掺Yb^3＋晶体宽带可调谐激光输出特性(英文)

三块掺杂率均为5％的Yb^3＋激光晶体Yb：LSO、Yb：GSO和Yb：GYSO在完全相同的实验条件下由同一块熔融石英棱镜实现了可调谐激光的输出，调谐范围分别为70nm、66nm和74nm．在输出镜透过率为6％时，LSO晶体的光-光转换效率为38．3％；GSO晶体在三者中容易获得更长波长的高功率输出；GYSO晶体由于具有较为平滑的调谐曲线而更容易获得锁模激光．

Multi-kilowatt peak power nanosecond Er-doped fiber laser

We report a two-stage diode-pumped Er-doped fiber amplifier operating at the wavelength of 1550 nm at the repetition rate of 10-100 kHz with an average output power of up to 10 W. The first stage comprising Er-doped fiber was core-pumped at the wavelength of 1480 nm, whereas the second stage comprising double-clad Er/Yb-doped fiber was clad-pumped at the wavelength of 975 nm. The estimated peak power for the 0.4-nm full-width at half-maximum laser emission at the wavelength of 1550 nm exceeded 4-kW level. The initial 100-ns seed diode laser pulse was compressed to 3.5 ns as a result of the 34-dB total amplification. The observed 30-fold efficient pulse compression reveals a promising new nonlinear optical technique for the generation of high power short pulses for applications in eye-safe ranging and micromachining.

Complexes of lanthanide nitrates with N,N-diethylantipyrine-4-carboxamide

New complexes of lanthanide nitrates with N, N-diethylantipyrine-4-carboxamide (DEAP), with the general formulae [Ln2(DEAP)3] [NO3]6 (where Ln = La, Pr, Nd, Sm, Tb, Ho, Er, Yb and Y) have been isolated and characterized by chemical analysis and various physical methods such as electrolytic conductance, IR and13C NMR spectral data. Electrolytic conductance values and infrared spectral studies indicate that the nitrate groups are coordinated. Infrared and13C NMR spectral analysis show that the ligand DEAP is coordinated to the tripositive metal ion through the diethylcarboxamide carbonyl and antipyrine carbonyl oxygens in a bidentate fashion.

高功率光子晶体光纤激光器研究进展

光子晶体光纤的出现，为高功率光纤激光器的关键技术-大模区光纤的实现提供了新途径。基于铒镱共掺磷酸盐材料的包层掺杂新结构出现，为实现更加紧凑的光纤激光器提供了可能。常规高功率光纤激光器中的抽运技术，谐振腔技术和相干组束技术也在不断融入高功率光子晶体光纤激光器。高功率光子晶体光纤激光器的调Q和锁模输出也已经实现。

上转换效应对Er3+-Yb3+共掺磷酸盐玻璃被动调Q 激光输出的影响

To study the effects of upconversion in Erbium, a set of rate equations that simulates the performance of the passively Q-switched Er:Yb:glass laser with a Co²⁺:MgAl2O4 saturable absorber was set up. The dynamics of the Er³⁺ excited state and the effect of upconversion on the passively Q-switched laser are obtained through numerical simulation of the model. It is found that the impact ratios of upconversion effect on the peak power of the passively Q-switched laser pluse and the repetition rate are both decreased with the increase of pump power.

Demonstration of microfiber knot laser

The authors demonstrate a 1.5 mu m wavelength microfiber laser formed by tightening a doped microfiber into a knot in air. The 2-mm-diameter knot, assembled using a 3.8-mu m-diameter microfiber that is directly drawn from Er:Yb-doped phosphate glass, serves as both active medium and resonating cavity for lasing. Single-longitudinal-mode laser with threshold of about 5 mW and output power higher than 8 mu W is obtained. Their initial results suggest a simple approach to highly compact lasers based on doped microscale optical fibers. (c) 2006 American Institute of Physics.

