Yb/Er/Tm共掺铋酸盐玻璃光谱性质的研究(4)

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由于Er3+在1.5μm的发光对人眼安全，可用于LD抽运的小型高效人眼安全测距；位于大气第三个传输窗口中，对烟雾有很强的穿透能力，适用于战场的传输测距。另外，1.5μm对应于光纤和大气通信的低衰减、低色散窗口，与当前的通信网络系统有很好的匹配兼容性，在通信上具有很好的应用前景。所以Er3+掺杂玻璃的研究有很高的应用价值。如图1中Er3+离子能级图所示，可选择800nm、980nm及1480nm的泵浦光。800nm泵浦时很容易发生激发态吸收引起上转换损耗，而1480nm泵浦上转换效应最小，但是在此波长泵浦下，Er3+离子实际上为一种准三能级结构，难于实现粒子数充分的反转，且不能提供较好的信噪比。为了高增益宽带的实现和低噪声放大，人们一般都使用980nm来泵浦。Er3+在980nm泵浦光作用下相当于一个三能级系统，Er3+离子通过吸收980nm泵浦光的能量，从基态的4I15/2能级跃迁到激发态的4I11/2能级，该能级上的Er3+迅速无辐射跃迁至4I13/2能级。Er3+在4I13/2能级停留时间较长，如果泵浦光强度较低，亚稳能级4I13/2上的粒子便又返回到基态上，即发生自发辐射，并且如果它与入射光的频率和相位不一致时，放大自发辐射（ASE）光便成为光纤放大器的噪声源，这也是目前EDFA的主要噪声来源。如果泵浦光的强度足够大，则亚稳能级4I13/2上的粒子会积聚，当积累到多于基态粒子数时，就会形成4I13/2能级与4I15/2能级间粒子数反转。当波长为1530nm附近的信号光输入时，4I13/2能级上的粒子数就会产生受激辐射而向基态4I15/2跃迁，产生与入射光的频率、相位及方向都相同的光子，从而实现光信号的放大