最新刊期
      2022 年 第 43 卷 第 11 期

        封面文章

      • 汪俊,周奉献,李骞,胡智萍,杜鹃,刘征征,张泽宇,冷雨欣
        2022, 43(11): 1645-1662. DOI: 10.37188/CJL.20220179
        摘要：近年来，钙钛矿材料及器件由于其优异的光电特性取得了巨大的研究进展。特别是准二维卤化物钙钛矿材料，因其具有激子结合能大、激子‐光子强耦合和稳定性好等优点，在光电器件领域显示出很大的应用潜力。此外，准二维钙钛矿中自发形成的量子阱结构允许激子能量从小n相转移到大n相，能够有效促进激子利用率和粒子数反转，这使得准二维钙钛矿材料能够成为激光器中的光学增益介质。本文首先介绍了准二维钙钛矿的晶体结构和优异的光学性能，进而总结了调节准二维钙钛矿晶相结构的几种策略。最后，回顾了准二维钙钛矿微纳激光器的发展，并对准二维钙钛矿材料和激光器件的研究进行了总结和展望。  
        关键词：准二维钙钛矿;晶相调控;增益介质;激光器   
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        发布时间：2022-12-08

        特邀报告

      • 刘红刚,陈健濠,肖子凡,平文亮,董国平
        2022, 43(11): 1663-1677. DOI: 10.37188/CJL.20220161
        摘要：微纳激光器能够将器件的物理尺寸缩小至微米甚至纳米级别，在集成光路和纳米技术等科技前沿领域有巨大的应用前景。在众多材料中，稀土离子掺杂激光增益微纳材料具有制备成本低、环境稳定性好、光谱丰富（紫外‐中红外）等独特优点，是一种理想的激光增益微纳材料。近年来，各种设计巧妙的稀土离子掺杂激光增益微纳材料的涌现，以及新型微纳光学谐振腔的设计和制造，大大促进了新兴稀土离子掺杂微纳激光器的发展。本文将从微纳激光器的基本组成出发，简要介绍新型稀土离子掺杂激光增益微纳材料的设计与制备，以及微纳光学谐振腔的基本原理；然后综述近期出现的具有代表性的稀土离子掺杂微纳激光器，讨论其制备工艺及激光性能。  
        关键词：稀土离子掺杂纳米材料;光学微腔;微纳激光器   
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        发布时间：2022-12-08
      • 褚应波,李进延
        2022, 43(11): 1678-1689. DOI: 10.37188/CJL.20220178
        摘要：掺铒光纤放大器的出现是光纤通信领域颠覆性的技术突破，它使基于密集波分复用技术的超高速率、超大容量、超长距离光纤通信成为可能并促使其快速发展。光纤通信系统要实现长距离大容量通信必然离不开相应的光纤放大器。但是随着传输容量需求的爆发性增长，现有光纤通信系统面临巨大的扩容压力。本文系统综述了扩展增益带宽提升传输容量的研究进展，讨论了宽带放大光纤及其放大器发展所涉及的关键问题，提出了对超宽带放大光纤及其放大器发展趋势的理解，并对基于少模多芯光纤的空分复用技术研究进行了展望。  
        关键词：宽带放大;扩展C-band;扩展L-band;超宽带放大;空分复用放大   
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      • 许崇磊,马凤凯,张振,姜大朋,张中晗,寇华敏,陈振强,苏良碧,徐军
        2022, 43(11): 1690-1704. DOI: 10.37188/CJL.20220166
        摘要：可见波段激光因其在激光显示、光通讯、生物医疗、工业加工等领域的特殊应用而备受关注。近年来，Pr3+掺杂晶体作为一类重要的可见波段激光增益介质，已经在蓝光、绿光、橙光、红光波段实现了良好的激光输出，并已在氟化物中实现瓦级连续（CW）激光输出。本文系统总结了掺Pr3+氟化物和氧化物激光晶体在可见波段的光谱特性和激光输出现状，深入分析了激发态吸收、多声子弛豫、交叉弛豫过程对Pr3+可见激光输出的影响及其机制，旨在为新型可见光激光增益介质材料的筛选提供建议和指导。最后，总结了目前掺Pr3+可见激光晶体材料中仍存在的问题，并对后续的研究方向进行了展望。  
        关键词：可见光激光晶体;Pr3+掺杂;激发态吸收;交叉弛豫;多声子弛豫   
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      • 尹朋伟,李彦潮,赵文凯,赵国营,张龙,姜益光
        2022, 43(11): 1705-1720. DOI: 10.37188/CJL.20220263
        摘要：中红外稀土掺杂连续光纤激光在光声技术、红外制导、医疗手术、塑料加工以及5G通信等领域有着十分广阔的应用前景。然而，制备中红外稀土掺杂连续光纤激光器的光纤基质材料单一，再加上高增益光纤和器件的缺乏，大大限制了大功率单频连续光纤激光器的发展。本文对比了传统的石英光纤、氟化物光纤、硫系光纤和重金属氧化物光纤，最终将碲酸盐光纤作为阐述对象。重点阐述了国内外中红外稀土掺杂碲酸盐连续光纤激光的研究进展，目前2.0 μm波段的最高输出功率为8.08 W、最高斜率效率为77%；3.0 μm波段的理论模拟结果显示最高输出功率高达5.219 W、最高斜率效率可达40%。  
