16 physics.optics
Side-polished Silica-Fluoride Multimode Fibre Pump Combiner for Mid-IR Fibre Lasers and Amplifiers
本研究提出一种无熔接侧面抛光石英-氟化物多模光纤泵浦合束器，解决了石英与氟化物光纤热性能差异的制造局限，实现了超80%耦合效率并成功应用于Er掺杂中红外光纤激光器。
2024-05-13 physics.optics
Single-step fabrication of surface waveguides in fused silica with few-cycle laser pulses
利用超短脉冲激光直接写入表面波导是实现全激光制造对环境敏感的光子集成电路的关键技术。在这封信中，几个周期的激光脉冲（与一个子10 fs的持续时间）被用来生产在非掺杂，非涂层熔融石英基板的次表面波导。该制造技术依赖于低于纳米孔形成阈值的激光诱导微致密化。所制造的波导的光学损耗由覆盖层的光学性质决定。我们测量了损耗从小于0.1~dB/mm（空气覆盖）到2.8~dB/mm（浸油）。
2019-08-29 physics.app-ph physics.optics
On the initiation of fiber fuse damage in high-power ytterbium-doped fiber lasers
光纤熔断效应可以自发发生并沿光纤传播，造成广泛的损伤，它威胁着所有涉及光纤的应用。本文提出了两个结果。首先，它确立了石英光纤中的光纤熔丝（IFF）的引发是由缺陷引起的吸收引起的。采用三维固体热传导模型，以缺陷诱导吸收为热源，首次模拟了IFF的临界温度和临界光功率。在这种方法中，可以唯一地确定的缺陷的形成能，这提供了关键的信息的化学原因，光纤熔断。其次，本文提出了一种光纤激光器工作温度的评估方法。推导了增益光纤工作温度的一般解析解。计算了976 nm激光二极管（LD）泵浦和1018 nm串联泵浦的10/130 μm掺镱光纤（YDF）放大器的放大结果。讨论了光纤熔丝可能带来的限制。
2022-06-12 physics.optics
Graphene oxide for enhanced nonlinear optics in low and high index contrast waveguides and nanowires
我们证明了增强的四波混频（FWM）在掺杂氧化石墨烯（GO）层集成的二氧化硅波导。由于集成波导和具有高克尔非线性和低损耗的GO膜之间的强模式重叠，混合集成波导的四波混频效率显著提高。我们对不同的泵浦功率、波长失谐、GO涂层长度和GO层数进行了四波混频测量。我们的实验结果表明，与理论吻合良好，实现了高达9.5 dB的提高，在四波混频转换效率为1.5厘米长的波导集成2层的GO。我们从理论上表明，对于不同的波导几何形状的四波混频效率的提高~ 20 dB，可以得到在掺杂的二氧化硅波导，和超过30 dB的硅纳米线和槽波导。这证明了将GO膜引入到集成光子器件中以增强非线性光学过程的性能的有效性。
2018-11-07 physics.optics
Preparation and Properties of Er-Doped ZrO2 Nanocrystalline Phase-Separated Preforms of Optical Fibers by MCVD Process
采用MCVD和溶液掺杂技术制备了掺Er的ZrO 2基纳米晶分相石英光学预制棒。制造的预制芯是几乎透明的，并包含相分离的稀土掺杂纳米晶体颗粒，其直径主要在20至80 nm的范围内。在预制芯中的铒和铝的浓度分别为约0.3和14摩尔%，已经实现了在芯-包层界面上没有缺陷。在800-1600 nm范围内的光谱损失和铒离子的荧光光谱在1550 nm左右的光纤上从预制件上测量的报告。
2011-11-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Thermal behavior of NIR active centers in Bi-doped optical fibers
首次测量了掺Bi石英光纤和掺Bi锗硅酸盐光纤在可见光和近红外波段的光损耗和发光光谱随温度的变化。测量了锗硅酸盐光纤中与硅相关的活性铋中心的发光寿命随温度的变化关系。已经揭示，Bi 3+离子在整个纤维预制件上的分布与NIR活性铋中心的分布相比是本质上不同的。收到的数据表明，NIR活性中心与铋离子的低氧化态和/或玻璃结构的缺氧中心有关。
2012-01-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
ASE suppression in Er3+ doped dual-core triangular lattice Photonic Crystal Fibers (PCFs) for communication wavelength
