光纤激光器用掺Yb3+硅酸盐玻璃光谱性质研究

论文编号:CL123  论文字数:12508,页数:26

 摘   要
 
本文首先介绍了发展高功率光纤激光器的目的和意义，然后根据国内外的研究现状提出开展本课题研究的依据和研究内容。本文第二部分实验过程与理论中描述了实验方法、测试方法及过程，之后系统介绍了涉及Yb3+离子吸收截面(σabs),发射截面（σemi），自发辐射几率（Arad）,潜在激光性能评估参数，激发态最小粒子数（βmin）饱和泵浦强度（Isat）和最小泵浦（Imin）的计算方法。本文第三部分研究了Yb2O3和PbO含量对Yb3+掺杂多组分硅酸盐玻璃的光谱性质和物理性质的影响。结果表明，随着Yb3+掺杂浓度从0.5增加到2mol%，Yb3+掺杂SAL玻璃的主峰发射截面从1.81pm2减小到1.01pm2，在1020nm次峰处，其发射截面从0.51 pm2减小到0.29 pm2，因此Yb3+掺杂SAL玻璃不适宜做高浓度Yb3+掺杂材料。随PbO含量增加，Yb3+掺杂SPB玻璃的吸收和发射截面变化不大，只是吸收波长移向长波长。在改变Yb3+离子浓度时，随着Yb3+浓度增大，其吸收截面没有明显改变，说明Yb3+在SPB玻璃中团簇效应不明显。激光参数计算得出Yb3+掺杂SPb玻璃的SFL因子是0.63，大于日本Hoya公司的Yb3+掺杂PNK玻璃和美国的Yb3+掺杂QX玻璃，说明本文制备的SPB玻璃是一种较好的掺杂材料。

关键词：Yb3+ 硅酸盐玻璃 物理 光谱性质 
  
Abstract
Firstly, the purpose and significance for studying rare earth doped high power fiber laser are introduced. Then, the task of this dissertation has been proposed on the basic of foregoing studies. In section 2,experiment procedure and measurement are introduced are introduced in details. After that, the calculation for the absorption cross section (σabs), stimulated emission cross section（σemi）,radiation decay rate（Arad）,and the potential laser performance parameters （βmin, Isat and Imin）are expatiated. In section3，investigate the Yb2O3 and PbO’s contents infection to the physical and spectroscopy properties of Yb3+-doped multi-component silicate glasses.As a result, with the increase of Yb3+ concentration from 0.5mol% to 2mol%, in 1020 nm ,the peak absorption cross section decreases from 1.81 pm2 to 0.29pm2 . Therefore, high doping is impossible.In SAL glasses .with the increase of YbO concentration, the wavelength of peak absorption moves to longer wavelength. However, theσabs2 andσemi2 have no obvious change. with the increase of Yb3+ concentration, the absorption cross section(σabs) is not changed.This indicates that cluster effect of Yb3+ ions in SPB is very small. Laser parmeter accounts Yb-doped SPB glasses’s SFL gene is 0.63.It’s bigger than Hoya company’s  Yb3+-doped PNK glasses in Japan and Yb3+-doped QX glasses in America. Therefore, SPB glasses is good for high Yb-doped.
 
Keywords: Yb3+ ions  silicate glasses  physical and spectroscopic properties 

目  录
 摘要 i
Abstract ii
目录 iii
第一章 引言 1
1.1 光纤激光器的发展史 1
1.2 国内外光纤激光器的研究现状 1
1.3 本课题研究的意义 2
第二章 实验过程原料及理论基础 4
2.1 实验所用原料 4
2.2配料组成 4
2.3 样品制备 4
2.4性能测试 5
2.5理论基础 6
2.6受激发射截面的计算 6
2.7激光性能评估 7
第三章 Yb3+掺杂多组分硅酸盐玻璃光谱性质的结果与讨论 8
3.1 密度、折射率、色散及玻璃热性质 8
3.2吸收特性 9
3.3发光性质 10
第四章  SAL玻璃和SPB玻璃体系 13
4.1  SAL玻璃体系 13
4.2 SPb玻璃体系 13
4.2.1 SPb玻璃体系性质 16
4.3潜在激光性能参数评估 18
第五章  结论 20
参考文献 21
致  谢 22

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