Yb³⁺-Er³⁺双掺B₂O₃-Bi₂O₃玻璃的光谱特性及能量传递

【作者】 刘永皓； 陈雨金； 林炎富； 谭奇光； 罗遵度； 黄艺东；

【机构】 中国科学院福建物质结构研究所国家光电子晶体材料工程技术研究中心；

【摘要】 掺 Er³⁺激光玻璃因其1．5μm 的发射波长对人眼安全且位于石英光纤的最小吸收窗口, 一直是人们研究的热点,并被广泛应用于光通讯、激光显示、激光测距、医学和生物等领域。近年来,随着大功率激光二极管（LD）的发展利商品化,国际上已开展了用 LD 抽运掺 Er³⁺ 激光玻璃的研究。然而 Er³⁺离子在980 nm 附近较低的吸收截面限制了其抽运效率。Yb³⁺离子在980 nm 附近有很强的吸收,正好与高效能泵浦源 InGaAs 激光二极管的输出波长（0．9～ 1．1μm）相耦合,同时,Yb³⁺的²F_5/2→²F_7/2发射与 Er³⁺的⁴I_（15）/2→⁴I_（11）/2吸收在光谱上存在很大的重叠,利用 Yb³⁺离子作为敏化剂可以将能量有效地传递给 Er³⁺离子,提高 Er³⁺激光的运转效率。硼酸铋玻璃具有熔点低,玻璃形成范围宽,折射率较大,物理化学性质稳定等特点, 是一种很好的新型激光基质材料。此外,同硅酸盐、磷酸盐等基质相比较,硼酸盐体系较高的声子能量保证了处于⁴I_（11）/2能级的 Er³⁺离子可以快速驰豫到⁴I_（13）/2能级,从而减小上转换和反向能量传递等不利因素。更多还原