高掺杂浓度掺镱光纤的光子暗化效应

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第36卷第1期光子学报Vo1．36No．12007年1月ACTAPH0T0N1CAS1N1CAJanuary2007高掺杂浓度掺镱光纤的光子暗化效应*朱宗玖，许立新，毛庆和H，刘文清(1中国科学院安徽光学精密机械研究所，合肥230031)(2中国科学技术大学物理系，合肥23OO26)摘要：采用光纤激光器和放大器结构方案，观察到了高浓度掺镱光纤(YDF)的光子暗化(Photo-darkening)现象．对激光器阂值和输出功率、放大器输出谱的测量结果表明，光子暗化效应导致了高掺杂浓度YDF的功率转换效

2、率随泵浦作用时间的增加而下降，且下降为单调不可逆过程，但随着泵浦时间的增加，这种下降逐渐变缓、功率转换效率最终可趋于稳定．关键词：掺杂浓度；掺镱光纤(YDF)；光子暗化效应(Photo—darkening)；光纤激光器；光纤放大器中图分类号：TN253；TN248文献标识码：A文章编号：1004-4213(2007)01-0026-40引言输出谱特性，对高浓度YDF的光子暗化效应进行了研究．实验结果表明，YDF的功率转换效率存在自8O年代末起，稀土掺杂玻璃光纤激光器一直着随泵浦光作用时间的增加而减小的现象，该现象是纤维光学、光通信以及激光技术的

3、研究重点，迄来源于光子暗化效应，它引起了YDF对光波的附今，稀土掺杂光纤激光器已可实现单纵模连续波、高加损耗，且这种损耗随泵浦作用时间的增加而增大，速超短脉冲、多波长和大功率等运转方式[1]，但是，其形成过程是单调不可逆的，并随泵浦作用时间增光纤激光器的稳定性问题依然有待于研究解决．大加而逐渐趋于稳定．量研究结果表明，造成激光器不稳定的主要原因来1实验方案源于环境声波噪音的影响．为了降低或抑制这种不利影响，最为有效的方案是减小激光器腔长[6]，因分别采用图1的光纤激光器和放大器方案，通此，所用掺杂光纤长度也须相应减小．为了克服因过定量测量激光器

4、的阈值和输出功率特性、以及放减小掺杂光纤长度对输出功率所造成的不利影响，大器的输出谱特性，以研究高浓度YDF中的光子必须提高掺杂光纤的掺杂浓度．然而，提高掺杂浓暗化效应．在图1(a)的激光器方案中，FBG和度将涉及一系列诸如浓度淬灭等材料问题．尽管掺Sagnac光纤环镜构成线形激光谐振腔，FBG的中心杂光纤的浓度在近年来已有很大提高，并出现了基波长为1065am，反射率为93．3，Sagnac光纤环于高掺杂浓度的掺铒和掺镱光纤DFB激光器]，镜由中心波长处于1060am的3dB耦合器构成，最但迄今为止，只有掺有镱离子的玻璃光纤可以容易大输出功率

5、为200mw的975am半导体激光器地获得高掺杂浓度，如掺镱光纤和铒镱共掺光纤等．(LD)用作光纤激光器的泵浦源．考虑到YDF反向虽然高浓度掺镱光纤(Yitterbium-doped放大的自发辐射(ASE)在975am处强度较高，经fibers，YDFs)无浓度淬灭问题，但是，高掺杂浓度980／1060am波分复用耦合器(wDM)返回后将会YDF存在着激发态寿命淬灭，导致强烈的非可饱和影响泵浦LD的工作状态，故采用如图所示的两个吸收，从而影响激光器件的效率；此外，在许多稀土掺杂玻璃中，如掺铥、掺镨、掺铈、掺铕等，还存在着受激光辐射的永久性退化，

6、即所谓光子暗化(Photo-darkening)效应_l，而掺杂光纤的基质为玻璃，因而也可能存在类似的光子暗化效应，例如，掺铥光纤中就已发现了光子暗化效应[¨]．最近，人们(a)Fiberlaser开始重视在高浓度YDF中调查这一效应]．本文利用光纤激光器和放大器实验方案，通过研究激光器的阈值和输出功率特性、以及放大器的-Backwardoutput(b)Fiberamplifier’中科院“百人计划”和国家自然科学基金(60677050)资助图1实验方案”Tel：0551—5593375Email：mqinghe@aiofm．ac．cnFig

7、．1Schematicdiagramsofexperiments收稿日期：2005-12—31维普资讯http://www.cqvip.com1期朱宗玖，等：掺杂浓度掺镱光纤的光子暗化效应WDM为YDF提供泵浦．这样，WDM1的信号端可测得的输出功率及其波动与时间之间的变化关系．用来监测泵浦源的稳定性．Port1和Port2均可用从图中可以看出，输出功率随时问呈单调下降，在开作激光输出端．在图1(b)的光纤放大器中，所用器始的1h内，输出功率从970w快速下降至300W件和泵浦方案均与图1(a)相同．激光器和放大器附近，然后，下降速度趋于缓慢，

8、经6h后，稳定在所用的活性光纤为待研究的高掺杂浓度YDF(an拿150w附近，这种输出功率随时间增加而下降的大Coractive公司商售产品)，均未受