本文研究了硅基三角晶格光子晶体光纤在窄带和宽带色散补偿中的应用。通过在光子晶体光纤的包层中引入两种不同直径的空气孔，实现了双纤芯结构。利用基于多极模式的求解器详细研究了单个结构参数对高负色散（窄带和宽带）的依赖性。数值研究显示出在1550 nm波长附近具有-37，300 ps/nm/km的非常大的负色散的窄带。本研究还报告了在200 nm波长（1400 nm至1600 nm）范围内从-800 ps/nm/km至-2600 ps/nm/km变化的宽带色散值，以及接近300 nm的kappa值，这与标准单模光纤很好地匹配。利用功率在耦合波长之后从内芯传输到外芯的原理，我们研究了ASE抑制放大器的可能设计，其中耦合波长之后的波长不能被放大，因为大部分功率隧穿到不存在掺杂离子的外芯。
2014-12-17 physics.optics
Hydex Glass: a New CMOS Compatible Platform for All-Optical Photonic Chips
我们展示了一系列新的功能的基础上，高折射率掺杂的二氧化硅玻璃CMOS兼容平台。该平台有望用于电信和芯片上WDM光互连计算。
2014-04-22 physics.optics
Glass-on-Glass Fabrication of Bottle-Shaped Tunable Micro-Lasers and Their Applications
我们描述了一种新的方法，通过使用CO $_2$激光器熔化Er：Yb玻璃到二氧化硅微毛细管或纤维，使微瓶形激光器。这通过两种玻璃具有不同的熔点的事实来实现。控制CO $_2$激光功率以使掺杂玻璃围绕二氧化硅圆柱体流动。在毛细管的情况下，所得到的几何形状是中空的微瓶形谐振器。这是一种简单的方法，用于在单个微米级结构上制造具有各种尺寸的玻璃WGM激光器。Er：Yb掺杂的玻璃外层通过锥形光纤在980 nm处泵浦，并且在1535 nm附近记录回音壁模式（WGM）激光。这种结构有利于一种新的方式来热光调谐的微激光器模式通过气体通过毛细管。气流的冷却效应使WGM向更短的波长移动，从而实现了超过70 GHz的激光模式的热调谐。结果拟合使用热线风速计的理论，允许流量校准与高达100 GHz/sccm的流量灵敏度。应变调谐的微激光模式高达50 GHz的也证明了。
2016-01-21 physics.optics
Low noise all-fiber amplification of a coherent supercontinuum at 2 μm and its limits imposed by polarization noise
本文报道了一个全正常色散超连续光脉冲在钍/钬共掺啁啾全光纤脉冲放大系统中的放大。该系统在1800-2100 nm范围内具有超过300 nm的-20 dB带宽，可直接从输出光纤输出峰值功率超过70 kW的高质量66 fs脉冲。掺杂光纤整个发射带宽的相干播种和硅酸盐玻璃全正常色散光子晶体光纤中超连续谱产生动力学的稳定性导致放大的超短脉冲的优良噪声特性。
2019-10-29 physics.optics
Optical properties of bismuth-doped SiO2- or GeO2-based glass core optical fibers
本文详细研究了不含其它杂质的SiO_2和GeO_2玻璃基掺铋光纤的光学特性。为了提供有关红外铋相关活性中心（BAC）光谱性质的重要信息，测量了220-2000 nm光谱区的激发-发射荧光光谱。得到的三维光谱已提出了不同的主机玻璃组合物：硅酸盐，锗酸盐，铝硅酸盐和磷硅酸盐。揭示了GeO_2和SiO_2玻璃中与BAC有关的能级结构和主要辐射跃迁。对BAC的基本辐射跃迁进行了荧光寿命分析。结果表明，BAC-Si和BAC-Ge（BAC分别与硅和锗有关）的能级图是相似的，相应的BAC-Ge能级比BAC-Si的能级低10-16%。实验结果表明，BAC-Si、BAC-Ge和BAC-Si、BAC-P可以分别同时存在于掺铋锗硅酸盐光纤和掺铋磷硅酸盐光纤中。首次在掺铋SiO_2玻璃光纤中实现了1410-1470 nm波长的光放大和1460 nm的激光输出。该光纤中的光增益和激光发射是基于属于BAC-Si的第一激发和基态能级之间的辐射跃迁。本文详细地测量和分析了BAC-Si和BAC-Ge在光纤中两步激发下的反斯托克斯发光光谱。
2015-03-17 physics.optics
Infrared emissivity spectroscopy of a soda-lime silicate glass up to the melt
用红外发射率光谱法研究了掺铁钠钙玻璃从室温到熔体的短程结构。利用介电函数模型（DFM）对发射率谱进行拟合，得到了Q^n四面体单元分布的定量信息。DFM是基于因果高斯带，与硅酸盐四面体的拉伸运动。吸收模式的变化与随温度不断增加的动态无序的激活有关。在室温下得到的Q^n形态与魔角旋转核磁共振（MAS NMR）研究结果吻合得很好。除了在玻璃结晶过程中Q^4单元增加，熔体中Q^2和Q^4单元略有增加外，四面体物种的分布随温度略有变化。这些结果表明红外光谱在玻璃和熔体聚合度定量分析中的潜力。
2012-01-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
