Erbium이 첨가된 Tungsten-Tellurite 유리의 광학적 특성 = Optical characterization of erbium-doped tungsten-tellurite glasses

국문 초록 (Abstract)

EDFA로 사용되고 있는 tellurite 유리는 연화점이 낮아서 열적 손상을 받기 쉽고, 또한 최대 음향자 에너지가 760 cm^(-1)로 작아서 펌핑 준위(^(4)I_(11/2))에서 레이저 상준위(^(4)I_(13/2))로 떨어지는 비방사전이율이 낮으므로 광 증폭률이 높지 못한 단점이 있다. 이 유리에 텅스텐을 첨가하면 유리의 열적 성질이 좋아지며, 또한 최대 음향자 에너지와 그 음향자 밀도에 기인한 비방사전이율의 증가로 레이저 상준위(upper level)의 밀도가 커져서 광 증폭률을 증진시킬 수 있다.
텅스텐의 함량을 달리한 tugsten-tellurite 유리에 erbium을 1.0 몰% 첨가한 유리를 만들어 흡수 및 방출 단면적, 형광스펙트럼, 라만 스펙트럼,그리고 수명곡선 등을 정량적으로 측정한 결과 1540 nm부근의 형광 반치폭은 텅스텐의 함량에 관계없이 70 nm 로 일정하였다. 그리고 펌핑준위에서 레이저 준위로 전이하는 비방사전이율은 텅스텐을 첨가하지 않은 유리에서는 4,000/S 이었고, 텅스텐의 함량이 증가할수록 증가하다가 텅스텐의 함량이 40 몰%에 이르면 비방사전이율은 8,000/S로 포화되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Tellurite glasses are promising candidates for optical fiber laser and amplifier applications. But the tellurite glass has two drawbacks as a host for EDFA. First, the softening point of tellurite glass is about 290℃, which makes it liable to thermal damage at high optical intensities. Second, the maximum phonon energy of the glass is low at 760 cm_(-1). As a result, the non-radiative decay rate from pumping level(^(4)I_(11/2)) to laser upper level(^(4)I_(13/2)) is too low with 980 nm pumping.
Absorption and emission cross sections, Raman spectra, emission spectra, and transient fluorescence curves have been measured for several tungsten-tellurite glasses with compositions of (80-x)TeO_(2) + x WO_(3) + 19 Li_(2)O_(3) + 1 Er. The effective bandwidth near 1540 nm emission was 70 nm, which is independent of amount of tungsten in the glass. The non-radiative decay rate from pumping level to laser level due to the maximum phonon energy and its population was 4,000/S in the sample with no tungsten, it was increased with increasing concentration of tungsten, and saturated to 8,000/S at concentration of tungsten of 40 mole %.

목차 (Table of Contents)

• 목차 = ⅱ
• Ⅰ. 서론 = 1
• Ⅱ. 이론 = 3
• 2.1 Er^(3+)의 에너지 준위 = 3
• 2.2 McCumber 이론 = 9
• 2.3 에너지 전달 = 11
• Ⅲ. 실험 = 15
• 3.1 Tungsten-tellurite 유리의 제작 = 15
• 3.2 흡수 및 형광 스펙트럼 측정 = 18
• 3.2.1 UV-VIS Spectrophotometer = 18
• 3.2.2 OPO(Optical Parametric Oscillator) System = 18
• Ⅳ. 결과 및 논의 = 20
• 4.1 Er^(3+)가 첨가된 tungsten-tellurite 유리의 흡수 스펙트럼 = 20
• 4.2 Er^(3+)가 첨가된 tungsten-tellurite 유리의 형광 = 23
• Ⅴ. 결론 = 36
• 참고문헌 = 38
• Abstract = 40