        关键词：中红外激光;稀土掺杂连续光纤激光器;碲酸盐光纤   
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      • 方高阳,王燕,游振宇,李坚富,朱昭捷,涂朝阳
        2022, 43(11): 1721-1732. DOI: 10.37188/CJL.20220094
        摘要：黄光激光在医疗美容、原子冷却与捕获、激光雷达等领域具有潜在的应用前景，因此，黄光激光器的研究具有重要意义。Dy3+因其4F9/2→6H13/2辐射跃迁而成为黄光激光的最佳激活离子，但是其在可见光波段为自旋禁戒跃迁，导致其吸收截面和发射截面都很小，从而引起黄光激光输出困难。本文通过提拉法成功生长了Dy3+∶Sr3Gd（BO3）3（缩写Dy3+∶SGB）、Dy3+/Tb3+∶SGB和Dy3+/Eu3+∶SGB晶体，通过室温偏振吸收谱、发射谱、荧光衰减曲线以及Judd-Ofelt理论计算分析了其光谱性能和能量传递机制。研究表明，共掺Tb3+和Eu3+增大了Dy3+在黄光波段的发射截面和荧光量子效率，有利于Dy3+的黄光输出。此外，证明了Dy3+/Tb3+∶SGB晶体中发生了Dy3+和Tb3+之间相互能量传递过程，Dy3+/Eu3+∶SGB晶体中仅有Dy3+→Eu3+的能量传递过程。  
        关键词：Sr3Gd（BO3）3;Dy3+;黄光;光谱性能;能量传递   
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        发布时间：2022-12-08
      • 刘强,武龙飞,李晓英,刘子玉,陈鹏辉,田丰,谢腾飞,PIRRIAngela,TOCIGuido,李江
        2022, 43(11): 1733-1740. DOI: 10.37188/CJL.20220153
        摘要：以NH4HCO3为沉淀剂，通过共沉淀法合成了分散性良好的Dy，Tb∶LuAG纳米粉体，并研究了前驱体的热分解行为、粉体的物相及显微形貌。在不添加任何烧结助剂的情况下，采用真空预烧结合热等静压烧结技术首次制备出高透明的Dy，Tb∶LuAG陶瓷，并研究了预烧温度对陶瓷显微形貌及光学质量的影响。当预烧温度为1 600 ℃时，退火后的Dy，Tb∶LuAG陶瓷（厚度为1.5 mm）在578 nm处的直线透过率达到83.6%，平均晶粒尺寸为0.9 μm。此外，退火后的3%Dy，1%Tb∶LuAG透明陶瓷在447 nm的吸收截面积为1.3×10-21 cm2，半高宽为3.0 nm，与商用GaN蓝色激光二极管具有良好的匹配性。研究表明，Dy，Tb∶LuAG透明陶瓷在黄光激光领域具有潜在的应用价值。  
        关键词：Dy，Tb∶LuAG;透明陶瓷;共沉淀法;热等静压烧结   
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      • 谭慧瑜,张沛雄,牛晓晨,宋家万,郑为比,陈言,李真,陈振强
        2022, 43(11): 1741-1749. DOI: 10.37188/CJL.20220164
        摘要：采用提拉法成功地生长了Sm3+掺杂CaDyAlO4晶体，并对其可见光光学性能进行研究，利用Judd‑Ofelt理论，得到强度参数、自发辐射概率及荧光分支比等重要的光谱性能参数。该晶体在353 nm处吸收峰最强，半高宽（FWHM）为13 nm，吸收截面为1.11×10-20 cm2；在353 nm激发下，获得了500～650 nm的超宽带橙黄光发射，Dy3+离子和Sm3+离子的主要发射峰分别位于570 nm和620 nm处，发射截面分别为4.15×10-20 cm2和4.03×10-20 cm2。上述结果表明，Sm3+∶CaDyAlO4晶体可能是500～650 nm橙黄色调谐激光器的一种有前景的增益材料。  
        关键词：激光晶体;Sm3+掺杂;Judd-Ofelt理论;橙黄光发射   
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      • 刘坚,王无敌,宋青松,董建树,薛艳艳,王庆国,徐晓东,苏良碧,徐军
        2022, 43(11): 1750-1757. DOI: 10.37188/CJL.20220229
        摘要：使用温梯法生长了10%Tb，x%Y∶CaF2（x = 0，3，5，10）系列晶体。通过X射线衍射分析了晶体结构，结果表明高浓度的稀土离子掺杂使得晶胞参数增大，但是仍然保持CaF2的萤石立方结构。采用吸收光谱、发射光谱及荧光衰减曲线等测试数据对其发光性能进行了研究。通过J⁃O理论计算，共掺Y3+离子后，光谱品质因子Ω4/Ω6由0.75增加到0.80。F‑L公式计算得到10%Tb∶CaF2绿光545 nm处和黄光583 nm处的发射截面分别为0.89×10-21 cm2和0.082×10-21 cm2，10%Tb，10%Y∶CaF2在绿光545 nm处和黄光583 nm处的发射截面分别为0.89×10-21 cm2和0.077×10-21 cm2。并且Tb3+离子5D4能级的荧光寿命都在5 ms以上，并不存在高浓度掺杂导致的荧光寿命降低现象，长荧光寿命意味着Tb3+离子绝佳的储能能力。实验结果表明，Tb∶CaF2及Tb，Y∶CaF2晶体是有极大潜力实现可见激光输出的激光增益介质。  
