摘要：掺稀土激光玻璃是光纤激光器的核心工作介质,如何定量计算预测激光玻璃的光学光谱特性是加快高性能激光玻璃研发的挑战之一。本文以掺铥(Tm^(3+))二元锗酸盐激光玻璃为例,将相图中的“一致熔融化合物”视为玻璃的组成/结构“基元”,基于掺Tm^(3+)基元玻璃的物理和光谱性质的实验值利用杠杆规则计算预测了锗酸盐激光玻璃相应的性质,如密度、折射率、有效线宽、吸收/发射截面、辐射寿命、增益带宽等。结果表明,物理性质和光谱特性的预测值与实验值吻合度较高,预测误差绝对值分别小于4.61%和9.66%。此外,该方法能够准确预测掺Tm^(3+)锗酸盐玻璃的物理性质和光谱特性随组分的变化趋势,包括线性规律和“锗反常”现象,有助于解析激光玻璃组成-结构-性质的内在关联。本研究有望为激光玻璃的性质预测和成分设计提供指导。

摘要：光纤激光器是大功率激光、空间激光通信、引力波探测、地球磁力探测等国家安全与科学前沿领域的迫切和重大需求.稀土离子掺杂的高增益玻璃光纤是光纤激光器的核心工作介质.氟硫磷酸盐(fluoro-sulfo-phosphate,FSP)激光玻璃具有稀土溶解度高、受激发射截面大、光学光谱性质优异等特点,是高增益激光光纤的潜在候选.本文从玻璃形成区、玻璃结构与性质关系、掺稀土玻璃发光与激光角度系统研究了Al F_(3)-R_(2)SO_(4)-RPO_(3)/Zn(PO_(3))_(2)(R=Li、Na、K)系列新型FSP玻璃.结果表明,热力学方法有助于简便快速地确定玻璃形成区,为该类新型激光玻璃设计提供指导.通过固体核磁共振谱、拉曼光谱、差示扫描量热分析、耐久性实验等揭示了Zn(PO_(3))_(2)能够提高FSP玻璃的结构聚合度和阴阳离子相互作用强度,从而增强玻璃的抗析晶稳定性和化学耐久性等,为大尺寸玻璃制备和光纤拉制奠定基础.Er^(3+)/Yb^(3+)共掺FSP激光玻璃典型的Er^(3+):^(4)I_(13/2)→^(4)I_(15/2)跃迁(~1.5μm)的荧光寿命为5.9~7.5 ms,发射截面为8.5×10^(–21)~9.0×10^(–21)cm^(2),光谱品质因子最高为6.4×10^(–23)cm^(2)s,饱和强度最低为1.0×10^(7)W/m^(2),优于部分掺铒磷酸盐、氟磷酸盐激光玻璃.通过组分优化,本文制备了Er^(3+)/Yb^(3+)共掺FSP单模光纤,峰值增益达4.7 d B/cm@1535 nm.基于该光纤实现了阈值约为50 m W、斜率效率为11.3%的光纤激光.

摘要：锗酸盐玻璃具有红外透过范围宽、最大声子能量低、机械性能优异等特点,是中红外窗口和固体激光器等的核心工作介质.以往在新玻璃体系研究中主要依赖“试错法”,这种方法基于大量实验,获得的数据有限.而常用的统计法、加和法等计算预测方法又仅局限于玻璃的物理性质计算,难以有效指导新型激光玻璃的探索.本文以Er^(3+)掺杂BaO-CaO-GeO_(2)(BCG)玻璃为例,提出利用该玻璃体系相图中的五种一致熔融化合物(CaO·GeO_(2),CaO·2GeO_(2),CaO·4GeO_(2),BaO·4GeO_(2)和BaO·GeO_(2))的物理和光谱性质,即可快速定量地预测整个玻璃形成区内所有玻璃组成的物理和光谱特性.研究表明,在该玻璃体系中,物理性质如密度和折射率的理论预测与实际值的最大误差分别为−2.05%和−0.97%,光谱特性如1530和2710 nm波段的有效线宽、吸收和发射截面、寿命、增益带宽和光学增益的最大误差均小于10%.在此基础上,建立了Er^(3+)掺杂BCG玻璃组成-结构-性质数据库,并将其初步应用于不同场景玻璃的成分设计.本研究符合玻璃结构相图模型的理论思想,对其他激光玻璃的研究具有指导意义.

