光暗化效应光暗化的机理

镱掺杂的铝硅酸盐中的氧缺陷(ODCs)色心是导致短波长能量吸收，从而引起紫外与红外波长的诱导损耗。当镱离子数超过石英基中空穴数时，Yb-Al或Yb-Yb阳离子间的价键遭到破坏的几率增大。释放的自由电子被GeO4四面体俘获，形成Ge(1)色心，其吸收峰位于280 nm。Yb-ODCs，通过双光子吸收释放的自由电子被Al或Yb俘获，形成色心导致光暗化。二价的镱离子Yb2+的特征吸收峰位于220 nm。但是，其吸收曲线并不符合典型的二价镱离子吸收曲线。石英玻璃中的典型ODC浓度为~，光暗化与材料的化学结构、周围的原子种类、镱离子的共价键等多种因素密切相关。

低能级电荷的转移，镱离子的三价态向低价态转换，导致Yb2+的形成，当稳定的Yb2+形成后，自由空穴产生，并激励到较高的能级CT态，这就导致了色心的形成，从而引起在紫外和红外波长的诱导损耗。230 nm的吸收不是由于Yb-ODC缺陷中心造成的，该强烈的吸收带是氧配位体(Ligands)附近的一个电子向镱离子的电荷转移带吸收造成的，而不是ODC造成的。

光暗化发生的根源在于”非桥键氧“的存在，”非桥键氧“俘获电子/空穴形成具备特定能量的色心，色心吸收一定能量的光子造成能量的损耗与光功率衰退。

实验方案见图1。

图1(a)为光纤激光器实验方案。图1(b)为光纤放大器方案。

激光器和放大器所用的活性光纤为待研究的高掺杂浓度YDF(加拿大Coractive公司商售产品)，均未受过任何泵浦辐射，芯径5 μm，截止波长约775 nm，数值孔径约0.12，背景损耗小于40dB/km，974 nm处的吸收系数大于800 dB/m。

光纤激光器的实验结果见图2和图3。图2描述的是光纤激光器阈值随泵浦时间的变化关系。图3描述光纤激光器输出功率随泵浦时间的变化。

光纤放大器的实验结果见图4，描述100 mW泵浦功率下不同时刻所记录的前向和后向ASE谱。