[发明专利]基于钬铥离子共掺杂的ZBYA玻璃微球的三波长激光器

说明书

本发明公开了一种基于钬铥离子共掺杂的ZBYA玻璃微球的三波长激光器，具体公开了一种钬铥离子共掺杂的ZBYA玻璃材料，所述玻璃材料的摩尔组成按化学式表示为：50ZrF₄‑33BaF₂‑8.5YF₃‑7AlF₃，并掺杂浓度0.5 mol%的Ho³⁺离子和1 mol%的Tm³⁺离子，以上各组成摩尔百分比之和为100%。还公开了一种钬铥离子共掺杂的ZBYA玻璃微球的制备方法以及一种基于钬铥离子共掺杂的ZBYA玻璃微球的三波长激光器的制备方法和调节方法。本发明具有低阈值、高Q值，且结构简单，可在低阈值下实现激光器的小型化和集成化，并可以应用于集成光子学、低阈值激光、高灵敏度生物传感、腔光力学等诸多领域。

技术领域

本发明涉及光纤激光器技术领域，尤其涉及一种基于钬铥离子共掺杂的ZBYA玻璃微球的三波长激光器。

背景技术

在光信息科学发展的道路上，对光的感知、传输和控制提出了越来越高的要求，而传统的光子学器件显然不能满足需要，能够传输和操纵光信息的新型光子学器件受到人们关注。在众多的光子学平台当中，回音壁模式（Whispering Gallery Mode, WGM）微腔由于具有极高的品质因子（Q值）和极小的模式体积（V），增强了光-物质之间的相互作用，为大量基础物理研究和应用光子学器件研发提供了一个非常棒的平台，在光学通信、传感、微波光子学和量子计算等领域有重要应用。基于WGM微腔平台，我们可以产生、感知、传输和调控光信息，且随着微纳加工和封装技术的完善，微腔平台可以向微型化、实用化方向发展。直径几微米到几百微米的低吸收电介质玻璃微球是一种天然光学谐振腔，因其具有极高的品质因数Q（石英基质可达10¹⁰）和极小的模式体积V_m而引起广泛关注。其具有的优异特性源于在腔内存在回音壁模式（WGM）——入射光束在腔内发生全内反射，被约束在“赤道”平面附近并沿大圆绕行，当其相位满足一定相位匹配条件时，可以互相叠加而增强。玻璃微球腔特性不仅优于F-B腔等传统谐振腔，相比于微环、微柱和微盘等其他结构光学谐振腔，微球腔也具有制备简单，光能量存储时间最长等特性。基于以上优良特性，玻璃微球在极低阈值激光器、高灵敏度传感器、非线性光学及腔量子电动力学效应等领域应用前景广阔。目前国内外开展用于微球腔实验的玻璃基质主要有石英玻璃、磷酸盐玻璃、氟化物玻璃、碲酸盐玻璃、硫系玻璃等。