A novel ultra-narrow transmission-band fiber Bragg grating and its application in a single-longitudinal-mode fiber laser with improved efficiency

A novel design approach to ultra-narrow transmission-band fiber Bragg grating (FBG) is proposed and demonstrated for the first time. The new grating consists of multiple identical distributed-Bragg reflector (DBR) cavities and a it-phase-shifted gap, and hence, the proposed laser is constructed by the cascade of these identical DBR fiber lasers. By manufacturing the proposed grating in a piece of Er-Yb codoped fiber, a single-wavelength single-longitudinal-mode (SLM) fiber laser with improved efficiency is demonstrated experimentally. The experimental results show that the pump-to-signal conversion efficiency of the proposed laser is improved by a factor of two in comparison with the optimized distributed-feedback (DFB) fiber lasers. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

A novel dual-wavelength DFB fiber laser based on symmetrical FBG structure

A novel grating structure is proposed and demonstrated to obtain stable dual-wavelength (DW) distributed-feedback (DFB) fiber lasers at room temperature. The proposed grating is based on a symmetrical structure, where one half is periodically sampled by "0"-to-"pi" period and the other half is done by "pi"-to-"0" period. This structure can create two separated resonance cavities and hence achieve the stable DW lasing operation. By fabricating the proposed grating on a piece of Er: Yb-codoped fiber, we experimentally obtain a stable DW-DFB fiber laser with wavelength spacing of similar to 440 pm at room temperature.

Eye-safe, high-energy, single-mode all-fiber laser with widely tunable repetition rate

We present a novel high-energy, single-mode, all-fiber-based master-oscillator-power-amplifier (MOPA) laser system operating in the C-band with 3.3-ns pulses and a very widely tunable repetition rate, ranging from 30 kHz to 50 MHz. The laser with a maximum pulse energy of 25 mu J and a repetition rate of 30 kHz is obtained at, a wavelength of 1548 nm by using a double-clad, single-mode, Er:Yb co-doped fiber power amplifier.

EDWA用基础玻璃的光谱特性研究

制备了掺Er¨ 和Er¨／Yb¨共掺的可用于EDWA(掺铒波导放大器)的Na20．B，0 ．SiO， 玻璃．吸收光谱特性表明：不同掺杂Er20 浓度基础玻璃峰位置基本相同，但玻璃在相同波长处的 吸收率随着Er203浓度的增加而增大；光敏剂Yb 0 的加入明显增大了样品在978 nm处的吸收面 积；荧光光谱特性表明：随着Er O 浓度的增加玻璃在1536 nm处的荧光半高宽(FWHM)由80 nm 减小到40 nm，从而确定本体系的Er20 掺杂浓度为0．2 mo1％ 左右较好．

Cyanex302及CA-12萃取稀土动力学的研究

随着萃取技术的不断发展，人们日益要求更加深入的了解萃取过程的机制及其动力学特性。以便有效地控制和强化萃取过程，提高萃取效率，或者利用萃取动力学的差异来实现某些分离嘴过程。尽管许多萃取过程进行得很快，但是人们也发现不少的金属鳌合物萃取体系，其萃取过程相当缓慢。因而这类体系的萃取机制和萃取动力学问题已日益引人注目。除此而外，在设计，放大或改进萃取设备时，研究和掌握有关萃取过程的动力学规律也有十分重要意义。在本文中主要对稀土萃取动力学进行了研究，得到主要结果如下：1．研究了硫代有机磷酸Cyan.ex302萃取饵的动力学。通过测定各种萃取条件对萃取速率的影响，获得了萃取速率方程，并讨论了萃取的控制过程。实验发现萃取剂中的杂质对萃取具有较大的加速作用，这对工业生产具有一定的实际意义。2.用两相滴定法测定了两种新合成的J梭酸萃取剂CA-12和CA-100的某些重要的物理常数。这将有助于深入研究它们的萃取性质及机理。3．用层流恒界面池研究了CA-12萃取La, Gd,Er, Yb和Y的动力学。考察了各种因素对萃取速率的影响，获得了它们的萃取速率方程，实验发现了它们的萃取控速步骤并推测了其萃取机理。4．研究了HEHEHP对CA-12萃取Yb和Y的动力学的影响。实验发现在CA一12中加入少量的HEHEHP后，萃取活化能显著降低，萃取速率明显加快。由于加入HEHEHP后，萃取Yb的活化能的降低要比萃取Y的活化能降低的程度大'，所以使Yb和Y的萃取分离因素加大。5．用两相滴定法研究了HEHEHP萃取铭的机理，CA-12萃取稀土及其相关离子的机理。并计算了它们相应的平衡常数。

