摻鉍光纖具有獨(dú)特的發(fā)光特性,在光纖放大器和激光器中有著廣闊的應(yīng)用前景。為了掌握摻鉍光纖的發(fā)光機(jī)理,研制出高效率、高性能的摻鉍材料,整理了摻鉍光纖發(fā)光機(jī)理的研究成果,從鉍活化中心的結(jié)構(gòu)和發(fā)光特性出發(fā),總結(jié)了摻鉍光纖中不同結(jié)構(gòu)與發(fā)光波長之間的關(guān)系。摻鉍材料由于具有熒光壽命長、光譜范圍寬等優(yōu)點(diǎn),有望在超寬帶光源、超寬帶放大器、可調(diào)諧激光器等領(lǐng)域得到更為廣泛的應(yīng)用。 

【文章來源】：激光技術(shù). 2020,44(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

a—有Al摻雜的Bi5+模型 b—沒有Al摻雜的Bi5+模型[7]

圖1 a—有Al摻雜的Bi5+模型 b—沒有Al摻雜的Bi5+模型[7]圖1中給出了有Al摻雜的Bi5+模型和沒有Al摻雜的Bi5+模型的局部結(jié)構(gòu)。圖2a是有Al摻雜的Bi5+模型的能級圖,圖中f是振子強(qiáng)度。激發(fā)能級依次為2.0023eV,2.5044eV,2.9067eV,3.0201eV和3.1673eV,第四激發(fā)態(tài)的電子輻射到更低能級,會產(chǎn)生位于第二通信窗口范圍內(nèi)的1318nm發(fā)光。圖2b是沒有Al摻雜的Bi5+模型能級圖。在2.5009eV和2.8483eV能量的激發(fā)下,第三激發(fā)態(tài)的電子會輻射產(chǎn)生1622nm的發(fā)光,然而這一發(fā)光不在第二通信窗口范圍內(nèi)。

2019年,作者所在團(tuán)隊利用第一性原理計算了Bi/Al共摻石英光纖模型的幾何結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)[17]。圖4a為Bi/Al共摻模型的局部結(jié)構(gòu)。Al原子傾向于取代Bi—O—Si模型中Si原子的位置,Bi—O鍵長的平均值為0.215nm,O—Bi—O鍵角的平均值是98.86°,Al原子的摻入降低了Bi3+發(fā)光中心的結(jié)構(gòu)聚合度。圖4b是Bi/Al共摻模型的能級圖。電子從基態(tài)被激發(fā)到1.18eV,1.48eV和1.77eV的激發(fā)態(tài),被激發(fā)的電子通過非輻射躍遷到第二和第三激發(fā)態(tài),輻射發(fā)出波長約為1052nm和1162nm的熒光,與實(shí)驗發(fā)現(xiàn)的Bi/Al共摻光纖存在約1100 nm發(fā)光吻合[3,18-19]。2.2 2價鉍中心


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