        关键词：Tb∶CaF2;可见激光;光谱性能;J-O 理论   
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        发布时间：2022-12-08
      • 卢小送,王慈,高志刚,任晶
        2022, 43(11): 1758-1778. DOI: 10.37188/CJL.20220208
        摘要：稀土上转换发光氟硅微晶玻璃是指稀土掺杂氟化物纳米晶与硅酸盐玻璃复合的发光材料，结合了氟化物晶体发光效率高与硅酸盐玻璃易加工和稳定性高的优势，在固体激光器、固态照明、光学编码防伪、光学测温等领域具有重要的应用前景，是无机发光材料中的研究热点。本文从含二元和三元氟化物纳米晶氟硅微晶玻璃上转换发光性能和应用研究两方面入手，介绍了该类材料的发展历程和研究现状，对比了不同组分、不同掺杂模式、不同晶体结构纳米晶上转换发光性能的差异，指出了目前研究中存在的问题，并对未来发展前景进行了展望。希望本文能为今后稀土上转换发光氟硅微晶玻璃的研究提供一定的实验参考。  
        关键词：氟硅酸盐玻璃;微晶玻璃;纳米晶复合玻璃;上转换发光;稀土离子   
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        发布时间：2022-12-08
      • 李加红,张庆礼,孙贵花,高进云,王小飞,窦仁勤,丁守军,张德明,刘文鹏,罗建乔,孙彧
        2022, 43(11): 1779-1788. DOI: 10.37188/CJL.20220249
        摘要：采用提拉法生长了质量优良的Yb∶GdScO3晶体，对样品的X射线粉末衍射进行了Rietveld精修，给出了晶体计算密度及掺杂浓度。Yb3+的有效分凝系数计算为1.04。室温下测量了其吸收光谱、发射光谱和荧光寿命，首次计算了GdScO3基质中Yb3+的吸收、发射振子强度、谱线强度、跃迁概率、能级寿命和积分发射截面等重要光谱参数，对其激光性能进行了初步评估。结果表明，Yb∶GdScO3易于输出1 030 nm和1 060 nm波段附近的激光，而对于1 000 nm附近的激光输出则只有在高粒子数反转情况下才可能实现。  
        关键词：Yb∶GdScO3;吸收光谱;发射光谱;光跃迁   
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      • 陈跃,姜本学,冯涛,张龙
        2022, 43(11): 1789-1807. DOI: 10.37188/CJL.20220264
        摘要：重频纳秒大能量激光器在科研探究、工业制造、军事防务等领域发挥着重要作用，本文详细介绍了Yb3+ 或 Nd3+稀土离子掺杂的激光晶体、激光玻璃和激光陶瓷的研究进展以及相应的重频纳秒大能量激光器代表性成果，分析了激光增益介质发射截面、热导率、上能级寿命等参数特性对激光系统的影响。针对重频纳秒大能量激光器增益介质的选择制备、热管理、自发辐射放大效应管控展开讨论并梳理解决对策，对其未来的发展前景进行了展望。  
        关键词：重频脉冲激光器;大能量激光器;Yb3+;Nd3+;增益介质   
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      • 王贵吉,丁晓圆,尹延如,贾志泰,陶绪堂
        2022, 43(11): 1808-1814. DOI: 10.37188/CJL.20220175
        摘要：采用导模法（Edge‑defined film‑fed growth technique，EFG）制备了无掺杂及Dy3+掺杂的Lu2O3晶体，无掺杂及掺杂晶体在空气中退火后分别变为无色和淡黄色。采用高分辨X射线衍射、拉曼光谱以及吸收光谱等方法对晶体进行了表征。结果表明，晶体X射线衍射摇摆曲线的半峰宽分别为98.4"、170.4"、193.9"，最大声子能量分别为609.0，611.4，612.6 cm-1；无掺杂晶体在260~3 000 nm波段没有明显的吸收，而掺杂晶体具有350，742，798，884，1 063，1 258，1 681，2 774 nm Dy3+的特征吸收峰。采用1 258 nm激光进行激发，得到2.7~3.0 μm的荧光光谱，计算了Dy3+的6H13/2能级寿命分别为17.9 μs和16.3 μs。采用Judd‐Ofelt（以下简写为J‐O）理论计算了相关光学参量，结果表明Dy3+∶Lu2O3晶体具有实现3 μm波段激光输出的潜力。  
        关键词：Dy3+∶Lu2O3;导模法;中红外激光晶体   
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