茚基含氮、氧侧链分子内配位稀土有机化合的合成和性质

稀土有机碳σ-键配合物和氢化物不仅可以催化许多有机反应,而且还可以催化极性单体与非极性单体的聚合.作为稀土有机碳σ-键配合物与氢化物的前体,双配稀土氯化物(C<,9>H<,7>)<,2>LnCl一直是稀土有机化学中研究的热点.1.合成了一系列双配(四氢糠基茚基)稀土氯化物(C<,4>H<,7>OCH<,2>C<,9>H<,6>)<,2>LnCl(Ln=La,Pr,Nd,Sm,Gd,Dy,Y,Ho,Er,Yb,Lu).除了Pr以外,所有化合物的晶体结构都被X-射线衍射表征.2.合成并用X-衍射表征了3-(2-吡啶甲基)茚基锂(C<,5>H<,4>NCH<,2>C<,9>H<,6>)Li(THF)<,2>的晶体结构.3.合成了双配[3-(2-吡啶甲基)茚基]稀土氯化物(C<,5>H<,4>NCH<,2>C<,9>H<,6>)<,2>LnCl(Ln=Sm,Nd),并得到了配合物Nd的晶体结构.4.用二碘化钐(镱)与3-(2-吡啶甲基)茚基锂反应合成了二价双配[3-(2-吡啶甲基)茚基]稀土配合物(C<,5>H<,4>NCH<,2>C<,9>H<,6>)<,2>Ln(Ⅱ)(THF)(Ln=Sm,Yb).5.在用无水氯化稀土YbCl<,3>与3-(2-吡啶甲基)茚基锂反应合成双配[3-(2-吡啶甲基)茚基]稀土氯化物时,由于发生了还原反应,得到了二价双配[3-(2-吡啶甲基)茚基]镱化物(C<,5>H<,4>NCH<,2>C<,9>H<,6>)<,2>Yb(Ⅱ)(THF).6.二价双配[3-(2-吡啶甲基)茚基]稀土配合物(C<,5>H<,4>NCH<,2>C<,9>H<,6>)<,2>Ln(Ⅱ)(THF)(Ln=Sm,Yb)对已内酯具有很好的催化聚合活性.聚合反应可控,并具有活性聚合的特征.

