【摘 要】
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中红外波段位于大气传输窗口,覆盖了众多分子和原子的吸收或振动能量带,在红外传感、军事对抗、生物医疗及环境监测等领域应用普遍。随着中红外激光技术的迅猛发展,市场对激光器件提出了更高的要求,探索小型化和集约化于一身的激光器件成为该领域亟需解决的问题。因此具有高集成化、便捷、低成本等优点的中红外光纤激光器显示出潜在的应用前景,并引起研究者的极大关注。硫系玻璃光纤具有低声子能量,宽红外透过范围及高折射率等
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中红外波段位于大气传输窗口,覆盖了众多分子和原子的吸收或振动能量带,在红外传感、军事对抗、生物医疗及环境监测等领域应用普遍。随着中红外激光技术的迅猛发展,市场对激光器件提出了更高的要求,探索小型化和集约化于一身的激光器件成为该领域亟需解决的问题。因此具有高集成化、便捷、低成本等优点的中红外光纤激光器显示出潜在的应用前景,并引起研究者的极大关注。硫系玻璃光纤具有低声子能量,宽红外透过范围及高折射率等优点,被认为是中红外光纤激光器的增益介质理想基质材料之一。本论文以铒(Er3+)、镨(Pr3+)离子共掺杂硫系玻璃及光纤为研究对象,首先开展了基质玻璃的优化和荧光特性调控工作,然后将优化后的硫系玻璃制备成光纤预制棒并成功拉制光纤,最后建立光纤激光器数值模型分析了中红外激光输出特性。主要研究内容和结果如下:（1）采用熔融淬冷法制备了Er3+/Pr3+共掺杂Ge10As24Ga4SexS62-x系列玻璃。通过调整Se和S元素的含量优化玻璃基质,确定最佳基质组分为Ge10As24Ga4Se62。将Er3+和Pr3+共掺于最优组分的基质玻璃,通过调整掺杂离子的浓度研究其荧光特性。结果表明,当Er3+,Pr3+浓度分别为0.2和0.3 mol%时,能级寿命实现反转(Er3+:（?）(~4I13/2)＜（?）(~4I11/2))。（2）使用提纯工艺制备了Er3+/Pr3+共掺杂Ge10As24Ga4Se62硫系光纤,在20 cm长的Er3+/Pr3+共掺杂硫系光纤中实现了1.5和2.7（?）m处的荧光发射。（3）借助光纤激光器三能级系统的速率和传播方程建立了端面泵浦光纤激光器数值模型,深入研究了Er3+/Pr3+共掺杂光纤激光器的激光输出特性。结果表明引入Pr3+可以将激光的输出功率和斜率效率分别提高～6倍和～4倍。本论文对Er3+/Pr3+共掺杂硫系玻璃的荧光特性展开系统的研究。成功实现对Er3+的~4I13/2和~4I11/2能级的寿命调控,提高了2.7（?）m激光输出功率和斜率效率,为稀土掺杂硫系光纤在中红外光纤激光器领域的应用提供了科学的参考。
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