Fibra óptica de vidrio silicato de doble núcleo con dopaje único Yb3+ y co-dopaje Yb3+/Er3+ para lograr control independiente de emisión doble banda 1.0/1.5 μm

YAO Zhongyu ,  

LIU Xinyu ,  

SONG Xiangyang ,  

YANG Changsheng ,  

WANG Weichao ,  

摘要

El láser de doble banda de 1.0 μm y 1.5 μm tiene aplicaciones importantes en comunicaciones ópticas coherentes, imagen microscópica bicolor, biosensores multimodales, entre otros campos. Sin embargo, las fibras ópticas convencionales de núcleo único co-dopadas con iones de tierras raras tienen dificultades para lograr un control independiente de la emisión en ambas bandas debido a la competencia en la transferencia de energía y el acoplamiento de ganancia entre iones. Para abordar estos problemas, este artículo propone y fabrica una fibra óptica de doble núcleo basada en una estrategia de división espacial, colocando la zona dopada únicamente con Yb3+ y la zona co-dopada con Yb3+/Er3+ en dos núcleos independientes, suprimiendo efectivamente la competencia en la transferencia de energía entre iones desde la estructura, logrando un control independiente de la emisión de doble banda a 1.0 μm y 1.5 μm. Mediante la optimización de la composición del vidrio de silicato y el análisis combinado con simulaciones de dinámica molecular, se preparó vidrio láser con alta concentración de tierras raras. Sobre esta base, se fabricó una fibra óptica de doble núcleo con dopaje único de Yb3+ y co-dopaje de Yb3+/Er3+ (denominada Yb-EY-DCF) mediante el método de varilla tubular de doble núcleo. Los dos núcleos se disponen de manera compacta para garantizar la eficiencia de bombeo, el aislamiento físico permite una optimización independiente para ambas bandas. Los resultados experimentales demuestran que este diseño de división espacial puede evitar eficazmente el conflicto entre la reducción de concentración y la eficiencia de transferencia de energía en los esquemas de co-dopaje tradicionales, logrando la emisión dual simultáneamente bajo una excitación de bombeo única a 976 nm. Esta fibra Yb-EY-DCF tiene potencial para usarse en láseres o amplificadores de fibra de doble banda de 1.0 μm y 1.5 μm, especialmente en escenarios que requieren control independiente de ambas bandas o una proporción específica de potencia.

关键词

vidrio de silicato;fibra de doble núcleo;división espacial;control independiente;emisión doble banda

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