稀土与钼复合氧化物的合成、结构和电性质研究

固体氧化物燃料电池（SOFC）被称为“二十一世纪的绿色能源”。氧化忆稳定氧化错（YSZ）是目前sOFC普遍采用的固体电解质材料。由于YSZ只有在高温时（大于1000℃）才具有较高的离子导电性，而SOFC在高温时会带来一系列技术性的问题，如机械强度的不稳定、材料的老化及各构成材料之间的相互扩散等。因此，迫切需要开发在中、低温范围内（600-800℃）具有较高离子电导率（大于10-2S．cm-l）的电解质材料。在众多的候选材料中，稀土作为基体和掺杂元素的固体电解质越来越引起人们的重视。特别是萤石型化合物CeOZ、钙钦矿型化合物LaGaO3，以及阴离子空位型化合物La2MO2O9等的研究，开阔了寻找固体电解质材料的视野。本论文主要研究稀土与钥复合氧化物的合成、结构及其电学性质，希望进一步提高现有材料的导电性能和寻找新型固体电解质材料。基于母体化合物La2Mo2O9在580℃左右有一个相变点，因为存在相变点的固体电解质在实用方面（如SOFC）有很大的局限性。我们从稀土掺杂的角度出发，对母体化合物进一步改性，稳定其高温结构相。为此，我们利用改性柠檬酸盐法合成了系列化合物La2-xRExMo2O9（RE＝Ce，Pr，Nd，Sm，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Yb）。结果发现，只有Nd和Sm可以进入La2Mo2O9中La的格位；利用本方法合成样品的温度比用固相法低250℃左右；所合成的样品粒度分布非常均匀，并且随着Nd和Sm掺杂量的增加而变大；Nd和Sm的掺杂稳定了其高温相，电导率有所提高。从而使此类固体电解质在实用方面成为可能。合成了一种新型稀土与钥的复合氧化合物Ce6MoO15，电学性质测试发现，它是一性能优良的固体电解质材料。以此化合物为母体）进行低价金属离子的掺杂取代后发现，它们的导电性又进一步地提高，进而派生出多种固体电解质体系如Ce6-6 MoO15-δ、Ce6+x Mo1-x O15-6、Ce6Mo1-xBixO16-6以及Ce6-xAxMoO15-6。（A＝Li，Ca，Sr和Ba）等。本研究工作中主要合成了Ce6-xRExMoO16-6（RE=Pr，Nd，Sm，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Yb；x=0.0-6.0）等系列化合物，并对其进行了结构表征及电学性质测试。结果发现所有样品均为类莹石结构；样品的导电性起源于氧离子空位；在相同的温度下，样品电导率相当于或高于经典的固体电解质（如YSZ），并且样品的抗老化性能有所提高。所有这些实验事实证明，它们在中温区是一种高效氧离子导体，从而为此类化合物在SOFC中的应用奠定了基础。通过合成AgScMo2O8，尝试了一种钥酸盐固溶体的合成方法，即钥酸盐水溶液合成法。这种方法不需要加入有机物（如柠檬酸等）作为络合剂，而是通过钼酸根与金属离子之间的酸碱对效应直接合成。我们对此化合物的结构、电学性质进行研究后发现：此化合物在较低的温度即已完全成相；室温下，Agsco208为单斜结构，不同于AgLnMo2O8（Ln＝Y-Lu）；随着温度的升高，AgscMo2o8在485℃、539℃附近各有一个不可逆，可逆相变点出现。在可逆相变点出现的同时，伴随着其电导率有一个很大的突跃。

新型稀土配合物的合成及其光致发光与电致发光性能的研究

稀土配合物作为电致发光材料，具有色纯度高、发光效率高等优点，其作为有机电致发光材料（OLED）具有广阔的应用前景。目前，有关其电致发光（OLED）的研究取得了很大的进展，但将其作为OLED材料达到实用化，还需要很大一段距离。因此，有必要进一步地开发新型、高效、接近实用的稀土配合物并将其应用于OLED的制备中，开发出实用的OLED显示屏。本论文的工作中，将共扼适度的蔡环和多氟取代的烷基链引入到β-二酮配体中，合成了含三氟甲基、五氟乙基、七氟丙基和十五氟庚基的β-二酮配体（TFNB、PFNP、HFNH和PFND），并合成了DPPZ，以及其它配体biPy、phen，用这些配体合成了多种稀土配合物。运用多种手段研究了配合物的晶体结构、热稳定性、光致发光（PL）和电致发光（EL）性质，初步探讨了PL和EL发光机理。合成了四种稀土Eu配合物，它们的PL均表现为Eu3＋的特征发光，其荧光效率的大小顺序为：七氟＞五氟＞十五氟＞三氟。以这四种配合物为发光中心组装了掺杂类型的器件。器件性能表明：五氟配合物和七氟配合物具有最佳结构的器件在其所有驱动电压和电流密度下都可以得到纯的EL光谱（Eu3＋的特征发光）。七氟和五氟配合物的最大亮度都超过了1000cd/m2，效率分别达到了4.14 cd／A和5.41cd/A，流明效率分别为2.28和3.11m/W，这样的高效率，达到和超过了国际上报道的同类型器件的EL性能。我们综合比较了几种配合物的性能，得出了一定的结论，并总结出一些规律来指导材料的合成。合成了Sm的三氟、七氟配合物，利用吸收光谱、荧光光谱初步研究了它们的PL性能，并研究了七氟Sm配合物的EL性能。合成了三氟Pr和七氟Pr、Nd、Er和Yb的配合物，研究了它们的近红外发光性能。通过各种光谱的研究，表明在这些配合物的发光过程中，与可见发光的Eu、Sm配合物一样，“天线效应”起到了很大的作用，因此这些配合物均有较强的近红外发光（800-1700nm）。将咔哇基团引入狡酸中一得到Eu、Tb的配合物，它们具有很强的PL性能。