摘要：荧光转换型宽带近红外(NIR)发光二极管(LED)光源因其具有光谱可调、器件紧凑性和低成本等优势,在安防监控、现代农业、食品安全和医疗检测等诸多领域显示出巨大的应用前景。Eu^(2+)激活无机发光材料已成功商用于固态照明和显示领域,然而,受晶体场强度及电子云膨胀效应等因素的限制,迄今为止,基于Eu^(2+)作为掺杂发光离子的近红外荧光粉体系依然十分匮乏,且存在量子效率低和热稳定性差等共性问题。设计研发适合近紫外-蓝光激发的新型、高效率和高热稳定性的Eu^(2+)激活近红外发光材料是未来近红外荧光粉发展的主要挑战之一,也是获得高性能NIR光源的关键。本文综述了Eu^(2+)激活无机近红外荧光粉的最新研究进展,从晶体结构、格位占据角度阐述了Eu^(2+)的近红外发光机制及光谱调控策略,并针对目前存在的问题,提出了未来发展方向,旨在为新型高性能宽带近红外发光材料的研发提供借鉴与指导。

摘要：双光子激发显微镜是研究脑神经元活动的重要工具。基于传统机械式逐点激光扫描技术的双光子激发显微镜成像速度较慢,无法进行脑神经元活动的实时观察研究。此外,高速双光子激发显微成像需要配置高重复频率飞秒激光,以保证在较短的像素停留时间内获得较高的信息强度。本文提出了基于声光偏转的并行GHz超快激光扫描技术,通过设计射频编码方案,在920 nm波段搭建了高速GHz超快激光扫描系统。通过调整时间和空间重合,最终在15~31 MHz频率范围内获得了33个可分辨的并行GHz超快激光扫描光束,为实现高速双光子激发显微成像提供了技术支撑。

摘要：铜(Ⅰ)基金属卤化物作为新一代环境友好的发光材料受到了研究者的广泛关注。本文采用溶剂辅助结晶法设计制备了一种新型零维金属卤化物发光材料(C_(12)H_(24)O_(6))NaCuBr_(2)。在365 nm激发下,该化合物呈现出半峰宽为346 nm的超宽带橙红色发射,光致发光量子产率为42.6%。基于低温光谱、激发波长依赖的发射光谱和理论计算研究表明,峰值700 nm处的超宽带发射来自于Cu^(+)离子3d轨道和Br^(-)离子4p轨道间相互作用形成的简并能级。在低温下,(C_(12)H_(24)O_(6))NaCuBr_(2)的晶格畸变导致能级的简并度降低,其荧光发射包含峰值为629 nm和735 nm的两个发射带。在高能激发下,电子跃迁到(C_(12)H_(24)O_(6))NaCuBr_(2)的更高能级S3而带来的发射与77 K下观测到的480 nm处的发射峰相对应。采用(C_(12)H_(24)O_(6))NaCuBr_(2)制备的白光发光二极管(LED)器件的显色指数高达90.6,表明其在全光谱照明领域具有潜在的应用前景。

摘要：玻璃科学中的挑战之一是如何从理论上预测计算玻璃的性能从而避免大量的实验试错,特别是对于需要设计具有一定力学、光学、光谱学等特性的激光玻璃.因此,本文以Er^(3+)掺杂碲酸盐激光玻璃(BaO-Ga_(2)O_(3)-TeO_(2),BGT)为例,提出利用玻璃结构相图模型定量计算预测新玻璃的物理性质和光学光谱特性,并选取少量代表性玻璃组分对预测结果进行实验验证并分析了误差来源.物理性质和多项光学光谱性质的计算结果与实验结果吻合,误差分别小于2%和10%.以此为基础,建立了Er^(3+)掺杂BGT玻璃基础性质数据库,给出了成玻区内大量玻璃组分的性质数据.结果表明,玻璃结构相图模型可以定量计算预测Er^(3+)掺杂BGT玻璃的物理性质和诸多光学光谱特性.本工作为完善玻璃基础数据库、降低研发成本以及新型激光玻璃材料研究提供了新思路.

摘要：大功率半导体激光器具有体积小、质量轻、效率高等特性,广泛应用于光通信、激光加工、激光显示等领域。大功率半导体激光器输出功率稳定性依赖于驱动电源的电流稳定性。基于电流负反馈电路原理,实现对大功率半导体激光器驱动电源的恒流控制,理论分析了影响驱动电源输出电流长期稳定性的主要因素,实验采用高精度电压基准源、低温漂采样电阻、水冷散热器等稳定措施,设计了输出电流在0~12 A之间连续可调的驱动电源,当输出电流为12 A时,10 h内电流稳定度达到66.7×10-6。同时,该驱动电源还具有延时启动、限流保护、短路保护等功能,完全能够满足大功率半导体激光器长时间稳定运行的要求。