镧系稀土硝酸盐二甲亚砜络合物的振动光谱研究

DMSO是一个很好的配位体，有氧原子和硫原子两个配位原子，通过这两个配位原子，DMSO可以和许多过渡金属和稀土金属的离子发生络合，形成稳定的金属络合物。稀土金属离子的络合物，角过氯酸盐、卤化物，高铼酸盐六氟磷化物等，曾有人进行了研究，它们的光谱研究表明，二甲亚砜是通过氧原子同稀土络合，O、N、S三原子的络合能力是O＞N＞S。在稀土硝酸盐的二甲亚砜的络合物中，由于即存在DMSO的配位，也存在硝基的配位，所在情况比较复杂。它们的振动光谱研究了可以在1967年Ramalingan和1977年Kawcuno的工作中得知一些，前者研究了La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Ho、Yb、Y九个元素的络合物，后者研究了La、Nd、Er、Yb、Lu五个元素的络合物，所有络合物的光谱数据都很不完全，他们都认为DMSO与NO_3都与稀土离子络合，并肯定是通过氧原子络合，但是对于NO_3的络合方式没有一致的结论。Ramalingan等认为络合物分子中，硝根既有双基配位，又有单基配位，和X光衍射实验的结果不相符，Kawano通过研究全氘化二甲亚砜（DMSO－d_6)的稀土硝酸盐络合物，认为三个NO_3都是通过两个氧原子同稀土相配位，是双基配位基。硝基的配位方式是一个长期争论的振动光谱问题，不少学者曾对硝基的各种振动模式的谱带位置和吸收强度进行探讨，很难得出一致的结论。在络合物中氧与稀土离子的络合键Ln-O的振动频率位置问题，亦存在争论，Kawanv认为这个配位键的振动频率在180 cm~(-1)附近，但是日本的岩濑秋雄等人，在研究稀土高氯酸盐的二甲亚砜络合物时，则认为400 cm~(-1)附近的谱带为Ln-O的振动频率在研究稀土的无水硝酸盐的红外光谱的工作中。A.Walker等人也把180 cm~(-1)谱带归属为Ln-O络合键。J.R.Ferraro等人在研究Ln（NO_3）_3·3DBP络合物时，也认为Ln-O配位键在180 cm~(-1）附近，但是我们考察了他们的数据与稀土动量L的关系，未发现四分组现和“斜W”效应。我们研究了除P_m 以外的十四个稀土元素并Y的硝酸盐DMSO络合物的付氏变换红外光和激光拉曼光谱，4000 cm~(-1)－80 cm~(-1)的红外光谱图和4000 cm~(-1)－50 cm~(-1)的拉曼光谱图提供了较完整的数据，除了肯定了NO_3和DMSO都以氧原子与稀土络合外，还肯定了NO_3的配位方式和利用红外数据区别不同类型的配位的方法找出了金属离子配位数不同的光谱特征，做了Ln-O络合键的振动频率的归属及其与稀土物化性质间的规律关系。根据DMSO的简正坐标计算结果，可以归属出DMSO及其络合物的许多谱带，其中S＝0伸缩振动频率在990－1018 cm~(-1)之间，随原子序数增加无明显规律性变化，在Gd络合物以后，分裂为三条谱带。C－S的伸缩振动移问低波数，变化随原子序数增加而增加，但无明显的线性变化，C－S－O变形振动频率向高频方向移动约16 cm~(-1)，与原子序数无关，C－S－C变形振动移向高波数5 cm~(-1)，与原子序数无关。此外，在～3000 cm~(-1)是Vc-H，～1400 cm~(-1)是CH_3变形振动频率谱带，～950 cm~(-1)是CH_3摇摆，络合后上述谱带变化不大，可见络合对CH_3基团的振动无大的影响。通过考察S＝0振动频率变化，可以看出十配位络合物和九配位络合物之间的光谱区别在于十配位络合物S＝0伸缩振动仍为一条谱带，而九配位络合物的S＝0振动频率则分裂为两条谱带。已知十配位的Ln－O多面体为双帽正多棱柱，九配位络合物则为三帽三角柱，考虑到氧原子的不同，前者为C_(2v)对称性，后者为C_3对称性，不同配位数的络合物所显示谱带分裂不能用对称性来说明，因为这两种群均没有简并的群表示，利用X光衍射数据计算了La和Yb的络合物中DMSO间氧原子的距离，可以看出，十配位络合物中DMSO的配位氧原子间距离大，而九配位络合物中氧原子间距离小，两者之间相差近两倍。所以S＝0振动频率分裂可能是相同基团因距离近而产生了振动耦合。利用此结果可以区分不同配位数的络合物，这种现象，在以往的DMSO络合物的研究中没有发现。硝基离子属于D_(3h)群，有四个振动模式，其中三个是红外活性，分别为V_2（A＂）＝823－817 cm~(-1)，V_3（E'）＝1368－1355 cm~(-1)，V_4（E'）＝702－718 cm~(-1)，V_1、V_3、V_4是拉曼活性的，络合以后，NO_3对称性变为C_(2v)群，有六条红外谱线，同时也是拉曼活性，其中N－O伸缩振动在1460 cm~(-1) （A，S），No_2反对称伸缩振动在1340－1329cm~(-1)（B，S），NO_2，对称伸缩振动在1037.7 cm~(-1)附近，NO_3的对称面内弯曲振动在817 cm~(-1)（A，S），反对称面内弯曲振动在767.7 cm~(-1)，NO_3的面外变形振动在710 cm~(-1)（B_2 W），由此可知硝基在络合物中确实参加了配位。存在络合物中的三个硝基的配位类型在红外上如何区别我们进行了初步探讨。单基配位基和双基配位基同属C_(2v)对称性所以在基频上很难区别，Lever等人在研究过渡金属络合物中发现，No_3的组频1750 cm~(-1) （V_1＋V_4）在络合以后发生了分裂，双基配位基分裂在22－66cm~(-1)范围，而单基配位基则在5－26cm~(-1)范围，可以以此来区别NO_3的配位类型，这种方法适用于很多络合物，我们把这种方法应用于稀土络合物中发现，这个组频分裂现象在络合物中普遍存在，分裂在25－44.4cm~(-1)范围，所以络合物的硝基是双基配位体，在此波数区间内只有分裂很好的两个峰，所以可以断定无单基配位的硝基存在，这与X光衍射实验结果相一致，分裂距离随原子序数增加而增加，但无“斜W”效应。Ce和Lu的络合物分裂较小。由此可知这种方法适用于稀土二甲亚砜络合物。对有可能归属为Ln-O配位键的180 cm~(-1)和400 cm~(-1)附近的两条谱带进行考查，～400 cm~(-1)附近的谱带随原子序数增加总趋势增加，在Gd络合物开始分裂为两条，这条谱带与稀土离子总角动量L之间存在“斜W”效应，Shyama P. Sinha在研究稀土元素的性质时发现，稀土很多性质都具有“斜W”效应。其中包括配位键振动频率。利用V＝1／（2πC）（F／（－1~n））~(1/2)，用乙酰丙酮络合物的F_(Ln-O)近似计算V_(Ln-O)可以算得V_(Ln-O)在400.8－418.49cm~(-1)范围，所以可以认为～400 cm~(-1)附近的谱带可以归属为Ln-O键伸缩振动。～200 cm~(-1)的谱带在S_m络合物以后分开，此谱带亦随原子序数增加而增加，但无“斜W”效应，Kawano把它们归属为Ln-O，J.R.Ferraro在研究Ln（NO_3）_3（TBP）_3时，也认为Ln-O键伸缩振动在此位置，但也无“斜W”效应，这条谱带能否归属于Ln-O键，有待寻找更进一步的证据。通过稀土二甲亚砜络合物的研究，我们可以得知，NO_3的组频在1750 cm~(-1)谱带在络合以后发生了分裂，分裂范围在25－44.4 cm~(-1)，从而证明了NO_3为双基配位基。DMSO的S＝0伸缩振动频率和Ln-O键伸缩振动在Gd络合物后出现分裂，因而可以利用此结果可以区分两种不同配位数的络合物，通过考虑振动频率同稀土物化性质L间的关系及近似计算，初步可以确定Ln-O键振动频率在～400 cm~(-1)附近。有“斜W”效应存在。